物联网在煤矿安全生产中的应用

郭朝雄

(阳泰集团西冯街煤业有限责任公司)



物联网在煤矿安全生产中的应用

郭朝雄

(阳泰集团西冯街煤业有限责任公司)

摘要目前，煤炭生产企业处于传统生产向现代化生产转型的关键时期，物联网作为“互联网”的重要一环，两者的融合，在煤炭企业向现代化生产转型中发挥重要作用，可提高企业的运营、管理效益。

关键词物联网安全生产可持续发展

我国有95%以上的煤矿为井工开采[1]，受老窑破坏严重、煤炭赋存条件差、贫矿与富矿分布不均、地质条件复杂、储量不均、冲击地压、瓦斯、煤尘、火灾、水灾、顶板、地热等诸多因素，困扰着煤炭工业的健康、持续、稳定发展。煤炭行业既是国家能源的主要支柱[2]，也是工业的命脉，必须扭转煤炭行业安全事故频发、伤亡严重的现状。

在煤矿生产中，不安全因素可分为：人的不安全行为、环境的不安全因素、物的不安全状态。

物联网(Internet ofThings)[3]，利用信息传感器、接收器，无线通信网络,将生产、生活的化学、物理(图像、温度、湿度、红外、烟雾、气体等传感器)、生物等信息整合在一起，实现物物互联、人物互通，可大大降低物的不安全状态，提升物处于不安全状态的预警、报警机制，保障物在生产环节从采购、使用、保养、维护、报废的安全平稳过度，从而达到智能管理的目的。

矿山物联网体系是由煤矿安全信息感知采集技术，煤矿信息融合技术，识别与协同技术，煤矿传感控制技术，煤矿传感网络安全生产、预警、灾后重构再生技术组成，通过M2M、云计算、数据库、数据挖掘、大数据等，实现互联互通、综合分析、下达指令实现控制，达到各部门、各层级的协同工作与监管。

1物联网的构建

物联网系统须达到终端多样化，感知自动化。在各种机械、关键部件、重点区域上植入微型感应芯片，时刻获取人和物体的最新特征、位置、状态等信息，利用传感器和人收集到的信息，开发出更高级、针对性更强、综合识别能力更强的软件系统。

2物联网在矿井生产中的应用

2.1矿井安全生产管理

利用微机械传感器，通过矿用三维建模算法和三维可视化表达方法，对煤层、顶底板、围岩、地质构造、地上构筑物等基础信息，井巷测量、光电、通风、排水、运输、采掘、监控、通信等生产信息进行动态三维表达与分析，建模，对关键设备的运行情况、健康状态、共存状态进行实时监控与检测，显示各个运转机械工作状态和健康状态，如采煤机运行速度、采高、位置等参数以及液压支架的前柱、后柱、前梁情况[4]，通过视频监控系统和工业自动化系统，实时合理的调度设备维修、运输、作业人员等，纠正违章操作及其他违反规程和标准的行为，并可以及时获取现场的作业视频，利于存档和后期学习、分析研判。

2.2井工人力成本

随着经济活力的进一步释放，人力成本在生产成本中的所占比重呈上升趋势，做好人力成本的管控对于煤炭企业降低产品成本，提升安全生产管理水平意义重大。物联网通过硬件+系统+网+人的模式，将生产各个指标、各个细节、各个环节紧紧地连在一起，只需少量人员按指令行事和维护系统，不仅可以快速、准确的得到实时生产动态信息，及时精确的处理故障，还提高了信息的准确度、全面性,为管理者做出科学合理的决断提供保障，达到了直接成本降低、综合效益提升的目的。

2.3实时人员定位通讯与环境监测系统

该系统主要由井上井下定位系统、网络传输系统、通讯联络系统、交互系统软件、各类传感报警装置、显示装置、记录存储装置等，组成便携式个人安全预报警信息终端，感知个人周围安全空间探测、人员定位、生存环境监测报警、摄像存储等共同信息终端，构成主动安全的重要设备。煤矿工作人员都必须随身配带个人安全信息终端，以实现对人员的实时跟踪和信息联络，对个人周围环境的安全性实时监控监测。当遇到紧急情况或环境异常时，随身携带的仪器会及时显示出合理的逃生路线并向总系统警报，系统自启相应的救援预案，提示被困者自救的正确做法。

2.4一通三防

一通三防点多面广，所用材料的品类、材质、标准多而杂，对于管理水平要求比较高。以物联网为基础的智能化物流的出现，不仅可使相关设备、零部件从采购到报废全过程跟踪，还能加装相关监测探头，实现实时监测与检测，做到系统安全、高效、稳定运行，保证井下各个工作面有新鲜风流、水，污风、污水可及时排出，创造良好的工作环境。

2.5矿井智能化物流

煤炭生产是一项庞杂的系统性工程，高效、经济、精准的物流系统是不可或缺的。以物联网为平台的物流系统称为“智能物流”，是基于条形码、二维码、RFID射频识别技术，Wi-Fi射频定位、GPS定位技术、网络视频等技术[5]，通过信息处理和网络通信技术平台，将货物按数量、地点、时间精准的投放到指定区域。

在日常的生产中，煤矿企业需要大量的危险品或放射物，如炸药、油品、腐蚀药物等危险物品，虽由专业部门管理，但在这些物品的运载车辆、运输线路、相关人员持证上岗等，均没有相应统一强制性的管理技术手段，通过物联网对这些物品的精准定位和参数定量分析，可以准确地分析其在运输、使用过程中是否违规、过量、超标。

3物联网技术普及存在的问题

(1)统一标准。此标准分为技术标准、硬件标准、服务标准等，通过这些标准可以将上下级、平级、交叉部门联系在一起，利于信息交流、指令传达及高效监管，还利于提高设备的维护效率，降低维护成本。

(2)兼容与开源。兼容性有效提高了物联网的适应性，对于生产环境苛刻、地质条件复杂、硬件设施投入不足的企业,可做到投入少、见效快、系统运行正常；开源性可保障有条件的企业自己组建研发团队,对系统进行优化再开发，使新思路、新想法、新技术及时运用到实践中。

参考文献

[1]张锋,顾伟.物联网技术在煤矿物流信息化中的应用[J].中国矿业,2010(8):101-104.

[2]孙继平.煤矿事故分析与煤矿大数据和物联网[J].工矿自动化,2015(3):1-5.

[3]丁波涛.物联网与互联网有何不同[N].解放日报,2010-03-20(8).

[4]郑晋鸣.中国矿大物联网 煤矿安上“智慧眼”[N].光明日报,2010-12-15(2).

[5]郝东东,高艳东,展美宁.物联网在煤矿的应用分析[G].陕西省煤炭学会安全高效矿井机电装备及信息化技术学术年会论文集.北京:煤炭工业出版社，2012：5.

(收稿日期2015-10-21)

郭朝雄(1990—)，男，048104 山西省晋城市阳城县润城镇。