基于物聯網的礦山智能化輔助運輸系統應用分析

陳洪宇

（山東能源棗礦集團付村煤業有限公司，山東 濟寧 277600）

引言

隨著礦山智能化的不斷發展，煤炭企業也在向智能化裝備和加工及其智能化開采邁進，現階段，我國煤礦行業智能基礎設施建設的關鍵在于采礦智能裝備、智能礦場等層面，煤炭工業中的輔助運輸系統點多面廣，僅部分完成了機械自動化和全自動裝配線，缺乏頂層統籌和總體方案設計，在具體操作過程中，系統碎片化、重復項目投資、設備操作難度高、效率低下問題突出。目前，煤礦企業的輔助運輸系統存在占用人員和機械設備多、勞動生產率低的缺陷。據統計，我國目前已建成投產的煤礦企業還沒有一套完整的設備，詳細、系統、智能的輔助運輸系統，物聯網明確提出了未來智能輔助運輸的新發展，為煤炭行業提供了全新的思路與研究方向[1]。

1 物聯網技術

1.1 物聯網的概念

隨著移動互聯網的飛速發展，互聯網技術僅限于電子計算機之間的互連，人們進一步想到要將各種設備也接入到網絡，以更快地改善和便利每個人的日常生活。提到了萬物互聯的定義，物聯網技術的定義盛行于21世紀初期。21世紀初，大家都將物聯網（IOT），或物聯網技術（Internet technology of Thing）定義為射頻識別技術（RFID）、紅外報警信號發射器等信息傳感設備的基礎，根據承諾協議，所有文章和互聯網技術相互連接，進行合理的信息交換和交流，完成智能精準定位、識別、監督、跟蹤和控制的互聯網技術定義。還提到了萬物互聯的發展趨勢。企業愿景：物聯網技術是所有地址和任意對象隨時互聯。互聯網和測量無處不在。

1.2 物聯網關鍵技術

物聯網技術的核心技術分為認知層技術、傳輸層技術和網絡層技術三個層次：

1）物理線路連接傳輸層和網絡層，并通過通訊模塊將物理實體連接到網絡層和應用層，構成物理世界與信息世界溝通的橋梁。認知層由多種硬件配置設備組成，包括傳感器、數據采集控制模塊、多功能儀表、移動智能終端和通訊控制模塊等，負責用于收集有關物體特征、物體條件和環境條件的信息。認知層的核心技術包括大規模傳感器信息采集技術、傳感器無線通信技術ZigBee通信等。

2）傳輸層是信息傳輸數據網絡的一個方面。它的關鍵職責是將認知層獲得的各種信息可靠地發送到網絡層。傳輸層的關鍵基礎設施建設包括電信網絡、互聯網技術、專網通信和局域網。互聯網構成了網絡層和認知層之間的信息安全通道。傳輸層一般被描述為物聯網技術。神經元網絡，傳輸層的核心技術包括通信網絡的構建、可靠的信息傳輸、信息安全傳輸和無線通信系統等。

3）網絡層一般被描述為物聯網技術的人腦，網絡層主要負責物聯網技術系統的數據統計、分析、轉換、解析和呈現。網絡層的核心技術包括云計算技術、數據分析系統、信息集成、工作狀態分析和權威專家系統等。

2 系統設計

2.1 系統結構設計

礦用智能物聯網技術是一種泛在的互聯網，完成礦與礦之間的通信。是繼電子計算機、互聯網技術和移動通信在采礦業廣泛應用之后的又一次采礦信息化發展趨勢。物聯網是基于射頻識別技術、激光磁感應、傳感器和監控攝像頭等信息認知設備的技術性，將信息和內容以約定的協議提交給互聯網技術，進行信息交換和通信，完整的智能識別、跟蹤、精確定位、監督和控制的互聯網技術。根據物聯網平臺的礦業智能輔助交通系統，分為認知層、網絡層和網絡層三個層次。礦山輔助運輸全過程中的所有因素分為“人、機、環境、管理”四類因素，根據礦山與礦山物聯網技術體系，將這四類因素進行系統整合，使它們成為一個統一的整體，完成輔助運輸整個過程中事物之間的相互通信，進而完成輔助運輸的智能識別和精準化定位、跟蹤、監控和管理方法[2]。

2.2 系統方案設計

煤礦輔助運輸系統按工作區重點區域劃分為輔助工業廠房協同工程建設區和井室工作區兩部分。管理方法和操作由物流倉庫管理系統執行，輔助工業廠房內有智能起重設備系統。根據提示，當倉庫采用全自動尋址方式將礦車組裝入井中，將礦車組吊裝到軌道交通軌道上，等待下一次實際操作指令；智能汽車裝卸系統將海運集裝箱礦用車組運送到井房全自動揀選區，并與電池充電后運輸的卡車進行全自動掛鉤工作。該過程結束后，車輛搬運系統將井室向下推入井區，等待改進數據信號命令。礦井內舉升的礦車自動脫鉤后，由車輛操作系統運送至輔助工業廠房協同工程施工區。智能起重設備系統接到訂單后，將海運集裝箱吊入倉庫。整個操作和整個過程的通信和傳輸都是根據無線路由收發設備進行的，實際操作人員可以根據可視化監控系統完成監控和管理方法。

