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78 /矿业装备 MINING EQUIPMENT基于物联网技术的智慧矿山分析1 物联网智慧矿山概述物联网又被称为传感网，借助红外传感器、全球定位系统以射频识别等技术，根据协议连接特定设备与互联网，在交换信息的基础上，保证实现智能化识别、定位、监控及管理。
智能矿山主要以矿山数字化为基础层，系统可以精准采集煤矿企业的开采数据，并进行网络传输、精准集成以及可视化展现，属于信息技术、通信技术、3S 技术以及物联网技术的总集成。
矿山智慧系统主要包括基础网络平台、矿山工业自动化系统、安全监控系统、矿山数据库、地理信息可视化集成平台以及生产技术管理系统等，保证了煤矿企业的安全高效开采。
2 煤矿智慧矿山关键技术2.1 系统跟踪技术为了提高煤矿井下开采的安全性，应利用系统跟踪技术进行实施跟踪与动态监控。
受通信技术等因素的影响，煤矿企业无法及时解决井下开采问题，此时井上工作人员则可以利用智慧矿山的动态监控与实施跟踪技术处理，提高了开采效率。
同时，还可以在井下开采风险预测工作中应用此技术，以降低煤矿开采事故的发生几率。
比如在煤矿开采期间会遇到炸药、雷管等危险用品，通过实时监控可以保证安全开采。
且监控工作分为两部分，一是运输设备的实时监测，包括轨道车及无轨胶轮车等；二是运输环境的实时监测，实现动态控制。
在检测井下运输掘进环境与跟踪情况时，工作人员主要利用以下技术展开，一是本文分析了物联网技术下智慧矿山的建设，指出了构建的关键技术与网络架构，其中感知层收集相关数据信息，网络层传输数据，并在应用层进行分析，以实时监测矿井下的开采状态。
通过使用智慧矿山系统，可以更好的分析设备的运行状态，并进行动态监控，在远程修复故障的基础上，保证煤矿的开采效率。
□ 张慧明 山西西山煤电贸易有限责任公司 山西太原 030053GPS 技术，又被成为全球定位系统，使用时更多与GIS 技术联用，以将信息及时传递至井上开采过程，实时监控井下目标。
煤矿智能化开采技术及其发展摘要：在我国煤矿能源需求量不断提升的大背景下，煤矿开采工作重要性也在不断提高。
因此为保障煤矿开采效率及满足社会需求，必须对煤矿智能化开采技术的发展形成新的认知，深入研究其要点，全面提高煤矿智能化开采技术的稳定性和科学性，从而达到满足社会煤矿供应需求的目的，这将对我国经济发展具有重要意义。
关键词：煤矿智能化；开采技术；发展1煤矿智能化开采技术探析1.1智慧煤矿物联网技术智能决策和智能控制的前提就是对环境的提前感知和对设备状态的感知。
目前，我国煤矿开采时使用了多种监控系统，并呈现出飞跃式发展，能够对煤矿生产中产生的关键信息予以感知。
但是这些产品在运用时存在数据接口和平台的异样，相互之间无法融合，导致数据孤岛或者数据出现碎片化现象，从而使得这些数据无法进行有效的数据分析，难以发挥出这些数据的利用价值。
物联网技术的应用实现了设备之间、环境之间、人员之间的数据互融。
这一技术成为智慧煤矿开采的主要技术类型。
1.2多信息融合的协同控制技术构建多传感器信息融合系统主要是根据多源信息的特征，如：所具备的相关性、关联性。
技术人员在采用融合算法，得出全年的数据信息，进而开展更加精准、智能化的煤矿开采、检测、识别和探测等，从而使得相关人员依托智能化水平提升智能决策的能力。
信息融合协同技术主要是相关技术人员在借助该系统对相关数据开展协同管理，对各项信息开展融合计算，得出最终的多信息计算结果后实现煤矿开采各项设备的联动管理和控制，在短时间内完成预期任务后，促进各项设备的顺利运行。
这就可以看出协同管理和控制的过程中主要应用任务协同模式对设备进行统一控制，完成同一个任务。
同时，协同控制时还可以应用协同模式，即该模式分为检修模式协同、工作模式协同、停产模式协同等。
1.3智能化综采关键技术（1）液压支架全工作面跟机自动化技术、远程人工干预技术。
即在液压支架电液控制系统控制下开展无人跟机自动化控制，在实现电液控制系统数据与液压支架视频技术相互结合试用下，利用监控中心远程操作台对液压支架进行人工干预，能够对复杂的煤矿开采环境下液压支架进行自动化控制。
Communication s World Weekly行业融合发挥T D 和物联网联动优势大唐电信为煤炭安全生产保驾护航TD 和物联网是大唐电信的两大优势领域，结合在这两大领域的研发成果，大唐电信推出了针对煤炭行业的整套信息化方案，为煤矿安全生产提供了有力保障。
本刊记者|舒文琼谈起煤矿安全生产，相信很多人都会想起发生在2010年的智利33名矿工在700米深的矿井中被困69天后成功获救的事件。
