物聯(lián)網(wǎng)技術在數(shù)字礦山建設中的應用分析

摘 要：近年來我國物聯(lián)網(wǎng)技術取得了較快的發(fā)展，而且在多個領域內(nèi)進行應用，并取得了較好的成效。在經(jīng)濟快速發(fā)展的新形勢下，由于對礦物原料需求量增加，這也使礦業(yè)開發(fā)規(guī)模不斷擴大，但由于管理方式較為落后，生產(chǎn)效率低及生產(chǎn)安全問題一直成為大家關注的熱點，因此需要將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到礦山建設中來，加快推動礦山生產(chǎn)的信息化和智能化，為數(shù)字礦山建設奠定良好的基礎。文章分析了物聯(lián)網(wǎng)及其礦山應用背景，并進一步對物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字礦山建設中的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)字礦山；監(jiān)控系統(tǒng)；安全監(jiān)控系統(tǒng)；智能化物流系統(tǒng)

前言

物聯(lián)網(wǎng)技術作為一種新興的技術，其集多種先進技術于一體，在多個領域內(nèi)得到了廣泛的應用。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用在礦山建設中，不僅能夠有效的提高礦山生產(chǎn)效率，保障礦山生產(chǎn)的安全，而且其利用準確的監(jiān)測和定位，能夠?qū)崟r、準確的實現(xiàn)對作業(yè)人員、設備及物流等的實時監(jiān)測，有效的提高礦山管理的現(xiàn)代化，為礦山企業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎。

1 物聯(lián)網(wǎng)及其礦山應用背景

物聯(lián)網(wǎng)技術作為新興技術，從字面可以理解為物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，因此物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)作為核心的基礎，并在其基礎上進一步擴展和延伸，可以將用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間的信息交換和通信。在物聯(lián)網(wǎng)技術應用過程中，主要是依托于各種信息傳感設備來對任何需要監(jiān)控、連接和互動的物體及過程進行實時采集，并能夠采集到各種需要的信息，并與互聯(lián)網(wǎng)進行有效結合，從而形成一個巨大的網(wǎng)絡，實現(xiàn)物與物、物與人、所有物品與網(wǎng)絡的連接，為識別、管理和控制帶來更多的便利。

在礦山建設過程中，井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣，安全隱患較多及通信聯(lián)絡困難等是現(xiàn)實存在的問題，這也對礦山數(shù)字化建設更具迫切性。通過加快推進礦山自動化、信息化和數(shù)字化的建設，能夠有效的提高礦山生產(chǎn)效率，保障礦山井下作業(yè)的安全。近年來，我國礦山生產(chǎn)中機械化和自動化水平有了較大程度的提升，但仍應看到，我國礦山數(shù)字化和信息化建設還處于剛剛起步階段，當前設備在對數(shù)據(jù)進行處理時，無論是實時性、準確性還是數(shù)字化設備普及程度都有許多地方需要改時，特別是對于井下諸多的機械化和自動化設備，仍然無法實現(xiàn)信息的有效聯(lián)通，還沒有實現(xiàn)與井下其他設備及井上監(jiān)控設備之間信息的交換及共享，這就導致生產(chǎn)過程中管理人員無法掌握井下設備的工作狀況，對井下工作人員作業(yè)情況及工作環(huán)境也無法及時了解，這不僅對礦山生產(chǎn)效率帶來較大的影響，而且也對礦山生產(chǎn)安全帶來了較大的安全隱患。因此將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到礦山建設中來，有效的提高礦山物聯(lián)網(wǎng)應用水平，為礦山企業(yè)生產(chǎn)管理信息化和現(xiàn)代化目標的實現(xiàn)奠定良好的基礎。

2 物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字礦山建設中的應用

2.1 采礦生產(chǎn)過程實時監(jiān)控系統(tǒng)

在礦山開采過程中，由于地下開采時會受到諸多因素的制約，這就導致在礦山開采作業(yè)過程中無法及時發(fā)現(xiàn)一些異常情況，因此也無法及時采取有效的措施，不僅導致生產(chǎn)指揮存在一定的滯后性，而且資源利用效率也會有所下降，嚴重時還會導致重特大安全事故發(fā)生。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用在礦山中，通過構建實時監(jiān)控系統(tǒng)來對礦山生產(chǎn)狀態(tài)進行實時了解和掌握。實時監(jiān)控系統(tǒng)主要依托于無線傳感器網(wǎng)絡、局域網(wǎng)的無線傳輸協(xié)議及無線射頻識別等技術，利用射頻、紅外及激光等傳感器來對井下作業(yè)人員、設備及環(huán)境狀況進行實時感知，掌握爆破、出礦及運輸?shù)雀魃a(chǎn)環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)，并運用各種接口技術等形成礦山智能感知網(wǎng)絡，實現(xiàn)多種信息源的融合共享，從而實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)過程的有效監(jiān)控，確保采礦生產(chǎn)過程的可視化，進一步優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)計劃，并實現(xiàn)調(diào)度指揮決策的智能化。

