基于物联网的矿山智能化管理系统

王 珺，王 海

（甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020）

1 智能化管理系统设计

1.1 系统功能模块设计

以静态管理方式为基础，增加多种动态管理因素，完成智能化管理系统中功能模块的设计。在矿山设备中引入运行状态监测功能，根据运行状态监测数据，进行分析，并对设备的当前运行可靠性进行评估，对故障发展趋势进行预报，同时提供维修措施和意见[1]。

图1 基于物联网矿山智能管理系统功能模块示意图

基础管理模块可以制定运行标准，同时可以实现设计的物联网智能管理系统的测试与维护功能。设备状态分析模块用于提供维修措施和意见，利用采集到的设备数据，进行分析，从而得出设备的运行状态。通信接口模块用于连接其他系统，制定管理系统的通信协议。设备台怅管理模块用于记录设备的型号、折旧情况、维修维护记录、以及价值等多项内容，从而实现静态设备管理。系统维护模块用于修改、增加、删除各个模块以及相应的功能，并且对数据库进行备份。

1.2 系统状态感知模块设计

系统状态感知模块是通过相关外部设备，进行矿山的温度采集、振动数据采集、以及相关声学状态采集。并通过相关数据整理分析。由网络化传感器实现对设备温度监测、振动监测、声学监测。网络化传感器的结构示意图如图2所示。

图2 网络化传感器的结构示意图

该网络化传感器通过矿山物联网将设备运行数据上传至矿山管理平台，从而实现对矿山的智能化管理。

2 物联网矿山智能化管理系统的实现

基于系统功能模块设计，依托系统状态感知模块设计，完成了智能化管理系统设计。针对矿山管理的实际情况，利用物联网技术实现对矿山的智能化管理。

2.1 基于物联网技术搭建系统应用层

在矿山智能化管理系统中，监测到的数据可以在设备的工作平台上显示，还可以通过应用层服务器将数据以网络形式发送到相关管理平台。

应用层连接服务器通过交换机进行数据转换，读取设备运行数据，进行数据分析，其中数据集成层是依托矿山管理对象访问协议(Mine management object access protocol，MOAP)实现对各个设备的型号、折旧情况、维修维护记录。数据接口层是将数据集成层中的数据进行读取。数据表现层通过将数据接口层获取的数据进行展示，实现数据流通，从而使得管理人员知悉管理系统中的数据信息。

2.2 管理系统中数据显示的实现

基于物联网技术对软件应用层进行搭建，还要应用算法对数据进行处理，使其在基于物联网的矿山智能化管理系统中得以显现。

虚拟仪器是各个设备状态监控的最佳选择。利用图形化编程软件结合模块化、开放的硬件以及虚拟仪器（LabVIEW），对设计的物联网智能矿山管理系统中，所获得的温度监测数据、声学监测数据、振动监测数据进行重新编辑，大大减少了智能化管理系统的运行时间。应用虚拟仪器还可以提供各个设备的状态监控（MCM）信息，包括监测到的设备应用演示、工作Demo程序等。因此，利用LabVIEW软件作为实现管理系统中数据显示的上位开发软件，结合各个设备的状态监控信息，利用上位程序对数据进行清理、处理，将数据以图片、动画、表格文字等方式显示出来。最终完成基于物联网的矿山智能化管理系统的设计。

3 仿真试验

为了保证本文提出的基于物联网的矿山智能化管理系统的有效性，进行仿真试验分析。利用不同的矿山作为试验对象，进行管理效率仿真试验。对矿山的环境、状态、大小进行模拟。利用常规矿山智能化管理系统作为试验对比对象，进行仿真试验。

为保证试验的准确性，将两种矿山管理系统置于相同的试验参数中，进行管理效率仿真试验，分析其管理效率的变化。得出管理效率仿真结果如表1所示。

表1 管理效率仿真试验结果

依据管理效率仿真试验结果，对提出的矿山管理系统，与常规矿山管理系统的管理效率进行算术加权处理，得出提出的矿山管理系统较常规矿山管理系统，管理效率提高13.44%，适用于矿山管理。

4 结语

矿山的管理情况直接影响矿山的生产效率、矿山的经济效益。本文通过智能化管理系统设计、物联网矿山智能化管理系统的实现，完成了基于物联网的矿山智能化管理系统的设计。基于物联网的矿山智能化管理系统大大提高了矿山设备的工作效率，降低了安全事故的发生几率，全面提高了矿山的经济效益。