“智慧”感知井下脉动

黄征宇

信息化是安全生产必然的选择，安全生产是走新型工业化道路的重要内容，而安全生产又是工业企业可持续发展的根本保障。当前我国工业尚处在重化工业阶段，是生产安全事故的“易发期”和“高发期”。随着“感知矿山”等物联网技术应用从设想变为现实，为有效保障安全生产筑起一道屏障。

一网尽知

“感知矿山物联网系统就如同把整个矿山推进了医院的高级监护室，实现了对其全方位的实时监测。”这是来自中国矿业大学的专家对“感知矿山”的形象描述。

在“感知矿山”应用下，煤矿井下人员在什么位置，矿车运行到哪里，矿井里的温度、湿度、一氧化碳含量、甲烷含量、矿井气压、风速等处于什么水平？在徐矿集团夹河煤矿调度中心，通过感知矿山物联网GIS4.0系统，工作人员可以随时知道。

2011年11月23日，中国工程院院士王子才、中国科学院院士宋振骐等国内知名专家组成的专家组，在国家安监总局科技规划司副司长施卫祖带领下，对中国矿业大学感知矿山物联网示范工程关键技术研究成果进行鉴定，并对徐州矿务集团夹河煤矿物联网示范工程一期工程进行验收。并一致认为，该项目首次提出了具有扩充性、重用性、共享性的感知矿山物联网体系架构，完成了物联网示范工程，经现场实际应用效果良好，为物联网在煤矿应用提供了范例，总体技术达到国际先进水平。

据了解，2010年以来，中国矿业大学与徐州市采取“政产学研”相结合的方式共同建立了徐州市物联网产业研究中心。经过近一年的努力，徐矿集团夹河煤矿感知矿山物联网示范工程一期项目于2011年9月投入试运行。科研人员经过技术攻关，实现了物联网技术在感知矿山安全领域的一系列突破创新，研制成功可感知井下人员周围环境信息的智能终端，提出并设计了基于物联网的时空数据模型，建立了统一的时空信息交换平台等突破性成果。

作为全国首个“感知矿山”，此物联网技术着重解决了“三大感知”，实现了对矿山深井的立体式“一网尽知”：感知环境，可以实现重大灾害的预警预报、防治；感知设备，可以实现设备的预知维修；感知人员安全环境，把现在被动式安全变成一种主动式安全。从而构筑起井下安全屏障，科学有效地感知着千米井下的每一丝安全脉动。

把脉“千米”深井

夹河煤矿1969年投产，是徐矿集团的几个老矿井之一，开采深度已达～1200m，高瓦斯、高地温、高地压对开采技术要求越来越高。随着徐州市与中国矿业大学共同建立物联网产业研究中心研制成功可感知井下人员周围环境信息的智能终端，2011年9月，夹河煤矿感知矿山物联网示范工程一期项目投入试运行，它的应用给井下安全带来了更科学的技术保障。

在夹河煤矿井下，随着竖井罐笼的不断下降，-100米、-280米……四周也逐渐暗下来。下了罐笼，穿过-600米大巷，乘坐人行小火车穿行1000多米后又骑上“猴车”吊下斜巷……经过一个多小时的摸索穿行，到达深度达-800米工作区。推开两道厚重的风门进入了该矿7426A面的掘进工作面。在巷道壁上，可以看到一个一尺见方的黄色盒子，据掘进区的工作人员介绍，这就是夹河矿感知矿山物联网GIS系统中的“矿用本安型无线接收器”，可以接收100米范围内包括环境、矿车、线路、人员等所有已安装信号发射装置的井下设备的信息，并即时传输到地面调度控制中心，实现了对该区域工作环境的全方位监控。“像这样的接收器每隔100米就有一套，就如整个物联网络的触角一样实现了全工作面的信息接收”。

在该工作面的掘进“迎头”（即采掘工作最前线），正用铁锹往刮板运输机上清理煤块的工作人员解下腰上的定位仪展示：“指示灯闪烁表示信号正常。”他指着中间的红色报警键说：“遇到紧急情况，一按这个，上面就知道你的位置，方便组织营救。”安全科技术员表示，在感知矿山物联网试运行后，现在井下每位工作人员均配有一个无线定位仪，地面控制室便可以通过无线信号对每位工人进行定位，知道其具体位置及所处环境。

井下有的矿工在使用一种新型矿灯，“这是基于物联网技术研制的新一代多功能信息矿灯，矿工利用信息矿灯可以实现瓦斯监控报警、环境温度监测、矿工生命信号探测、人员精确定位（定位精度3米至5米）、紧急呼救等多种功能，而这些数据通过遍布井上井下的物联网实现互通，超前感知。”

而在夹河煤矿的调度控制中心，眼前是一面屏幕墙，显示着整个矿区的各种监控影像。通信科技术人员任毅在电脑上打开感知矿山物联网GIS系统，展示了它的井下人员定位、网络诊断、主副井提升检测、通风机房监控、-600泵房监控等11个感知控制系统。他打开井下实时监控系统，对面大屏幕上显示出三维井下巷道分布图。“图上的人头像分别代表一个矿工。”

值班安全员指着GIS系统“树状图”介绍说，“目前井下已布置了72个探测节点；待物联网三期工程结束，探测点将达到200多个。这些节点采集的多功能信息，通过井下千兆网传到地面控制中心，在地面就可以实现井下瓦斯安全监控、设备故障诊断、通风排水远程操控等。”

“作为物联网在中国煤矿应用中的典型范例，徐矿总体技术达到国际先进水平接下来还要进行第二期和第三期工程，我们的最终目标是形成‘智慧矿山。”

目前物联网在安全生产方面的应用已经是徐州的一个特色和重点，徐州也将建设成为全国物联网产业先行区。根据规划，力争3至6年徐州市将建成物联网领域技术、产业、应用的先导基地；建成国家矿山安全物联创新示范区，引导全市物联网产业快速发展，成为全国先行区，并在产业规模、竞争力、人才队伍和示范作用上达到预期目标。预计到2012年，全市物联网产业将实现产值100亿元，2015年将达到400亿元。

下一步，徐州市将进一步拓展“感知矿山”物联网核心技术在全市经济和社会领域的广泛应用，研究制定智能交通、智能安保、智能物流等领域物联网专题规划，构建“智慧徐州”的主体框架；打造物联网产业支撑集聚区，在中国矿业大学国家大学科技园、徐州经济技术开发区等区域重点建设物联网研发平台和产业基地，使之成为支撑物联网产业发展的软件、传感器件、网络设备及节点专用操作系统等研发和制造的先导集聚区等。