智利矿工在被困69天后获救堪称救援史上的一个奇迹，奇迹的发生取决于很多因素，其中一个关键就是连通井下和地面的音视频通信系统。
正是有了这样一个系统，矿井内外才能及时沟通，生命救援才能精准有效地展开。
近年来，为满足各行各业对能源需求的快速增长，我国的各大中小煤矿加足马力进行生产，与此同时，安全问题日渐突出，包括安监局、工信部在内的很多部门都对煤矿安全问题三令五申，并下发了《关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》。
这表明，煤矿安全生产除了需要意识上的高度重视外，更需要现代化的通信、调度、监测、定位和救援等系统来保障。
为适应上述形势，大唐电信依托在通信及行业信息化领域的多年经验积累，融合TD 和物联网等技术，推出了KT151矿用无线通信系统和基于物联网的煤炭综合自动化解决方案，涵盖煤矿企业经营管理、安全监控、生产控制、设备监控的各个层面，目前已在煤炭、矿山领域广泛应用。
KT151通信系统已获煤安认证作为矿山信息通信系统的重要组成部分，矿用无线通信系统在现代化大中型矿山企业中扮演着越来越重要的角色。
矿用无线通信系统具有通信、调度、控制及信息采集等功能，可应用于矿山的生产调度、指挥和单位内部通信。
同时，随着矿山企业自动化水平的不断提高，其对通信设备的要求也越来越高，传统的有线通信向有线无线混合发展已成大势所趋。
大唐电信的KT151矿用无线通信系统将TD 技术引入行业应用，组建矿区无线通信专网，实现井上井下的移动通信，可提供语音、短信等传统业务，以及视频通话、视频监控和数据接入业务，并通过综合智能调度交换机实现有线、无线的一体调度、统一号码管理和统一网管。
煤矿自动化与三网融合的关系自动化技术是现代煤矿发展的重要方向之一，而三网融合则是信息技术与传统产业深度融合的体现。
煤矿自动化与三网融合的关系密切，相互促进，共同推动了煤矿行业的发展和转型升级。
一、煤矿自动化的意义煤矿自动化是指通过引入先进的自动控制技术和设备，实现煤矿生产过程的自动化、智能化和信息化。
它可以提高煤矿生产效率，降低生产成本，提升安全性能，改善工作环境，减少人力投入，提高煤矿的竞争力。
二、三网融合的概念三网融合是指电信网、广播电视网和互联网的融合。
它是信息技术与传统产业深度融合的体现，通过整合三网资源和服务，实现信息的共享、传输和交互，推动经济社会的发展。
三、1. 数据采集与传输煤矿自动化需要大量的数据采集和传输，而三网融合提供了高速、稳定、安全的数据通信网络。
通过三网融合，煤矿可以实现对设备状态、生产数据、环境监测等信息的实时采集和传输，为自动化控制提供可靠的数据支撑。
2. 远程监控与控制煤矿自动化系统可以实现对矿井生产过程的远程监控与控制，而三网融合提供了远程通信的技术支持。
通过三网融合，煤矿可以实现对矿井设备的远程监控、远程故障诊断和远程操作，提高生产效率，降低安全风险。
3. 信息化管理与决策支持煤矿自动化系统可以实现对生产过程的信息化管理和决策支持，而三网融合提供了强大的信息处理和存储能力。
通过三网融合，煤矿可以实现对生产数据、人员管理、财务管理等信息的集中管理和分析，提高管理水平，优化决策效果。
4. 智能化生产与服务煤矿自动化系统可以实现矿井生产过程的智能化控制和优化，而三网融合提供了智能化服务的技术支持。
通过三网融合，煤矿可以实现对生产过程的智能调度、优化控制和自动化运维，提高生产效率，降低能耗，提升产品质量。
5. 人机交互与培训支持煤矿自动化系统需要与操作人员进行良好的人机交互，而三网融合提供了多媒体和虚拟现实等技术支持。
通过三网融合，煤矿可以实现对操作人员的培训和技能提升，提高工作效率，降低操作风险。
物联网在煤矿应用 引言 煤炭行业在我国经济发展中占据着举足轻重的地位。虽然煤矿安全生产已取得不小进步，但是较发达煤矿安全生产水平还有一定差距，尤其是特大安全事故还时有发生。物联网技术的发展为解决煤矿安全问题带来了希望。物联网技术能够保证煤矿安全生产，预防事故发生，而且在事故发生后能快速、准确定位，进行应急抢救。 物联网技术还为煤矿安全监督管理引入了新的理念、新的技术和新的方法。把感应器嵌入到煤矿安全监控系统中,感知煤矿“人员、机械、环境”方面的各种状态信息,将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台,实现人与机械、环境等物理系统的整合,物与物、人与物的互联互动,从而保证煤矿的安全生产,实现安全监督管理中“物物互联、智能感知、物物互动、智慧处置”的设想。
