物聯(lián)網(wǎng)下的煤礦自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用

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1物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

通過建立物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)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(gòu)體系，同時(shí)利用有線和無線技術(shù)的綜合網(wǎng)絡(luò)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(luò)，通過運(yùn)用現(xiàn)場總線傳輸以及光纖工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)無線傳感器通常構(gòu)建在地形陡峭狹窄，工作人員無法輕易到達(dá)的區(qū)域，例如常見的事故發(fā)生地、采空區(qū)和井筒內(nèi)等，要想達(dá)成礦井下全方位的有效監(jiān)控監(jiān)測，就要合理地運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器的鮮明特點(diǎn)，比如它的多跳路由、自組織以及動態(tài)拓?fù)涞?。網(wǎng)關(guān)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(guān)的傳感器網(wǎng)絡(luò)就能把各種信息數(shù)據(jù)傳于各個控制中心，實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控管理室的實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)，地面控制中心的員工就能及時(shí)地對所在區(qū)域的工作人員發(fā)出警報(bào)。

2綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(shù)，分別是信息管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)和三維處理技術(shù)。通過采用先進(jìn)的數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)以及全程自動化技術(shù)達(dá)成對礦井的全方位監(jiān)控管理，對于煤礦生產(chǎn)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(shí)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(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，比如礦井下的通風(fēng)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)就可以用曲線、表格、三維立體圖等方式表現(xiàn)出來，當(dāng)出現(xiàn)反常的狀態(tài)時(shí)就可以自動進(jìn)行報(bào)警。及時(shí)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?qū)嵭袆討B(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。由于礦井下光線不好，絞車在巷道運(yùn)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(shí)常在運(yùn)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(jī)。這樣就能確保絞車司機(jī)在駕駛室內(nèi)直觀地觀察到路面的實(shí)時(shí)情況，從而避免了撞傷行人或障礙物的情況發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)絞車司機(jī)駛向錯誤巷道時(shí)，人體紅外傳感器就會第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)聲音，絞車司機(jī)就能根據(jù)警報(bào)迅速做出正確判斷，使絞車進(jìn)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(shí)定位

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦井中的每個進(jìn)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(nèi)工作人員信息以及移動設(shè)備的ID號碼，再就可以運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)把所讀取的所有數(shù)據(jù)傳于上位機(jī)，然后儲存在數(shù)據(jù)庫中。上位機(jī)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(shí)間階段的礦井中職工人員的統(tǒng)計(jì)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(shí)間，避免因?yàn)槌瑫r(shí)工作發(fā)生操作事故，通過監(jiān)控時(shí)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(xiǎn)區(qū)域。

2.3礦井下的危害預(yù)警

通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以將礦井的掘進(jìn)深度傳于上位機(jī)，從而顯示出最新的掘進(jìn)情況圖。再根據(jù)煤層分布的往前記錄，相關(guān)工作人員就可以確定是否存在越層越界的行為。與此同時(shí)，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(jì)劃，及時(shí)標(biāo)出煤層越層的方位，形成報(bào)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(shí)時(shí)地將地震的各種信息數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，例如地震方位、強(qiáng)度、頻率等，保證煤礦安全地得到開采。

3結(jié)語

綜上所述，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的光纖工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)合，把工業(yè)以太網(wǎng)作為重要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，再加入無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，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(shí)間發(fā)現(xiàn)并及時(shí)發(fā)出警報(bào)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(chǎn)做出了巨大的貢獻(xiàn)。

作者：朱彤 趙娟 周凱麗 單位：鄭煤集團(tuán)楊河煤業(yè)河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院