物联网技术在煤矿井下机电设备状态监测中的应用

田祥庆

摘 要：物联网技术兴起于信息技术社会，并变成了信息传输的关键载体与媒介。在煤矿企业中，井下机电设备是其非常关键的组成部分，是煤矿企业顺利运行的中心环节，井下机电设备的运行状态理想与否和煤矿企业经济效益的高低存在密切关系。在煤矿井下机电设备的状态监测中应用物联网技术，可以实现煤矿生产和管理的现代化。

关键词：物联网；机电设备；状态监测

中图分类号：TP393 文献标志码：A

0 引言

为了应对煤矿井下生产的恶劣条件，煤矿企业大量地应用机电设备，这不仅提升了采掘效率，而且获得了理想的采掘效果。然而，由于矿井下面的二氧化碳浓度、湿度、温度等比较复杂，因此矿井机电设备的安全管理问题显得非常关键。鉴于此，应用物联网技术监测煤矿井下机电设备的状态具备重大的现实意义。

1 煤矿井下机电设备物联网技术的应用要点

煤矿井下机电设备物联网技术重点涵盖控制技术、通信技术、网络技术等，其结合视频、数据的方式及时传输设备的工作状况，确保其安全与稳定运行。另外，物联网技术还能够通过控制中心分析监测的机电设备的工作参数，然后结合分析结果进行相应的控制。煤矿井下机电设备物联网技术的应用要点涵盖下面3个组成部分。

1.1 感知层

对于感知层来讲，其重要作用是及时定位矿井机电设备，在可视化监控、智能化感知机电设备工作状况的基础上确保机电设备工作的稳定与安全，推动生产工作的正常开展。为了实现感知层的功能，需要在感知层中应用射频识别技术、智能传感技术、设备定位技术。

1.2 管理层

管理层结合矿井机电设备智能化的工作决策与显示，可以实现矿井机电设备管理的智能化。管理层能够诊断矿井机电设备的工作是不是面临故障问题，在诊断结果表明机电设备面临故障的情况下，管理层能够对其进行维修与维护。在管理层中主要应用智能控制技术、故障诊断技术、远程控制技术。

1.3 控制层

控制层结合无线网络能够控制矿井机电设备，在控制层中重点应用智能计算技术、自动控制技术、网络接口技术。

2 基于物联网技术的煤矿井下机电设备状态监测系统的组成

2.1 主站以及逻辑分站

对基于物联网技术的矿井机电设备监测系统而言，主站的功能是智能化监控与管理全部设备。主站的控制作用需要结合控制器实现，其是矿井机电设备顺利工作的基础和前提。经过主站的配置能够形成逻辑分站的组态，在扩大分站覆盖范围的基础上，能够不断提高基于物联网技术的矿井机电设备的监测系统的稳定性与安全性。

2.2 通信网络

在基于物联网技术的矿井机电设备监测系统中，占据重要地位的是通信网络。矿井机电设备能够结合有线网络、无线网络进行监控，从而全面地监控整体的机电设备，确保矿井机电设备运行的稳定与安全。随着通信技术的持续进步，人们对物联网监测系统稳定性与安全性提出了更高的标准，而为了实现人们的这种需要，通信网络就需要具有相应的自动恢复故障性能。

2.3 网络传感器

在物联网环境中，传感器具备无线网络的特性，这种特性使接入网络的过程更加简化。对于网络传感器的配置而言，无须兼顾种类与量程，从而使配置过程要求的时间量大大减少。

2.4 网络控制器

网络控制器具备处理物联网监控系统、获取系统信息的功能，结合控制指令从主站向网络控制器中传输信息，合理执行控制指令，有效地控制矿井机电设备。

2.5 网络执行器

矿井机电设备结合控制接口可以控制设备开关，为此能够在控制开关附件安装网络执行器，从而有效地掌握矿井机电设备的有关信息。

3 基于物联网技术的煤矿井下机电设备状态监测系统应用

3.1 煤矿井下机电设备状态监测信息采集

对基于物联网技术的矿井机电设备监测系统而言，采集信息是该系统的一个基础。采集信息模块具备控制功能、设备管理功能、接口功能、配置信息功能。能够实现煤矿机电设备与单片机、DSP等有关设备的智能控制设备，结合智能芯片与传感设备在服务器中传输机电设备的实际工作信息，物联网监控系统根据服务器的处理结论，判断矿井机电设备的工作现状。

3.2 煤矿井下机电设备状态监测的信息传输

从某种意义上讲，设计的传输信息的功能质量与矿井机电设备应用的物联网监测系统的监控质量密切相关。物联网监测系统传输信息的功能是经过很多串口向网络传输、再向监控中心传输数据信息，最后，从监控中心向远程遥控中心传输的一个过程。在设计矿井机电设备物联网监测系统传输信息功能的时候，需要高度关注管理数据功能、设计协议功能、管理通信功能等功能。

3.3 煤矿井下机电设备状态监测的本地服务

矿井物联网监测系统的终极目标是为了可视化管理矿井机电设备的工作状态，且大大提高了机电设备的管理质量。因此，需要将列表与组态增加在系统的本地服务模块当中。为了更好地体现本地服务模块的有关功能，需要注重权限功能、配置信息功能、组态功能、显示功能等的设计问题。

3.4 煤矿井下机电设备状态监测的远程监测与诊断

对于物联网监测系统中心功能的远程监测以及诊断功能而言，其确保物联网监测系统能够及时地监测矿井机电设备的实际工作状况，在矿井机电设备工作存在故障的情况下，物联网监测系统能够发出预警。另外，物联网监测系统还能够科学地预测矿井机电设备的故障问题，从而确保矿井机电设备工作的安全与稳定。

3.5 煤矿井下机电设备状态监测的用户应用

物联网监测系统的用户使用模块重点是将相应的服务提供给应用矿井机电设备的工作者、矿井机电设备专家等人。用户应用模块的关键作用在于引导管理工作者有效管理矿井的各种机电设备的工作情况。对物联网监测系统用户应用部分进行设计的时候，应注重信息查询功能、信息传输功能、信息储存功能的设计，科学地设置用户管理模块，以使矿井机电设备的管理能力大大提高，从而获得理想的煤矿企业经济效益。

4 结语

综上所述，矿井机电设备管理工作十分复杂，不但需要进行日常的维护、检修，而且需要采集有关的参数信息，只有把握机电设备的运行规律与故障特点，才可以实施有效的机电设备管理方式。在不断发展的信息技术影响下，基于物联网技术的矿井机电设备的状态检测技术深入发展，特别是在大量的经验和数据基础上，对大数据处理技术进行进一步研究，对于机电设备寿命预测的模型的确定，将是下一步需要重點研究的方向。

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