1 物联网在煤矿应用发展现状 1.1 物联网的概念 物联网(Internet of Things)又称传感网，是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网是一个比Internet更为庞大的网络。物联网的核心和基础是互联网，物联网是在互联网基础上延伸和扩展的一种网络，其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间进行信息交换和通信。物联网实现了“物-物通信”、“物-物联动”，使连接到物联网上的所有物品、设备能够自由地互相通信、共享信息、互通状态。 1.2 物联网的发展现状 物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书,只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。2003年，美国《技术评论》提出，传感网络技术将成为未来改变人们生活的十大技术之首。2005年1l月，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布了《I-TU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念，指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临。 目前，美国、欧盟、日本、韩国等主要和地区都在投人巨资深人研究物联网，大力推动物联网的发展，抢占物联网技术和标准的制高点。2009年，奥巴马就任美国总统之后，提出了建设“智慧地球”的概念；2009年，欧盟提出了《欧盟物联网行动计划》，希望通过构建新型物联网管理框架，让欧洲引领世界物联网发展；日本于2004年提出“U-Japan”战略；韩国也于2009年10月通过了《物联网基础设施构建基本规划》。 我国政府高度重视物联网产业的规划和建设。1999年，中科院启动了传感网及相关技术的研究，经过几年的努力，分别在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得了重大进展。目前，我国传感器的技术研发水平处于世界前列，拥有多项专利，传感网标准体系也已形成初步框架，并向国际标准化组织提交了多项标准提案且被采纳。在这个全新产业领域的未来发展中，我国与德、美、英等国一起，将成为国际标准制定的主导国之一。
1.3 煤矿环境现状 煤矿现有生产作业较为恶劣，矿业生产组织过程中需要大量的人员、设备协同作业，具有以下特点： （1）空间小，设备多。煤矿企业井下、选煤厂、机修车间等设备需求量都相当大，而且多为大型机电设备，尤其是井下空间狭窄、巷道复杂、环境恶劣，却集中了供电、运输、通风、排水、采掘、支护等大量大型机电设备，而设备分管相对零散化，严重影响着安全及生产效率，所以对设备的检测、管理、更新都需要有统一调度性质的管理手段。 （2）移动性强。大量的设备需要跟随采掘的进度搬迁，设备、材料损耗、浪费、丢失现象严重，直接影响着生产效率。设备的定位与管理在煤矿企业有待层次化统一管理。 （3）定位精确性差。我国煤矿机车定位主要以有线通信方式为主。由于技术、成本与现场安装环境的限制，定位继电器无法高密度大量安装，所以只能在道岔、车站等少数关键位置实现定位，机车运行途中的精确定位无法实现。 （4）炸药管理需要在技术上得到提高。煤矿开采炸药需求量相对比较大，当然许多恶性矿难也都与炸药管理有直接关系，主要在于炸药缺乏了精确的定位与系统的管理，无论从炸药领取登记方面还是从炸药运输方面都缺乏系统性的管理。 （5）人与设备、运输工具等的协同太过于主观性。煤矿安全规程里，大量的规程都涉及人、设备、运输工具与作业流程的协同操作，而对于规程的执行目前主要靠制度与人的自觉性，缺乏有效的监控技术手段。
1.4 物联网在煤矿应用可行性分析
（1）目前人员定位系统、设备点检系统、瓦斯监控系统等已经陆续运用于各大煤矿，这些技术证明了底层WSN、RFID射频识别技术，WiFi射频定位、GPS定位技术，网络视频技术等已经能够很好的应用于矿井。 （2）基于二维码、RFID射频识别技术，WiFi射频定位、GPS定位技术，网络视频技术等，通过无线以太网与工业以太网，把人员、设备与网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、监控，实现“人与人”、“物与物”、“人与物”之间的协同作业、智能管理的创新应用。 （3）将物的定位与人的定位相结合，辅助以通信系统，与生产系统相协同，应用于煤矿企业的安全生产管理，恰能作为物联网技术在煤炭企业安全生产工作中创新应用的核心。 （4）各大系统的统一集成整合可大大的提高生产效率。各大系统整合后可以提高设备的复用率，减少材料浪费，克制人员主观性操作所造成的损失。同时能整合从煤炭的开采、设备的采购、设备的使用、煤炭销售等一体化的进行对企业效益进行很好的分析，为高层领导分析提高效益方法时提供了很大方便。 以上4点说明物联网无论从技术方面、还是从管理方面都能得到有效的解决与高效的利用。煤炭行业的这种特殊性，使其必须上“物联网”这一新台阶。
