物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦井下機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

潘文忠

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司五礦， 山西 陽泉 045209）

引言

當(dāng)前，煤礦井下機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障頻發(fā)、維修時(shí)間過長(zhǎng)、設(shè)備磨損老化過快和對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的故障不能夠進(jìn)行精準(zhǔn)分析的情況[1-2]。針對(duì)設(shè)備使用過程中的一系列問題，需要采用一種全面的井下機(jī)電監(jiān)測(cè)技術(shù)來對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面地監(jiān)測(cè)，才能夠使其更好地達(dá)到全面監(jiān)測(cè)的目的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種在煤礦井下機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)中經(jīng)常要運(yùn)用到的技術(shù)。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦井下設(shè)備監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 三維化網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋

當(dāng)前，礦山物聯(lián)網(wǎng)在礦井下的利用主要體現(xiàn)在在礦井底部實(shí)現(xiàn)全方位無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，并在這個(gè)基礎(chǔ)上能夠有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，與傳統(tǒng)的監(jiān)控布置系統(tǒng)相比，礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用省去了大面積布置線路的時(shí)間和費(fèi)用，井上的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)GIS地理信息系統(tǒng)的連通，只要經(jīng)過短暫的查詢，馬上就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員的輕松定位，然后再結(jié)合上位機(jī)械中的融合技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的全方位分析處理。

1.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)

礦山物聯(lián)網(wǎng)在煤礦井下的利用過程中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)也是經(jīng)常被使用的，其使用的重點(diǎn)主要和無線傳感器的節(jié)點(diǎn)相連接。要根據(jù)井下工作的相關(guān)環(huán)境和要求設(shè)計(jì)適用于煤礦專用的隔爆本安型傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、匯聚的節(jié)點(diǎn)和路由器的節(jié)點(diǎn)，并在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)部設(shè)置有專用的數(shù)據(jù)處理芯片，再在芯片的內(nèi)部集合無數(shù)個(gè)無線通信的模塊，以快速把煤礦井下的溫度、濃度、煙霧、風(fēng)速和其他數(shù)據(jù)集合起來，最終再按時(shí)進(jìn)行報(bào)警[3]。

1.3 RFID技術(shù)

運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦井下進(jìn)行無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，RFID技術(shù)主要是在礦工的工作帽上嵌入標(biāo)識(shí)卡，然后在和井下布置的無線收發(fā)智能型讀卡基站相聯(lián)系。整個(gè)礦井內(nèi)部使用隔爆和本安電源進(jìn)行供電操作，需要注意在井下設(shè)置有專門的讀卡分站、傳輸分站和工業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò)。工作人員在井下先使用專用的智能礦用本安手機(jī)，然后再通過短距離傳輸?shù)腤iFi技術(shù)進(jìn)行通信。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

及時(shí)監(jiān)測(cè)好礦井下機(jī)電設(shè)備的性能能夠更好地為企業(yè)節(jié)省資金，并能夠全方位地避免突發(fā)情況的發(fā)生，在建設(shè)的過程中有效避免設(shè)備問題對(duì)人員產(chǎn)生的威脅，使其通過全方位使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的方法就能夠有效避免設(shè)備問題對(duì)人員造成的影響，并通過定期的故障檢測(cè)和診斷來全方位提高礦井企業(yè)整體的安全性和可靠性。

通過使用物聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)從事后維修到事前預(yù)防的整體過程。在集群化和智能化發(fā)展的新時(shí)代，礦井機(jī)電設(shè)備的使用效率和成本都會(huì)變低，從而使得煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益變得更高。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用除了能夠有效完善煤礦井下機(jī)電設(shè)備的監(jiān)督機(jī)制，還能夠把智能化技術(shù)和現(xiàn)代化技術(shù)更好地融合進(jìn)去，從而促使物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展得更好。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦井下提升機(jī)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例

山西某煤礦的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦井下提升機(jī)中的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面：其一，對(duì)提升機(jī)內(nèi)部的小型物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。先在提升機(jī)上面安裝無線傳感器，然后這些傳感器會(huì)自發(fā)地在提升機(jī)的周圍組成一個(gè)小型的云計(jì)算平臺(tái)，再對(duì)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)和分析，最后傳送到指定的移動(dòng)手機(jī)或者設(shè)備中去。此外，在監(jiān)控設(shè)備中可以通過加入WSN網(wǎng)絡(luò)來獲取實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，之后再由生產(chǎn)人員對(duì)相關(guān)情況進(jìn)行全面地監(jiān)督[4]。山西某煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其二，由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人員定位系統(tǒng)和災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)組成的WSN，對(duì)海量傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位地實(shí)時(shí)分析，最終構(gòu)建成云平臺(tái)。兩個(gè)部分通過WiFi、3G和其他類型的無線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，最終將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)的傳輸傳遞到集團(tuán)的總部，之后再進(jìn)行全方位數(shù)據(jù)的分析和處理。自從在山西某煤礦井下使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，火災(zāi)事故的發(fā)生率總體降低了5%、透水事故的發(fā)生率降低了6%、爆炸事故的發(fā)生率降低了5%，在整體應(yīng)用的過程中都達(dá)到了良好的效果。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用效果

在傳統(tǒng)故障的維修過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障誤判或者是維修人員沒有辦法對(duì)發(fā)生故障的位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的情況。很多時(shí)候，故障頻發(fā)的原因只是由于維修人員在之前沒有對(duì)機(jī)械的故障進(jìn)行全面分析而造成的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用則能夠?qū)Πl(fā)生的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)和評(píng)估，并由此更好地解決安全隱患。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠通過利用無線傳感器來對(duì)信息進(jìn)行全面地收集，更加全面地把信息反映給每一個(gè)部分，以便能夠更好地達(dá)到資源的共享。

圖1 某煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用的結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)語

在對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的過程中，除了要采用日常的檢修工作來更好地實(shí)現(xiàn)參數(shù)采集分析的功能，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效把握，更重要的是要通過靈活運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來更好地對(duì)煤礦井下設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，從根本上提高機(jī)電設(shè)備的使用壽命。