智慧礦山物聯網技術發展現狀研究

（山西煤炭運銷集團新工煤業有限公司 山西 033000）

社會的不斷進步使得人們對生活水平的要求越來越高，人們已經基本滿足了自己的衣食需求，所以對生活的安全性的要求也提高了，但是礦區工人的工作環境并不安全，他們希望能夠通過智慧礦山物聯網技術提高自己工作的安全性，讓工作變得更加智能化、科學化。礦山資源在我國占有重要的地位，但是現如今的礦區安全技術比較差，安全事故經常發生，礦山井下定位技術是智慧礦山物聯網技術中的一個重要組成部分，這樣就可以減少安全事故的發生。

1.智慧礦山研究現狀

根據我國煤礦的現狀來看，在以前，經常發生比較嚴重的事故，造成了大量的人員傷亡。后來，礦山事故逐漸減少，特別是2011年以來，很少發生重大的事故，這與物聯網技術的應用脫不開關系。隨著信息化時代的到來，礦山的管理以及生產等正在趨于智能化、信息化以及專業化。如今，大多企業主要對礦山系統進行數據采集，也就是對礦山周邊的數據進行采集與整理，對環境和機器的運行提供一個精準的數據。其次，還會對設備運行的轉臺等進行實時監測以及對人員進行安全檢測。最后，還會對一些關鍵的步驟進行輔助，比如，會對關鍵的信息進行提前的預警以及建立相關的救援措施，從而保證工作人員的安全。智慧礦山主要是基于物聯網技術的支撐，能夠實現對信息的精準采集。總之，智慧礦山的構建可以提升煤礦的生產和管理水平，使得礦山的采集效率提升，還可以對礦山中的隱患進行排除，從而保證工作人員的安全，為相關的企業創造更高的經濟效益。

2.礦山井下定位研究現狀

(1)無線射頻識別技術

這種技術主要是基于識別芯片的非接觸式自動識別技術，可以直接的通過無線電信號對數據進行識別以及讀寫，不需要人員進行接觸。在2012年，由Rabaey等人提出魯棒定位算法，并引入置信度等來提高定位的精確性，之后，由王亞琴等人根據RFID技術作為核心，結合了物聯網技術與井下人員監測定位系統。該技術經過多年的發展，成功實現了對工作人員進行定位、監測和預警。在智慧礦山中，下井的工作人員必須佩戴相應的遠距離作業卡，該卡每隔一段時間就會向中心發送佩戴人員的位置信息等，使得井下工作人員的地理位置被隨時監測，從而保證工作人員的安全。雖然無線射頻識別技術的成本比較低，但是它所受的限制也比較大，比如說環境對其的影響較大，并且定位的精度相對來說比較低。

(2)指示定位技術

該種技術主要是通過接收機測量信號平均強度，然后計算信號點與接收點的距離。該技術主要是根據接受信號的強度來指示定位技術，它已經被廣泛的應用于井下工作人員的定位中。該定位技術與無線射頻識別技術相比更加的精確，但是它同樣容易受到環境的影響，使得數據產生較大的波動。該技術也經歷了多年的發展，從2012年由Leu J等人根據RSSI指紋和足跡提出的定位算法起，到如今的根據高斯濾波的分段求解路徑損耗因子和環境參量因子的RSSI巷道定位算法，使得定位更加的準確。該技術在應用時需要根據井下的具體情況來制定使用方案，需要對井下的具體情況進行，了解井下地理位置接受信號的強度，從而使得該技術能夠發揮出最大的作用。

(3)到達時間差定位技術

礦山產業是一種較為特殊的產業，其井下充滿了復雜性，所以保證井下工作人員的安全是首要的重點。為了確保對井下的情況進行實時掌握，必須對井下進行精確的定位，從而保證工人的安全。而到達時間差定位技術主要是指在各個接收站搜集信號點發出的信號，從而對時間到達進行數據搜集，最后再匯總到定位處理中心，中心再對信號點的位置進行計算，也就是說利用信號點發送的信號到不同接受點的時間差的方法來對信號進行測距和定位。將這種技術應用于井下定位，可以很好控制井下的突發狀況，在井下工作的過程中，能夠及時的發出指令，從而方便安全作業。在危機發生之前，可以有效的組織人員進行撤離，從而最大程度的保證井下人員的生命安全。

