基于物联网的智慧矿山安全生产模型研究

陈志华

摘要：矿山单位安全有效生产，能够为国家经济发展提供强有力的物质支撑和能源保障。与此同时，矿山也是国家生存发展必不可少的物质保证，但是以往我国对矿山进行过度的开采，导致矿山资源已经严重枯竭，因此需要国家提高对其的重视度。文章对基于物联网的智慧矿山安全生产模型进行了研究。

关键词：物联网；智慧矿山；安全生产模式；矿山开采；矿产资源 文献标识码：A

中图分类号：TD76 文章编号：1009-2374（2016）35-0202-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.099

导致煤矿资源枯竭的主要原因包含高强度的开采、政府部门缺少对其的管理、不重视环境保护等，由此导致矿区的生态系统遭受严重的破坏。与此同时，国际间的绿色贸易壁垒在逐渐扩大，我国的矿山单位即将迎接巨大的压力。针对于此，要在物联网基础上创建智慧矿山安全生产模型。

1 智慧矿山的系统概述

随着通信科技、网络、计算机、传感等技术的飞速发展，物联网的提倡，为创建煤矿安全生产和预警救援系统奠定了全新的思想。1999年提出物联网概念，其具体的含义是，将一切物品借助RFID等信息传感配置和互联网相互连接，构成管理功能与智能化辨别的网络。在历经多年发展，物联网的概念也在逐渐的向外扩展。2010年，物联网在国家政府工作报告中，是这样被定义的：物联网指的是借助信息传感配置，参照规定的协议，将每一件物品与互联网相互连接，实施信息交换与通信，以此完成智能化的定位、跟踪监控及管理的一种网络，是在互联网的背景下扩展的网络。

在矿山物联网的基础上，融合多网络技术、智能融合探究技术等，应用超级计算机与云计算对巨大数据实施探究与整理，实现矿山生产网络范围内的配置、人员、信息、机器等自动控制与管理，以此形成智慧矿山。其主要的目的是，可以准确预测煤矿井下的重大灾害的预警及合理解决综采面的感知协作状况，最后构建成无人开采、灾害有效预警、绿色矿山的智慧安全模式。就煤矿监控与安全生产来说，合理应用宽带无线科技术、现代传感器技术、无线传感器网络科技。基于煤矿光纤以太环网的主要网络，满足煤矿井下复杂氛围中对基础配置、工作人员、配置与根本装置的有效管理与控制，并且对环境实施科学合理的监督与检测。

2 智慧矿石模型系统构造规划探究

2.1 整体设计

创建基于物联网的智慧矿山，不是要摒弃以往大范围使用的工业以太网，而是与现代传感器技术、无线传感器网络技术、宽带无线技术相融合，创建有线和无线混合的网络构造。与此同时，综合应用智能计算、现代网络技术、分步式计算方式，更加智慧地解决煤矿生产中每个环节存在的不足与弊端，促使大众在任何环境、任何地点之下获得诸多细致可靠的数据。

2.2 模型设计目标

基于物联网的智慧矿山模式，需要符合下面五种设计目标：其一，借助物联网，能够完成跨行业、跨地区、跨部门的巨大数据整合与探究，把具有独特性的知识应用到特定的解决方案、特定情境中，更有效地解决矿山开采过度、废物二次利用、生态重建与环境保护等诸多问题；其二，在物联网的背景之下，调整网络内的机器、装备、人员等有效控制和管理，解决企业内部信息孤立状况，实施更具动态与精细化的生产管理方法；其三，应用当前先进的技术，以此更好地处理繁琐的信息数据，更加精准地综合联动与安全预警，及时找到和解除存在的安全隐患，减少出现安全事故的概率，降低人员安全事故伤亡；其四，创建矿山物联网，将井下无线传感器网络、卫星网络、工业以太网络等实施无缝连接，促使大众能够时刻获得诸多信息数据；其五，完成井下精准定位，与此同时，应用实时视频与另外控制数据信息，完成采掘面遥测遥控，最后完成无人采矿。

2.3 关键技术

2.3.1 应急救援与灾后重构技术。探究与规划基于物联网络的集人员考勤、救援、定位与救援于一体的煤矿井下工作人员安全管理和救援信息体系；探究矿井探险机器人构造、通讯技术、灾害矿井气体分析技术；探究与开发基于网络信息根本，通信线路故障的迅速复原技术和配置，创建应急救援通信体系；探究与开发集井下工作者特性收集与辨别、间、氧气呼气器、应急照明为一个整体的多功能灾难救援应急便携式配置；探究在出现矿井灾害时网络的迅速构建和有序连接与串通。

2.3.2 电磁波的传播特征与抗干扰技术。探究繁琐环境对无线信号传输特点的影响与具备感知水平的适于矿井多样环境的认知无线通信网络技术；探究借助神经网络探究法、频谱探究法、相关探究法及小波探究法等信号处理方式；复杂因素下具备非常强衍射、多径与散射状况的“有限异质可变”空间变化前后不会出现无线传送的规律。

2.3.3 智能探究综合控制技术。具体包含多传感器补偿，应用多天线接收电磁波，使电磁辐射监测定位状况得到有效解决；探究应用灰色理论、模糊数学等数学探究方式、神经网络探究法，相关探究法等信号处理方式，创建诸多耦合作用下，多瓦斯和参数突出综合辨别模型，明确级别多样的预警发布的原则与方式，这有助于完成煤和瓦斯突出预兆信息特点的灾害监测预警；探究应用声发射陈列传感器和分布监测方式，以此完成定位和干扰抑制的状况。借助系统自动化体系完成项目各个监控体系的综合集成、集中操作、权限控制、分析处理、联动控制等，井下危险地区的运动目的是，检测和联动掌控体系。

2.3.4 在复杂环境之下构建物联网。无线传感器网络技术是为完成更透彻感知与“随处都在”不可缺少的重要技术之一。将无线传感器网络的探究范围延伸到矿井，就矿井长直岗道、采空区、采煤工作面、顺槽、掘进工作面等诸多工作面和特殊环境标准，探究科学的无线传感器网络工作方式、网络异构、移动节点携带的自组织问题与网络重构、射频识别技术、无线传感器网络融合技术等，其主要的目的是降低监控盲区，优化覆盖规模，更加快速和智能化的辨别节点，与此同时迅速组建网络。针对有线通信网络，要解决诸多环网互相联通的自动拓扑发现与重新组建的问题；全面应用STP、RTCP等诸多技术，探究合适矿井工业以太网的实施控制方案；应用时分复用与编码技术，探究和普通千兆以太网，具备独特的实时通道的网路传输配置；探究矿井安全事故通信故障的自恢复方式，为矿井信息传送平台奉献基础；探究硬件、软件紧密相连的网络重构体制。

3 结语

综上所述，“智慧矿山”借助形式多样的传感网络作为感知方式，对矿山实时的生产过程和与之关联繁琐环境的数字化、智能化、可视化处理的具体探究，把现代感知技术、智能技术、信息技术、现代采矿技术等密切融合，构建人和人、物和人、物和物相关联的矿山物联网络，在有效的时间内细致描绘并且掌握好矿山生产与运营的整体过程，完成对矿井信息的感知及掌握好体系内各个子系统的有效控制，将绿色、安全作为煤矿开采的最大目标，确保矿山企业经济能够实现可持续化发展、矿区生态体系更具稳定性、可靠性，矿山建设迈向更大的发展空间。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）