2 煤矿物联网架构系统
2.1 架构设计 根据煤矿环境分析，可以将系统架构为三层，感知层、调度层、以及应用层。如图2-1煤矿物联网架构设计。
图 2-1 煤矿物联网架构设计 2.1.1 感知层
感知层包括人员定位、设备定位、车辆定位、危险品定位及运输监测、瓦斯、通风、排水等监测；包括地面供电、安防监控等。感知系统可由无线覆盖网络实现，例如WSN、WiFi、Zigbee等，地面感知层可由无线3G 网络、GPRS实现。这样风速、风量、温度、转速、振动、电压、电流、功率等传感器，甲烷、CO、CO2 、锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境等传感器，跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器，煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID人员定位等在矿区地面、井下就构建了一个庞大的传感网络。传感器所采集数据也就奔跑在这个庞大的网络上。 2.1.2 调度层 铺设在地面、井下的光纤环网及网络交换机设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等组成矿区工业以太网，以及用来实现无线覆盖的PHS网络或WiFi网络，共同构建了覆盖整个矿区的数据网络。通过数据网络将感知层采集数据进行信息集成到控制中心进行信息处理、信息挖掘、信息融合等。形成具有统一安全生产监控的调度系统。
2.1.3 应用层
应用层是最高层物联信息化管理平台，可作为物联管理中心，通过对感知层物流、人流、车流、危险品等采集的数据进行集成、加工处理，在安全生产管理和实时调度控制之间架起一座桥梁，达到两者之间的信息交换和紧密集成，在关系数据库系统基础上，实现各应用系统的集成、管理和信息共享、交互，形成统一的物联管理平台。通过该平台，可以将企业分散的物流、人流、危险品等各子系统实现有机的整合，增加监测监控、告警、存储、分发、业务流程管理、协同作业管理、统计报表、数据分析等附加功能，实现多级、分层、实时以及任意位置的监控与管理。
图 2-2 调度监控 在最基础的画面上如图2-2所示，在平台的客户端中，调度人员在一个界面下，可以查看、记录一个作业点的现场视频、现场人员与设备、地理位置、设备工况等相关信息，实现数据与信息的集成。 管理决策方面, 矿山各个职能部门可以通过Internet实现联系，例如对上级单位的回报或者对上级领导的汇报。当然也可以进行矿山安全生产评价与监管、煤矿灾害预警与防治、煤矿供应链管理、大型设备故障诊断、矿山资源环境控制及评价以及地理信息系统等。确保矿山安全发展以及企业又好较快发展。
2.2 物联网实施分析
2.2.1 信息编码 背景分析里讲到煤矿设备量相当大，比如洗煤厂主席车间、准备车间、煤泥处理车间所用机电设备、井下掘进机、采煤机、掘进机、采煤机、刮板输送机、液压支架、液压泵站、机、破碎机、带式输送机、提升机、电机车、胶轮车、通风机、水泵、压风机、移动变电站、电气开关、变压器、监控、通信、机修车间各类机床等大量的机电设备都涉及到物联网设计当中，所以需要对设备进行必要的编码处理。
2.2.2 完善各项应用系统
炸药的领取、运输、使用、剩余回收情况与安全最直接的挂钩；目前全国煤炭大量开采，导致堵车、运输事故频频出现，运输工具的定位跟踪调度也必须全程监管。瓦斯监测、通风监测、排水监测、小灵通等系统已经完善的应用于各大煤矿。
2.2.3 信息集成、统一平台建设
目前信息化已经广泛的在地面低危企业应用起来，Oracle、SQL等应经能成熟应用信息化平台，财会电算化与物资供应系统的融合也已经广泛的应用于各大企业，对数据整合可借鉴地面大型公司。 煤矿井下无线传输衰减大、电气必须防爆等特殊性,制约着地面物联网技术直接在煤矿井下应用。因此,需要针对煤矿井下特殊性和煤矿安全生产需求, 研究矿用物联网技术。
