基于物聯網的綠色礦山建設技術研究與應用

張森森

（建平縣自然資源局，遼寧 朝陽 122400）

綠色礦山建設代表著先進生產力的發展方向，是實現煤炭工業高質量發展的重要支撐，已經在煤炭行業形成廣泛共識。綠色礦山是基于現代智慧理念，將物聯網、大數據、人工智能、機器人、智能裝備、5G等與現代煤炭開發利用深度融合，形成礦山全面感知、實時互聯、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統，全面打通“人、機、環、管”之間的障礙，實現礦井開拓、采掘、安全、運輸、通風、洗選、經營管理、綠色環保等全過程智能化運行。

1 基于物聯網的綠色礦山建設技術

1.1 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。在綠色礦山中，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。

1.2 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，能夠及時地發出指令，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。

1.3 D-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。

2 基于物聯網的綠色礦山建設措施

2.1 加強頂層設計

一是投入產出同步，促進質量變革。要加強規劃指導，進一步優化綠色礦山建設投資結構，從建設理念、系統架構、綜合管理、智能技術和裝備等方面入手，根據煤礦不同地質條件，建設一批具有代表性的示范煤礦，提煉出可再生的智能開采技術和設備、生產模式、管理經驗等，推廣到其他煤礦。二是堅持宏觀與微觀并重，推進效率改革。煤炭企業要著力補短板，研究制定煤礦智能化發展的行動方向、實施路徑和政策措施，科學引導煤礦智能化發展的進度和規模，從注重數量和效率轉向注重結構和效率。同時，要提高全要素生產率，加強科技創新，促進成果有效轉化，提高煤礦智能裝備穩定水平。

2.2 建立智能煤礦技術標準

煤礦智能化標準體系是建設煤礦綠色礦山的引導性綱領，一方面國家應該加快開展煤礦專項智能化標準體系建設工作，包括技術綱要、技術規范、管理規范，覆蓋技術標準、應用架構、基礎設施、信息安全與治理等，實現流程標準化、技術架構標準化、接口標準化、數據標準化，指導智能礦山建設的示范與推廣。另一方面加強宣傳和解讀煤礦智能化發展相關標準和政策，為煤礦智能化發展營造良好氛圍。

2.3 加大技術研究

一是加強先進技術的整合。推進云計算、大數據、物聯網、人工智能、移動互聯網等新一代信息技術與煤礦智能融合，實施新技術應用示范工程，推進軍民融合；二是加強關鍵技術攻關。充分結合煤礦智能技術發展，組織開展人工智能和大數據前沿技術研究，組織實施重大專項和重點研發計劃，營造創新氛圍，支持科技成果應用轉化。

2.4 物聯網系統的運行與管理

物聯網技術在綠色礦山的應用，將使礦山經營模式發生重大變化，使礦山經營模式由組織化向具體化轉變，使傳統的礦山管理模式向更先進的管理模式轉變。每個子系統的運行一開始是由不同地點的團隊來完成的，比如磁帶的運行由磁帶團隊來處理，物聯網生產的智能化管理最終由監控室來操作。對于各區域團隊的職能和工作管理，需要基于物聯網進行綜合考慮，相關企業需要定期召開會議進行討論，從而找到最適合各區域團隊管理的方式。

2.5 著力培養礦山高素質人才

一方面支持和鼓勵煤炭類高等院校加快煤礦智能化相關專業學科的建設，培育一批具備礦業工程、信息工程、人工智能等不同技能的復合型人才。另一方面鼓勵企校合作，不斷優化煤礦管理型、知識型、技能型的人才體系，創新煤礦智能化人才培養模式，積極開展在職人員智能化與信息化培訓活動，為煤礦智能化發展提供智力支撐。

3 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。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，為創建綠色礦山打下堅實的基礎。