关于煤矿智慧矿山网络系统的探讨

王 静

（山西煤炭职业技术学院计算机信息系， 山西 太原 030002）

引言

随着煤矿的持续开采，煤矿作业环境日益多变、恶劣，建设智慧矿山网络系统，实现煤矿领域的自动化、可视化、智慧化成为当下的应用热点，目前智慧矿山网络系统已逐渐被应用到煤矿的各个领域。而煤矿环境作为高危险作业区域，现有的煤矿监控网络系统在实际使用过程中已暴露出了各类故障问题，已无法满足当今煤矿环境的高性能、高效率、高安全性要求，提高煤矿作业的生产效率和安全性，实现煤矿环境的智慧化监控和控制，已成为目前各煤矿企业关注的重点。通过对传统矿山监控系统及智慧矿山网络系统等方面进行分析，在现有智慧矿山系统的基础上进行了方案的优化设计及实施效果分析，希望为同类企业开展智慧矿山网络系统建设研究提供一定参考[1]。

1 传统矿山监控系统现状分析

结合煤矿环境现状可知，国内大部分煤矿企业都在煤矿安装了具备各类功能的矿山监控系统，可针对工作环境中的基本运行情况进行实时显示及报警提示，由此提高了煤矿作业环境的安全性。但传统的煤矿监控系统在使用过程中仍存在较多问题，离智慧矿山监控系统还存在一定差距。传统的矿山监控平台一般功能均为简单地将视频信号进行接入显示，通过矩阵键盘或配置软件对大屏进行操作，并在矿端的计算机中安装有各系统的软件，若想要显示子系统图像，则需将相应子系统中计算机的VGA信号接入大屏。在此种操作模式下，煤矿用户监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、通讯联络系统等各子系统均需单独显示，无法在同一个平台上进行数据整合、综合呈现；并且大屏只能简单地显示视频信号，而诸如整个矿井的井田地形图、矿井地质剖面图及水平切面图等则无法高清呈现，大屏系统高清、大信息量显示的能力也未充分体现。此外，信号切换也需要用专用软件或矩阵键盘进行，操作相对困难[2]。

2 智慧矿山网络优势分析

基于传统煤矿监控平台存在的不足，结合矿井综合自动化系统，与当下物联网技术相结合，建设智慧矿山网络监控系统，并提供软硬件平台，可有效解决煤矿井下监控系统实时数据集中动态显示的问题。所谓智慧矿山网络系统是以矿山系统为原型，结合当下的网络和手机技术，通过各种感知、信息传输与处理技术，实现对真实矿山整体及相关场景的可视化、数字化及智慧化。通过该系统，可快速查看煤矿生产现场的实时作业画面；查看煤矿企业内部的工作通知、公告等相关信息；另外，通过系统中的瓦斯检测监控子系统能监测生产现场设备的实时数据及环境中的瓦斯浓度情况等。由此，所建立的智慧矿山网络系统，突破了传统各分系统的信息壁垒，实现了业务逻辑重组，丰富了煤矿领域的信息收集与传递功能，大大提高了煤矿环境的安全监控。

霍尔辛赫煤矿智慧矿山系统主要是将多个子系统数据进行整合集成，并设计了10个功能模块，通过该系统，可实现如下功能：查看煤矿企业内部的工作通知、公告；查看煤矿生产现场的实时画面；通过系统中的瓦斯检测监控子系统能监测生产现场设备的实时数据及环境中的瓦斯浓度情况；通过主井提升子系统能看到提升系统的关键参数；通过水泵子系统能看到相关设备关键参数和实现对设备的远程开停控制。另外，通过该系统可实现员工培训、学习，增强员工技能；还增加了党企宣传和企业事务建设的透明性。这两项功能方便了煤矿生产过程中的办公使用，提高了企业工作效率[3]。

3 智慧矿山网络系统总体优化方案设计

结合当下物联网系统平台，所建设的智慧矿山网络系统主要包括了实时数据监控、运行环境监控、人员定位、演示接待等应用场景，其具体系统方案组成如图1所示。该系统中的大屏显示系统不仅实现了各业务系统信息的综合、关联显示，并充分发挥大屏高清显示能力，能清晰显示煤矿矿井细节、人员信息及监测数据。而整体大屏显控操作在一个终端上就可全部完成，简单易用。环境监控是确保矿山安全的关键，包含对矿井下瓦斯、一氧化碳、水门及风门、风筒压力等进行实时监控。在环境监控应用场景中，以矿井地图为显示基础，将各生产监控子系统的数据关联、整合。在矿井地图上点击监测点，该监测点对应的人员信息、瓦斯信息、风速温度等图文信息均可同时呈现，包括监控视频等视频信息也可集中显示。

图1 智慧矿山系统集成架构组成图

该智慧矿山系统通过各分系统，可分别对煤矿井下的各类数据进行采集，通过数据采集中心，将监测的实时数据及关系数据传递至综合自动化发布平台（如图2所示）。该发布平台连接煤矿监控室、自主开发APP、微信等终端，最终实现对煤矿环境中各类数据的采集、分析及监控，具有统一管理性强、后期运行维护简单、操作方便等特点。其中，自主开发的APP凭借其自主控制性强、运行费用低、运行效率高等优势，有效规避了后期外部平台消失或不再提供较好服务而导致企业的监控系统无法正常运行的风险。因此，自主开发APP方式是智慧矿山建设的重要终端平台，成为煤矿企业追逐的热点[4]。

4 智慧矿山网络系统实施效果

智慧矿山网络系统建成后将基本实现煤矿生产过程的自动化、安全监测数字化和生产管理信息化，建立矿级的集中控制云平台，通过调度通讯、应急广播和调度大屏系统，使得地面和井下的信息沟通实现了“零距离”，提高事故预防和快速反应能力，各子系统也将能够实现远程集中化的监控与管理。

图2 智慧矿山网络系统总体优化方案

1）减人效益：通过对河南永煤矿的人员调查可知，该煤矿通过采用智慧矿山网络系统后，在煤矿生产、机电、通风、皮带等减少了约100个岗位，每年节约人工工资约1 000万元左右。

2）节能效益：通过使用智慧矿山网络系统，各系统设备的运行效率显著提高，煤矿企业的整体生产能力明显增强，企业每年可节约电费约500万元左右。

3）增产效益：智慧矿山实施后，实现了对重要设备参数的实时监测，为设备检修提供了科学依据，极大地减少停电范围和时间，有效地避免了瓦斯积聚事故的发生。

4）管理效益：通过智慧矿山系统的故障远程视频诊断系统，地面相关技术人员可通过手机上网，实现对煤矿现场的实时查看，并及时作出对应决策，从而降低了企业在此方面的经济投入，缩短了问题反映时间，提高了企业管理效率，有效解决了第一时间到达“现场”问题。

5 结语

智慧矿山网络系统凭借其综合显示信息、智慧获取实时数据、准确高效监控运行状态等性能优势，有效解决了传统的煤矿监控平台存在的问题，并在煤矿领域中得到了广泛应用和有效验证，证明了智慧矿山网络建设的必要性和可行性，对提高煤矿作业环境的安全性、降低企业生产成本具有重要作用，希望为煤矿企业有针对性地开发设计智慧矿山系统提供指导。