物联网技术在煤矿井下机电设备状态监测中的应用

2018-10-23潘文忠

机械管理开发 2018年10期

潘文忠

（阳泉煤业（集团）有限责任公司五矿，山西阳泉 045209）

引言

当前，煤矿井下机电设备在运行的过程中经常会出现故障频发、维修时间过长、设备磨损老化过快和对设备出现的故障不能够进行精准分析的情况[1-2]。针对设备使用过程中的一系列问题，需要采用一种全面的井下机电监测技术来对机电设备进行全面地监测，才能够使其更好地达到全面监测的目的。物联网技术是一种在煤矿井下机电设备的监测中经常要运用到的技术。

1 物联网技术在煤矿井下设备监测中的应用要点

1.1 三维化网络的全覆盖

当前，矿山物联网在矿井下的利用主要体现在在矿井底部实现全方位无线网络的覆盖，并在这个基础上能够有效实现数据的传输，与传统的监控布置系统相比，矿山物联网技术在网络中的应用省去了大面积布置线路的时间和费用，井上的服务器实现GIS地理信息系统的连通，只要经过短暂的查询，马上就可以实现对井下人员的轻松定位，然后再结合上位机械中的融合技术来实现对信息的全方位分析处理。

1.2 无线传感网络

矿山物联网在煤矿井下的利用过程中，无线传感网络也是经常被使用的，其使用的重点主要和无线传感器的节点相连接。要根据井下工作的相关环境和要求设计适用于煤矿专用的隔爆本安型传感器网络节点、汇聚的节点和路由器的节点，并在无线传感器网络的节点内部设置有专用的数据处理芯片，再在芯片的内部集合无数个无线通信的模块，以快速把煤矿井下的温度、浓度、烟雾、风速和其他数据集合起来，最终再按时进行报警[3]。

1.3 RFID技术

运用物联网技术在矿井下进行无线通信系统设计的过程中，RFID技术主要是在矿工的工作帽上嵌入标识卡，然后在和井下布置的无线收发智能型读卡基站相联系。整个矿井内部使用隔爆和本安电源进行供电操作，需要注意在井下设置有专门的读卡分站、传输分站和工业光纤网络。工作人员在井下先使用专用的智能矿用本安手机，然后再通过短距离传输的WiFi技术进行通信。

2 物联网技术的优势

及时监测好矿井下机电设备的性能能够更好地为企业节省资金，并能够全方位地避免突发情况的发生，在建设的过程中有效避免设备问题对人员产生的威胁，使其通过全方位使用物联网技术的方法就能够有效避免设备问题对人员造成的影响，并通过定期的故障检测和诊断来全方位提高矿井企业整体的安全性和可靠性。

通过使用物联网的新技术能够有效实现从事后维修到事前预防的整体过程。在集群化和智能化发展的新时代，矿井机电设备的使用效率和成本都会变低，从而使得煤矿企业的经济效益变得更高。

物联网技术的运用除了能够有效完善煤矿井下机电设备的监督机制，还能够把智能化技术和现代化技术更好地融合进去，从而促使物联网监测技术发展得更好。

3 物联网技术在矿井下提升机监测中的应用实例

山西某煤矿的物联网技术在矿井下提升机中的应用主要包括两个方面：其一，对提升机内部的小型物联网进行全面监测。先在提升机上面安装无线传感器，然后这些传感器会自发地在提升机的周围组成一个小型的云计算平台，再对平台上的数据进行实时地监测和分析，最后传送到指定的移动手机或者设备中去。此外，在监控设备中可以通过加入WSN网络来获取实时的数据，之后再由生产人员对相关情况进行全面地监督[4]。山西某煤矿物联网技术使用的结构如图1所示。其二，由物联网技术、人员定位系统和灾害预警系统组成的WSN，对海量传感器数据进行全方位地实时分析，最终构建成云平台。两个部分通过WiFi、3G和其他类型的无线技术进行数据的传递，最终将数据通过以太网的传输传递到集团的总部，之后再进行全方位数据的分析和处理。自从在山西某煤矿井下使用了物联网技术，火灾事故的发生率总体降低了5%、透水事故的发生率降低了6%、爆炸事故的发生率降低了5%，在整体应用的过程中都达到了良好的效果。

4 物联网技术的应用效果

在传统故障的维修过程中，经常会出现故障误判或者是维修人员没有办法对发生故障的位置进行准确判断的情况。很多时候，故障频发的原因只是由于维修人员在之前没有对机械的故障进行全面分析而造成的。物联网技术的应用则能够对发生的位置进行准确的预报和评估，并由此更好地解决安全隐患。物联网技术能够通过利用无线传感器来对信息进行全面地收集，更加全面地把信息反映给每一个部分，以便能够更好地达到资源的共享。