3 系統關鍵技術

3.1 射頻識別技術

輔助運輸系統中的物流倉儲管理系統是基于射頻識別技術（即RFID技術）的技術性質完成的。鑰匙由二維識別碼、閱讀軟件和電子計算機解算系統組成。“原材料和設備入庫時，工人根據入庫清單添加二維碼，利用閱讀軟件射頻識別技術將二維碼信息錄入，進入物流倉庫管理系統，同時升級倉庫物流系統中的信息和信息；原材料和設備進出倉庫的同時，工作人員根據進出信息檢查倉庫中相應原材料的位置，使用讀取軟件識別原材料上的二維識別碼，成功后將信息發送至倉庫內的智能起重設備系統，等待下一步下單，工作人員可以查看和管理電腦管理系統中倉庫的物料設備信息，有利于及時填補原材料缺口以及升級原材料信息。

3.2 數據庫系統技術

系統網絡層的信息根據Oracle數據庫查詢系統進行存儲，創建邏輯數據庫系統，對信息進行分析解析，并根據api接口進行加載和查看。系統選擇一個數據庫系統完成以下功能：一是在物流倉庫管理系統中查看、升級和管理海運集裝箱編組信息和二維碼信息、同時可與ERP系統對接，擴展系統作用；二是存儲和查看視頻管理系統中的數據信息，實時跟蹤和管理系統運行狀態；三是智能監控中心記錄認知層設備數據信息，方便管理人員實時處理和管理井內礦車狀態和原料運輸狀態，也可以打印成表格；四是系統基于C/SB/S結構，按照NET結構，采用雙層結構完成。

3.3 無線傳輸技術

無線數據傳輸的技術用途體現在無線通信系統中。它由無線網絡信號接收器和無線天線裝置組成，作為各子系統之間的橋梁，完成系統的相互通信，搭建平臺式井筒停車場。該傳輸系統無論在井筒停車場的各個地方，都能完成動態無線通信，進一步提高了通信的協調能力，避免了大量的布線工作，降低了施工成本。基于TCP/IP協議的以太網接口是標準化的開放互聯網，很容易將不同廠商的設備互連。這種特性特別適合處理不同廠家設備在系統集成中的兼容性和互操作性問題。以太網接口作為一種局域網技術，是當今應用最廣泛的一種。適用于以太網接口的數據信息傳輸速度包括10 Mbit/s、100 Mbit/s和10 Gbit/s，傳輸速度比以往任何其他計算機接口都要快。由于通信協議的統一，以太網接口可用于工控系統互聯網和辦公系統互聯網的互連。副井井室各子系統安裝無線網絡收發設備，可完成系統間的無線通信和操作，完成系統中間的安全鎖。

4 系統的功能應用分析

煤炭行業采用智能輔助運輸系統，根據輔助運輸的提示，將豎井停車場的原材料和設備自動運輸到礦場停車場。其應用表現在以下幾個層面：一是系統中的所有操作設備均由集中式電動液壓泵驅動，可以完成系統的無級變速，提高系統的穩定性。二是一般臺車機不具備穿越鐵路道岔的功能，但在本系統中，臺車機可以以鐵路道岔為基礎。實際操作技術人員可以根據智能控制系統的核心，區分礦車組是否已經基于鐵路道岔及其鐵路道岔。三是具有激光測距功能，可準確測量卡車與礦車組之間的距離，線性度為±2 mm。四是系統可完成礦車、卡車的自動取鉤功能，防止人力綜合性能大，取鉤難度大，取鉤過程中存在不安全缺陷，保障人員安全提高運營效率。五是系統由智能監控中心控制，控制各子系統設備。根據視頻監控系統，系統即時反映到監控中心，各子系統按照無線路由向設備發送和接收數據信號，設備姿態鎖定關聯，將設備集成到一個詳細的智能綜合系統。

5 結語

根據物聯網平臺智能輔助運輸系統在煤業企業中的應用，改變了煤業工作業、全自動流水線、半機械化輔助運輸的落后現狀。現階段，礦山的運營已經調整并全部停止，根據物聯網平臺的智能輔助交通系統，現場輔助交通系統將成為礦山領域未來的發展前景。該系統的成功實施，對于礦山領域智能輔助交通核心理念的進一步發展具有關鍵的現實意義，進而為我國礦場和物聯網可持續健康發展打下堅實基礎。