物聯網技術在煤礦井下機電設備狀態監測中的應用

田祥慶

摘 要：物聯網技術興起于信息技術社會，并變成了信息傳輸的關鍵載體與媒介。在煤礦企業中，井下機電設備是其非常關鍵的組成部分，是煤礦企業順利運行的中心環節，井下機電設備的運行狀態理想與否和煤礦企業經濟效益的高低存在密切關系。在煤礦井下機電設備的狀態監測中應用物聯網技術，可以實現煤礦生產和管理的現代化。

關鍵詞：物聯網；機電設備；狀態監測

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A

0 引言

為了應對煤礦井下生產的惡劣條件，煤礦企業大量地應用機電設備，這不僅提升了采掘效率，而且獲得了理想的采掘效果。然而，由于礦井下面的二氧化碳濃度、濕度、溫度等比較復雜，因此礦井機電設備的安全管理問題顯得非常關鍵。鑒于此，應用物聯網技術監測煤礦井下機電設備的狀態具備重大的現實意義。

1 煤礦井下機電設備物聯網技術的應用要點

煤礦井下機電設備物聯網技術重點涵蓋控制技術、通信技術、網絡技術等，其結合視頻、數據的方式及時傳輸設備的工作狀況，確保其安全與穩定運行。另外，物聯網技術還能夠通過控制中心分析監測的機電設備的工作參數，然后結合分析結果進行相應的控制。煤礦井下機電設備物聯網技術的應用要點涵蓋下面3個組成部分。

1.1 感知層

對于感知層來講，其重要作用是及時定位礦井機電設備，在可視化監控、智能化感知機電設備工作狀況的基礎上確保機電設備工作的穩定與安全，推動生產工作的正常開展。為了實現感知層的功能，需要在感知層中應用射頻識別技術、智能傳感技術、設備定位技術。

1.2 管理層

管理層結合礦井機電設備智能化的工作決策與顯示，可以實現礦井機電設備管理的智能化。管理層能夠診斷礦井機電設備的工作是不是面臨故障問題，在診斷結果表明機電設備面臨故障的情況下，管理層能夠對其進行維修與維護。在管理層中主要應用智能控制技術、故障診斷技術、遠程控制技術。

1.3 控制層

控制層結合無線網絡能夠控制礦井機電設備，在控制層中重點應用智能計算技術、自動控制技術、網絡接口技術。

2 基于物聯網技術的煤礦井下機電設備狀態監測系統的組成

2.1 主站以及邏輯分站

對基于物聯網技術的礦井機電設備監測系統而言，主站的功能是智能化監控與管理全部設備。主站的控制作用需要結合控制器實現，其是礦井機電設備順利工作的基礎和前提。經過主站的配置能夠形成邏輯分站的組態，在擴大分站覆蓋范圍的基礎上，能夠不斷提高基于物聯網技術的礦井機電設備的監測系統的穩定性與安全性。

2.2 通信網絡

在基于物聯網技術的礦井機電設備監測系統中，占據重要地位的是通信網絡。礦井機電設備能夠結合有線網絡、無線網絡進行監控，從而全面地監控整體的機電設備，確保礦井機電設備運行的穩定與安全。隨著通信技術的持續進步，人們對物聯網監測系統穩定性與安全性提出了更高的標準，而為了實現人們的這種需要，通信網絡就需要具有相應的自動恢復故障性能。