2.2 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

在礦山企業(yè)各項工作中，安全生產(chǎn)是恒久不變的重要話題，同時也是礦山企業(yè)重要內(nèi)容。礦山生產(chǎn)過程中，無論是生產(chǎn)人員還是生產(chǎn)設備都具有較強的流動性特點，同時生產(chǎn)環(huán)境也存在許多不確定因素，處于不斷變化的狀態(tài)下，極易發(fā)生突發(fā)狀況，因此在礦山生產(chǎn)過程中，需要對作業(yè)人員、設備和材料等進行有效監(jiān)測和定位，并對工作環(huán)境參數(shù)進行及時采集。

當前很大一部分礦山都在礦井中安裝了安全監(jiān)控系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)，但無論是監(jiān)測還是定位，整個過程中都建立在傳統(tǒng)的人工呼叫系統(tǒng)基礎上，這就導致監(jiān)控系統(tǒng)和定位系統(tǒng)無法有效的發(fā)揮其重要作用。將物聯(lián)網(wǎng)技術在礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)中進行應用，由標識卡、讀卡器、網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)、上位機及系統(tǒng)軟件等共同組成安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了人員和設備的定位，而且能夠及時采集工作環(huán)境參數(shù)及對數(shù)據(jù)進行傳輸，同時井下人員和設備所處位置自動傳送到系統(tǒng)中，對礦山生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)自動進行測定，并上傳給上位機進行分析和預警，一旦有突發(fā)狀況發(fā)生時，能夠?qū)⑿畔⒓皶r發(fā)送到井下，并按照具體的規(guī)劃進行撤離。

相較于其他行業(yè)，礦山開采過程中存在諸多危險源，這就對礦山開采過程中重大危險源的監(jiān)測、預警和應急處理提出了更高的要求。因此在具體工作中，需要以地理信息系統(tǒng)作為基礎的平臺，參照國家突發(fā)事件應急預案，并與物聯(lián)網(wǎng)對信息處理和分析和強大功能，通過對災變危害進行有效評價，從而對礦山重大危險源進行動態(tài)監(jiān)測和預警，并深入分析作業(yè)場安全及變化趨勢。

通過物聯(lián)網(wǎng)，將各個獨立的監(jiān)測對象進行聯(lián)接，基于GIS技術，采用B＼S與C＼S的混合結構，應用有限元、神經(jīng)網(wǎng)絡等分析手段，實現(xiàn)基礎空間數(shù)據(jù)庫、重大危險源管理、危險品管理、危險源監(jiān)測、危險源綜合信息查詢、預警分析、變化趨勢分析、應急指揮等功能，并利用數(shù)字化信息化技術建立重大危險源安全管理過程自動監(jiān)控應急預警一體化系統(tǒng)。

2.3 智能化物流系統(tǒng)

礦山生產(chǎn)過程物流主要是生產(chǎn)所用材料、采出礦石和廢石。礦山生產(chǎn)都需要消耗大量炸藥，許多礦難的發(fā)生都與炸藥的使用與管理的不當有關，因此對炸藥流向管理是極為重要的管理環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)上一般采用登記領用方式加以管理，難以準確控制。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構內(nèi)利用二維碼識別與管理技術對炸藥流向進行管理，同時與人員定位系統(tǒng)、運輸車輛管理系統(tǒng)協(xié)同使用，實時記錄炸藥的出入庫、領用人員身份、使用炸藥的火工人員運動軌跡、放炮時間點危險區(qū)域內(nèi)人員、車輛隔離等情況；礦石和廢石流向與定位主要通過對運輸車輛/機車管理實現(xiàn)。

3 結束語

在當前礦山建設過程中，需要與物聯(lián)網(wǎng)技術進行有效結合，將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到數(shù)字礦山建設工作中來，通過對礦山生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，從而有效的提高礦山生產(chǎn)管理水平，實現(xiàn)礦山生產(chǎn)的安全、高效，為礦山企業(yè)信息化和智能化的發(fā)展奠定良好的基礎。

參考文獻

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