煤矿综合信息化建设中物联网技术的运用

刘岩

【摘要】 近几十年来，我国煤矿事业在安全生产方面得到了长足的进步，然而与西方发达国家相比差距依旧比较明显，每年都会发生重大的安全事故，产生不利的经济与社会影响。随着计算机、网络与通信技术的发展，新兴的物联网技术逐渐被运用于煤矿综合信息化的建设中，使安全事故的发生得到有效抑制。

【关键词】 煤矿 信息化 物联网 安全

前言

物联网概念自从被提出以来受到全球各国的关注，被认为将成为一个国家经济增长的关键点。因此各个国家都相继出台与物联网相关的信息化政策，鼓励物联网技术在不同行业的发展与应用。当前随着射频技术、互联网技术、无线传感器网络技术的发展，物联网在各行各业崭露头角，本文将分析煤矿综合信息化建设中物联网技术的应用。

一、引言

以煤矿综合信息化建设为基础，借助物联网技术使煤矿安全生产效率更高，并实现更强的应急指挥处理水平，以移动互联网技术为手段，实现更高效的煤矿企业管理，是煤矿信息化发展的重要方向之一。以整合企业安全管理系统的方式，完成信息资源的共享，优化工作流程，实现矿井信息的畅通度。物联网技术的应用相比其他技术有更强的移动性，因此借助3G网络就能够实时掌握井下与井上的进展，该综合系统的构建不仅使企业生产工作开展更加高效，而且有效避免安全事故的发生，信息化水平的提升无疑使企业实现更高经济效益与社会效应。

二、物联网技术在煤矿综合信息化中的应用现状

煤矿信息化的概念最初在上世纪八九十年代提出，指的是运用信息技术对煤矿生产过程进行优化，寻找实现经济效益与安全之间的最佳突破点。随着物联网技术的发展，煤矿企业的管理工作更加协调，借助通讯、网络等使财务、采购、资产等一些管理工作有序进行。通过将安全监控系统安装在井下，随时进行应急管理与隐患排查工作。总而言之，目前物联网技术在煤矿信息化建设过程中主要应用于人员定位、矿井无线通信和设备点检管理三个方面。任何进入矿井或者限制区域的员工都必须带有定位卡，接收天线搜集来自定位卡的信号，通过一系列处理后传递到服务器。由于在矿井下设置了无限基站，并以射频调制波的形式被发射，从而构建了手机与定位器之间的无线通信通道。为了及时掌握设备运行状态，尽早发现异常情况，因此不少煤矿企业在重要的设备上装有射频识别卡，通过天线调节器将信号波传递至相应的阅读器，经过解码等一系列工作后反馈至后台。

三、煤矿综合信息化平台的构建

移动终端硬件技术的快速发展使得移动化信息成为可能，以智能手机作为终端的信息化平台可以帮助煤矿企业在不受时间空间约束的条件下了解矿井生产情况，对一切生产活动进行监控与指挥，从而使煤矿企业信息化程度更高，避免安全事故的发生。以某煤矿生产企业为例，进行了相关技术探讨。

3.1 技术实现

系统架构方面，因为本矿原先已经拥有服务层与数据层的设备，而且几乎将应用程序都部署于内网内，为了实现移动终端与应用服务层之间信息的传递，必须在二者之间搭建一个用于服务的桥梁，并确保信息传递的安全性与可行性。构建的中间服务层能够把应用服务层内的数据提取出来，并传递至表示层，确保移动智能终端和应用服务器二者的正常通信功能。业务层可由3DGIS引擎与组态引擎共同实现，并下设水处理系统、井下广播系统、供电监控系统、瓦斯抽放监控系统等子系统。信息层主要实现数据仓库、信息处理、信息挖掘与信息融合。管理层主要包括设备运行管理、统计管理、生产调度管理、生产计划管理等。

网络拓扑方面，由于系统是服务器与客户端共同构成的，以无线网的方式连接起来，客户可以将需要用到的数据都暂时放在服务器里，并可以使用移动终端随时随地轻松地连接到中间服务器，实时地提取所需数据。企业内部不同系统之间的通讯功能可借助VPDN进行访问，移动终端、防火墙等之间均有VPDN隧道，使数据传递的安全性得到保证。

技术策略方面，综合信息化的建设是基于B/S结构应用系统的，可以在WEB页面得到数据，并反映在移动终端上。针对C/S结构应用系统，从通用的开发接口访问系统数据库。

3.2 系统功能

系统可实现井下人员定位功能、安全监测功能、安全隐患评估功能与产销数据功能。井下与井上人员均可以通过移动终端了解彼此的实时信息，进而实现准确的定位功能；通过用户名与密码可以用手机直接登录系统的安全监测系统，进而可以随时掌握各类数据，然后通过模拟量等进行控制；在系统中有专门展示生产安全隐患信息的模块，因此井下人员虽然无法从全局掌握生产安全情况，但是通过登录系统查询隐患信息，可以第一时间做出应对措施，将损失降至最低；系统将定期上传煤矿企业每日过磅数据，从而实现对全年的数据汇总，分析各个月、各季度的实际产量与销量，更加精确地评价销售情况与盈利情况。

四、通讯技术的运用分析

4.1 KT28A型无线通信系统的应用

KT28A型无线通信系统是专门针对煤矿企业生产使用的通讯系统，可以十分简单地沟通井上与井下人员，实现移动终端和行政或者调度电话的正常联系。由于该无线通信系统的覆盖率极高，且信号传输相当稳定，几乎不会出现严重断续情况，在煤矿井开采过程中应用效果良好。

4.2 通讯技术实现的主要功能

通讯技术在煤矿综合信息化建设中的应用主要可以实现通话业务、短信业务、报警功能与通话限制功能。其中短信业务仅支持系统内各用户之间的点对点短信业务。报警功能的应用简单快捷，仅需在移动终端就能完成报警功能。

4.3 技术参数

系统要求单扇区最多能够将四十八个井下基站联接起来，其工作频段为800MHz。系统必须能够抵抗电磁干扰。有时煤矿开采要求实现更长距离的光纤传输，但必须控制传输距离在十五公里以内。每个基站至少应当达到600米以上的覆盖范围才能确保移动终端正常的通信功能。

五、网络平台

煤矿综合信息化网络平台集合了大量子系统，从而实现自动化水平极高的基于工业以太网的网络平台，开放性良好。矿井的网络平台所采用的主干网络结构为1000M以太环网，通过单模光纤完成传输过程。由于各个子系统均集成到了工业以太网中，方便服务器完成数据的采集过程，简化了生产的监测与控制过程。

分布式控制系统使网络系统可靠性得到提升，即使环网链路出现问题，可以在极短的时间内向相反方向传输，确保传输稳定性。环间耦合即使的应用使光纤环网集合了井上与井下多个子系统。

六、小结

煤矿企业在物联网技术高速发展的当今也迎来更加高效的管理方式，通过建设综合信息化系统，生产安全得到极大的保障。相信随着物联网技术的继续发展，更多煤矿企业将实现智能化的管理。

参 考 文 献

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