(4)TD-SCDMA系統定位技術

該技術主要是在原有的基礎上，利用信號點的時間提前量TA來測量信號點與基站之間的距離。這種定位的方法主要是利用現有的參數，計算信號點與接受點之間的距離，在將最終的數據匯總到檢測中心，然后再通過算法得出最終端的確切位置。這種技術的成本相對來說比較低，并且精確度與上文幾種相比較高。如今，物聯網的發展較為迅速，使得現代傳感器得到了很大的進步。隨著傳感網絡在礦山中的應用，相關領域的專家將其應用于礦山工作人員定位中。這種技術可以解決無線信號沖突的問題，利用信號偵測器等實現對工作人員的精準定位。這幾種定位方式都對基站接受及發送信號的能力有著很高的要求，而且井下的環境較為復雜，溫度和濕度都會對這幾種定位方式產生一定的影響，使得信號無法被接受，從而無法定位工作人員的具體位置。但是，通過一些人的努力，逐漸構建了預測井下人員模型的方法，可以很大程度的保證井下工作時的安全。

3.智慧礦山建設的展望

(1)在規劃和設計統一的基礎上逐步實驗

我國礦山的類型較多，不同的類型存在著自身的特點，所以需要根據物聯網技術來對礦山進行智能管理，根據礦山類型的不同，比如規模差異、開采方式等來進行調整。另外，企業的領導人應該對物聯網技術的應用重視起來，并且在企業內展開培訓，提升企業全體員工的思想水平。對于系統中的子系統接入，企業可以采用承包的方式，從而將各個子系統中的問題交給承包商來解決。智慧礦山是一個比較系統的工程，所以應該在規劃和設計統一的基礎上進行逐步實驗，從而保證礦山內工作人員的安全。

(2)重視建設的同時重視應用

物聯網是一種非常先進的技術，與當前時代發展的潮流相吻合，將其應用于礦山中可以有效的減少礦山的建設成本。物聯網的重點在于應用，在建設智慧礦山的過程中，不能只重視建設物聯網，更應該將其靈活的應用于礦山中。目前很多礦山在建成物聯網之后，并沒有發揮出物聯網的真正作用。當物聯網被有效應用之后，將會實現礦山的智能化管理，從而實現綠色、高效的開采，通過物聯網，可以對礦山的動態實施實時監控，從而保證礦山經濟的可持續增長。

(3)應對標準建設引起重視

為了對智慧礦山建設的成本進行有效的控制，相關領導人必須對標準建設引起重視。首先應該實行統一的標準，保證礦山建設的規范性。另外作為一個開放性的物聯網應用平臺，應該給如今的“智慧礦山”系統構建一個統一的接入端口，從而方便用戶對現有平臺進行增加、刪除、接入等。還需要對如今的“智慧礦山”的關鍵技術、平臺等創建一個統一的標準，從而打通產業鏈的上下游。標準建設對于礦山物聯網來說是非常重要的一點，除了可以控制成本以外，還可以優化對礦山的控制和運行管理，節省大量的人力，從而為企業創造巨大的經濟效益。

(4)物聯網系統的運行與管理

物聯網技術在智慧礦山中的應用，將會使礦山的運作模式發生巨大的變化，使得礦山的運作模式從組織轉向具體，并且使得礦山的傳統管理方式轉化為更加先進的管理方式。各個子系統的操作由最初不同地點的各個團隊進行實施，比如說膠帶的操作由膠帶隊進行處理，而物聯網的生產智能管理最終由監控室進行統一的運行。而對于管理各地區團隊的職能與工作的方式，需要基于物聯網方式，進行綜合考慮，并且需要相關企業召開例會進行討論，從而找到最合適的方法對各地區的團隊進行管理。

4.結束語

隨著時代的發展，煤炭能源成為我國的重要能源，是我國能源的主要支柱之一。然而煤炭的開采環境卻非常的復雜，特別是在井下，存在很多的不可控制因素，極容易使得工作人員出現生命安全。為了貫徹安全生產的目標，物聯網技術的應用非常重要。物聯網技術被應用于礦山中，一方面使得礦山的開采趨于智能化，從而提升開采的效率；另一方面，能夠實現對井下生產工作人員實時定位，準確了解他們的位置信息，很大程度的保證了井下工作人員的生命安全。企業還應該提升員工的物聯網意識，使得物聯網技術可以得到有效的應用，從而提升礦山的智能管理水平，為創建智慧礦山打下堅實的基礎。