物聯(lián)網(wǎng)下的煤礦自動化系統(tǒng)設計運用

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1物聯(lián)網(wǎng)的架構

通過建立物聯(lián)網(wǎng)架構，將物聯(lián)網(wǎng)技術與工業(yè)以太網(wǎng)技術相結合，從而形成全新的無線傳感器網(wǎng)+工業(yè)以太網(wǎng)的架構體系，同時利用有線和無線技術的綜合網(wǎng)絡形式。工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)是礦井下監(jiān)測的重要核心網(wǎng)絡，通過運用現(xiàn)場總線傳輸以及光纖工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡架構，網(wǎng)無線傳感器通常構建在地形陡峭狹窄，工作人員無法輕易到達的區(qū)域，例如常見的事故發(fā)生地、采空區(qū)和井筒內等，要想達成礦井下全方位的有效監(jiān)控監(jiān)測，就要合理地運用物聯(lián)網(wǎng)傳感器的鮮明特點，比如它的多跳路由、自組織以及動態(tài)拓撲等。網(wǎng)關的接入能讓無線傳感器網(wǎng)路與光纖骨干網(wǎng)相連接，這樣相關的傳感器網(wǎng)絡就能把各種信息數(shù)據(jù)傳于各個控制中心，實現(xiàn)地面監(jiān)控管理室的實時監(jiān)控，當出現(xiàn)突發(fā)情況時，地面控制中心的員工就能及時地對所在區(qū)域的工作人員發(fā)出警報。

2綜合自動化系統(tǒng)設計

信息集成作為物聯(lián)網(wǎng)下煤礦綜合自動化系統(tǒng)的重中之重，是一個無法替代的核心環(huán)節(jié)，它涵蓋了三種技術，分別是信息管理技術、網(wǎng)絡融合技術和三維處理技術。通過采用先進的數(shù)字化監(jiān)控技術以及全程自動化技術達成對礦井的全方位監(jiān)控管理，對于煤礦生產的各個階段都能提供有效的信息數(shù)據(jù)，滿足了煤礦企業(yè)管理的各種需求，物聯(lián)網(wǎng)下的煤礦綜合自動化系統(tǒng)主要的作用如下：

2.1礦井穩(wěn)定開采時的監(jiān)測和聯(lián)動控制

在礦井開采過程中利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器有效地收集到各項實時數(shù)據(jù)信息，比如礦井下的通風情況、溫度濕度、瓦斯含量、壓力等信息數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)通過計算機網(wǎng)絡傳遞給上位機，上位機就可以用曲線、表格、三維立體圖等方式表現(xiàn)出來，當出現(xiàn)反常的狀態(tài)時就可以自動進行報警。及時對反常數(shù)據(jù)研究分析，整理出有用的信息數(shù)據(jù)，劃定出特殊區(qū)域，需要對此區(qū)域實行動態(tài)實時監(jiān)控管理。由于礦井下光線不好，絞車在巷道運行過程中，絞車的駕駛者往往只接受信號燈的指示，不能通過肉眼判斷在軌道上是否有行人在行走，因此時常在運輸過程中造成絞車誤撞行人的事故。通過物聯(lián)網(wǎng)的音頻以及視頻傳感器能全方位有效搜集到礦井下的各個位置信息，再利用有線中繼形式就可以將所有位置信息傳遞給上位機。這樣就能確保絞車司機在駕駛室內直觀地觀察到路面的實時情況，從而避免了撞傷行人或障礙物的情況發(fā)生。當出現(xiàn)絞車司機駛向錯誤巷道時，人體紅外傳感器就會第一時間發(fā)出警報聲音，絞車司機就能根據(jù)警報迅速做出正確判斷，使絞車進入正確軌道，確保開采人員的生命安全。

2.2工作人員的及時定位

通過物聯(lián)網(wǎng)技術在礦井中的每個進出口以及特殊區(qū)域裝配好RFID閱讀器，利用閱讀器的功能就能讀取出位于該區(qū)域內工作人員信息以及移動設備的ID號碼，再就可以運用工業(yè)以太網(wǎng)把所讀取的所有數(shù)據(jù)傳于上位機，然后儲存在數(shù)據(jù)庫中。上位機通過提取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)就能繪制出各個區(qū)域中的職工人員分布以及行動軌跡圖，某個時間階段的礦井中職工人員的統(tǒng)計表格等，就能清楚了解到每個員工的出勤情況，控制管理好井下的工作人數(shù)，特別是特殊區(qū)域的員工人數(shù)，要控制好井下員工的工作時間，避免因為超時工作發(fā)生操作事故，通過監(jiān)控時刻提醒工作人員的安全，防止員工走錯巷道，走入采空區(qū)危險區(qū)域。

2.3礦井下的危害預警

通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以將礦井的掘進深度傳于上位機，從而顯示出最新的掘進情況圖。再根據(jù)煤層分布的往前記錄，相關工作人員就可以確定是否存在越層越界的行為。與此同時，煤礦專業(yè)人士可以通過分析收集到的數(shù)據(jù)做出越層作業(yè)計劃，及時標出煤層越層的方位，形成報告數(shù)據(jù)，方便各個礦井工作人員注意越層越界。通過裝配在震動區(qū)域的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，可以實時地將地震的各種信息數(shù)據(jù)傳輸給上位機，例如地震方位、強度、頻率等，保證煤礦安全地得到開采。

3結語

綜上所述，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術與傳統(tǒng)的光纖工業(yè)以太網(wǎng)相結合，把工業(yè)以太網(wǎng)作為重要基礎網(wǎng)絡，再加入無線網(wǎng)絡技術以及物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術，全新的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就形成了。它能有效地全方位監(jiān)控礦井下的工作情況，對于突發(fā)狀況能第一時間發(fā)現(xiàn)并及時發(fā)出警報聲音，避免了各種事故的發(fā)生，降低了人員的傷亡事件概率，為煤礦企業(yè)安全穩(wěn)定的生產做出了巨大的貢獻。

作者：朱彤 趙娟 周凱麗 單位：鄭煤集團楊河煤業(yè)河南工業(yè)貿易職業(yè)學院