物聯網技術在煤礦井下機電設備狀態監測中的應用

潘文忠

（陽泉煤業（集團）有限責任公司五礦， 山西 陽泉 045209）

引言

當前，煤礦井下機電設備在運行的過程中經常會出現故障頻發、維修時間過長、設備磨損老化過快和對設備出現的故障不能夠進行精準分析的情況[1-2]。針對設備使用過程中的一系列問題，需要采用一種全面的井下機電監測技術來對機電設備進行全面地監測，才能夠使其更好地達到全面監測的目的。物聯網技術是一種在煤礦井下機電設備的監測中經常要運用到的技術。

1 物聯網技術在煤礦井下設備監測中的應用要點

1.1 三維化網絡的全覆蓋

當前，礦山物聯網在礦井下的利用主要體現在在礦井底部實現全方位無線網絡的覆蓋，并在這個基礎上能夠有效實現數據的傳輸，與傳統的監控布置系統相比，礦山物聯網技術在網絡中的應用省去了大面積布置線路的時間和費用，井上的服務器實現GIS地理信息系統的連通，只要經過短暫的查詢，馬上就可以實現對井下人員的輕松定位，然后再結合上位機械中的融合技術來實現對信息的全方位分析處理。

1.2 無線傳感網絡

礦山物聯網在煤礦井下的利用過程中，無線傳感網絡也是經常被使用的，其使用的重點主要和無線傳感器的節點相連接。要根據井下工作的相關環境和要求設計適用于煤礦專用的隔爆本安型傳感器網絡節點、匯聚的節點和路由器的節點，并在無線傳感器網絡的節點內部設置有專用的數據處理芯片，再在芯片的內部集合無數個無線通信的模塊，以快速把煤礦井下的溫度、濃度、煙霧、風速和其他數據集合起來，最終再按時進行報警[3]。

1.3 RFID技術

運用物聯網技術在礦井下進行無線通信系統設計的過程中，RFID技術主要是在礦工的工作帽上嵌入標識卡，然后在和井下布置的無線收發智能型讀卡基站相聯系。整個礦井內部使用隔爆和本安電源進行供電操作，需要注意在井下設置有專門的讀卡分站、傳輸分站和工業光纖網絡。工作人員在井下先使用專用的智能礦用本安手機，然后再通過短距離傳輸的WiFi技術進行通信。

2 物聯網技術的優勢

及時監測好礦井下機電設備的性能能夠更好地為企業節省資金，并能夠全方位地避免突發情況的發生，在建設的過程中有效避免設備問題對人員產生的威脅，使其通過全方位使用物聯網技術的方法就能夠有效避免設備問題對人員造成的影響，并通過定期的故障檢測和診斷來全方位提高礦井企業整體的安全性和可靠性。

通過使用物聯網的新技術能夠有效實現從事后維修到事前預防的整體過程。在集群化和智能化發展的新時代，礦井機電設備的使用效率和成本都會變低，從而使得煤礦企業的經濟效益變得更高。

物聯網技術的運用除了能夠有效完善煤礦井下機電設備的監督機制，還能夠把智能化技術和現代化技術更好地融合進去，從而促使物聯網監測技術發展得更好。

3 物聯網技術在礦井下提升機監測中的應用實例

山西某煤礦的物聯網技術在礦井下提升機中的應用主要包括兩個方面：其一，對提升機內部的小型物聯網進行全面監測。先在提升機上面安裝無線傳感器，然后這些傳感器會自發地在提升機的周圍組成一個小型的云計算平臺，再對平臺上的數據進行實時地監測和分析，最后傳送到指定的移動手機或者設備中去。此外，在監控設備中可以通過加入WSN網絡來獲取實時的數據，之后再由生產人員對相關情況進行全面地監督[4]。山西某煤礦物聯網技術使用的結構如圖1所示。其二，由物聯網技術、人員定位系統和災害預警系統組成的WSN，對海量傳感器數據進行全方位地實時分析，最終構建成云平臺。兩個部分通過WiFi、3G和其他類型的無線技術進行數據的傳遞，最終將數據通過以太網的傳輸傳遞到集團的總部，之后再進行全方位數據的分析和處理。自從在山西某煤礦井下使用了物聯網技術，火災事故的發生率總體降低了5%、透水事故的發生率降低了6%、爆炸事故的發生率降低了5%，在整體應用的過程中都達到了良好的效果。

4 物聯網技術的應用效果

在傳統故障的維修過程中，經常會出現故障誤判或者是維修人員沒有辦法對發生故障的位置進行準確判斷的情況。很多時候，故障頻發的原因只是由于維修人員在之前沒有對機械的故障進行全面分析而造成的。物聯網技術的應用則能夠對發生的位置進行準確的預報和評估，并由此更好地解決安全隱患。物聯網技術能夠通過利用無線傳感器來對信息進行全面地收集，更加全面地把信息反映給每一個部分，以便能夠更好地達到資源的共享。

圖1 某煤礦物聯網技術使用的結構圖

5 結語

在對煤礦井下機電設備狀態進行監控的過程中，除了要采用日常的檢修工作來更好地實現參數采集分析的功能，最終實現對設備的有效把握，更重要的是要通過靈活運用物聯網技術來更好地對煤礦井下設備狀態進行監測，并對相應的技術進行進一步的研究，從根本上提高機電設備的使用壽命。