2.3 網絡傳感器

在物聯網環境中，傳感器具備無線網絡的特性，這種特性使接入網絡的過程更加簡化。對于網絡傳感器的配置而言，無須兼顧種類與量程，從而使配置過程要求的時間量大大減少。

2.4 網絡控制器

網絡控制器具備處理物聯網監控系統、獲取系統信息的功能，結合控制指令從主站向網絡控制器中傳輸信息，合理執行控制指令，有效地控制礦井機電設備。

2.5 網絡執行器

礦井機電設備結合控制接口可以控制設備開關，為此能夠在控制開關附件安裝網絡執行器，從而有效地掌握礦井機電設備的有關信息。

3 基于物聯網技術的煤礦井下機電設備狀態監測系統應用

3.1 煤礦井下機電設備狀態監測信息采集

對基于物聯網技術的礦井機電設備監測系統而言，采集信息是該系統的一個基礎。采集信息模塊具備控制功能、設備管理功能、接口功能、配置信息功能。能夠實現煤礦機電設備與單片機、DSP等有關設備的智能控制設備，結合智能芯片與傳感設備在服務器中傳輸機電設備的實際工作信息，物聯網監控系統根據服務器的處理結論，判斷礦井機電設備的工作現狀。

3.2 煤礦井下機電設備狀態監測的信息傳輸

從某種意義上講，設計的傳輸信息的功能質量與礦井機電設備應用的物聯網監測系統的監控質量密切相關。物聯網監測系統傳輸信息的功能是經過很多串口向網絡傳輸、再向監控中心傳輸數據信息，最后，從監控中心向遠程遙控中心傳輸的一個過程。在設計礦井機電設備物聯網監測系統傳輸信息功能的時候，需要高度關注管理數據功能、設計協議功能、管理通信功能等功能。

3.3 煤礦井下機電設備狀態監測的本地服務

礦井物聯網監測系統的終極目標是為了可視化管理礦井機電設備的工作狀態，且大大提高了機電設備的管理質量。因此，需要將列表與組態增加在系統的本地服務模塊當中。為了更好地體現本地服務模塊的有關功能，需要注重權限功能、配置信息功能、組態功能、顯示功能等的設計問題。

3.4 煤礦井下機電設備狀態監測的遠程監測與診斷

對于物聯網監測系統中心功能的遠程監測以及診斷功能而言，其確保物聯網監測系統能夠及時地監測礦井機電設備的實際工作狀況，在礦井機電設備工作存在故障的情況下，物聯網監測系統能夠發出預警。另外，物聯網監測系統還能夠科學地預測礦井機電設備的故障問題，從而確保礦井機電設備工作的安全與穩定。

3.5 煤礦井下機電設備狀態監測的用戶應用

物聯網監測系統的用戶使用模塊重點是將相應的服務提供給應用礦井機電設備的工作者、礦井機電設備專家等人。用戶應用模塊的關鍵作用在于引導管理工作者有效管理礦井的各種機電設備的工作情況。對物聯網監測系統用戶應用部分進行設計的時候，應注重信息查詢功能、信息傳輸功能、信息儲存功能的設計，科學地設置用戶管理模塊，以使礦井機電設備的管理能力大大提高，從而獲得理想的煤礦企業經濟效益。

4 結語

綜上所述，礦井機電設備管理工作十分復雜，不但需要進行日常的維護、檢修，而且需要采集有關的參數信息，只有把握機電設備的運行規律與故障特點，才可以實施有效的機電設備管理方式。在不斷發展的信息技術影響下，基于物聯網技術的礦井機電設備的狀態檢測技術深入發展，特別是在大量的經驗和數據基礎上，對大數據處理技術進行進一步研究，對于機電設備壽命預測的模型的確定，將是下一步需要重點研究的方向。

參考文獻

[1]馬麗麗.煤礦井下物聯網監控框架及關鍵技術研究[J].煤炭技術，2017（9）：86-87.

[2]趙亞陽.煤礦井下機電設備的物聯網監測系統開發探討[J].機械管理開發，2016（10）：125-126.

[3]張新立.淺析煤礦物聯網特點及其關鍵技術[J].內蒙古煤炭經濟，2017（16）：56-57.

[4]馮永勝，王晴晴，江鳳，等.基于物聯網的煤礦井內瓦斯監測系統[J].物聯網技術，2018（5）：30-31，35.

[5]張周，曹善西，付士軍.物聯網技術在煤礦行業中的應用現狀與發展[J].山東煤炭科技，2011（6）：85-86.

[6]魏興義.物聯網技術在煤礦可視化管理的應用研究[J].現代工業經濟和信息化，2016（20）：65-66.