基于物联网的矿山智能化辅助运输系统应用分析

陈洪宇

（山东能源枣矿集团付村煤业有限公司，山东 济宁 277600）

引言

随着矿山智能化的不断发展，煤炭企业也在向智能化装备和加工及其智能化开采迈进，现阶段，我国煤矿行业智能基础设施建设的关键在于采矿智能装备、智能矿场等层面，煤炭工业中的辅助运输系统点多面广，仅部分完成了机械自动化和全自动装配线，缺乏顶层统筹和总体方案设计，在具体操作过程中，系统碎片化、重复项目投资、设备操作难度高、效率低下问题突出。目前，煤矿企业的辅助运输系统存在占用人员和机械设备多、劳动生产率低的缺陷。据统计，我国目前已建成投产的煤矿企业还没有一套完整的设备，详细、系统、智能的辅助运输系统，物联网明确提出了未来智能辅助运输的新发展，为煤炭行业提供了全新的思路与研究方向[1]。

1 物联网技术

1.1 物联网的概念

随着移动互联网的飞速发展，互联网技术仅限于电子计算机之间的互连，人们进一步想到要将各种设备也接入到网络，以更快地改善和便利每个人的日常生活。提到了万物互联的定义，物联网技术的定义盛行于21世纪初期。21世纪初，大家都将物联网（IOT），或物联网技术（Internet technology of Thing）定义为射频识别技术（RFID）、红外报警信号发射器等信息传感设备的基础，根据承诺协议，所有文章和互联网技术相互连接，进行合理的信息交换和交流，完成智能精准定位、识别、监督、跟踪和控制的互联网技术定义。还提到了万物互联的发展趋势。企业愿景：物联网技术是所有地址和任意对象随时互联。互联网和测量无处不在。

1.2 物联网关键技术

物联网技术的核心技术分为认知层技术、传输层技术和网络层技术三个层次：

1）物理线路连接传输层和网络层，并通过通讯模块将物理实体连接到网络层和应用层，构成物理世界与信息世界沟通的桥梁。认知层由多种硬件配置设备组成，包括传感器、数据采集控制模块、多功能仪表、移动智能终端和通讯控制模块等，负责用于收集有关物体特征、物体条件和环境条件的信息。认知层的核心技术包括大规模传感器信息采集技术、传感器无线通信技术ZigBee通信等。

2）传输层是信息传输数据网络的一个方面。它的关键职责是将认知层获得的各种信息可靠地发送到网络层。传输层的关键基础设施建设包括电信网络、互联网技术、专网通信和局域网。互联网构成了网络层和认知层之间的信息安全通道。传输层一般被描述为物联网技术。神经元网络，传输层的核心技术包括通信网络的构建、可靠的信息传输、信息安全传输和无线通信系统等。

3）网络层一般被描述为物联网技术的人脑，网络层主要负责物联网技术系统的数据统计、分析、转换、解析和呈现。网络层的核心技术包括云计算技术、数据分析系统、信息集成、工作状态分析和权威专家系统等。

2 系统设计

2.1 系统结构设计

矿用智能物联网技术是一种泛在的互联网，完成矿与矿之间的通信。是继电子计算机、互联网技术和移动通信在采矿业广泛应用之后的又一次采矿信息化发展趋势。物联网是基于射频识别技术、激光磁感应、传感器和监控摄像头等信息认知设备的技术性，将信息和内容以约定的协议提交给互联网技术，进行信息交换和通信，完整的智能识别、跟踪、精确定位、监督和控制的互联网技术。根据物联网平台的矿业智能辅助交通系统，分为认知层、网络层和网络层三个层次。矿山辅助运输全过程中的所有因素分为“人、机、环境、管理”四类因素，根据矿山与矿山物联网技术体系，将这四类因素进行系统整合，使它们成为一个统一的整体，完成辅助运输整个过程中事物之间的相互通信，进而完成辅助运输的智能识别和精准化定位、跟踪、监控和管理方法[2]。

2.2 系统方案设计

煤矿辅助运输系统按工作区重点区域划分为辅助工业厂房协同工程建设区和井室工作区两部分。管理方法和操作由物流仓库管理系统执行，辅助工业厂房内有智能起重设备系统。根据提示，当仓库采用全自动寻址方式将矿车组装入井中，将矿车组吊装到轨道交通轨道上，等待下一次实际操作指令；智能汽车装卸系统将海运集装箱矿用车组运送到井房全自动拣选区，并与电池充电后运输的卡车进行全自动挂钩工作。该过程结束后，车辆搬运系统将井室向下推入井区，等待改进数据信号命令。矿井内举升的矿车自动脱钩后，由车辆操作系统运送至辅助工业厂房协同工程施工区。智能起重设备系统接到订单后，将海运集装箱吊入仓库。整个操作和整个过程的通信和传输都是根据无线路由收发设备进行的，实际操作人员可以根据可视化监控系统完成监控和管理方法。

3 系统关键技术

3.1 射频识别技术

辅助运输系统中的物流仓储管理系统是基于射频识别技术（即RFID技术）的技术性质完成的。钥匙由二维识别码、阅读软件和电子计算机解算系统组成。“原材料和设备入库时，工人根据入库清单添加二维码，利用阅读软件射频识别技术将二维码信息录入，进入物流仓库管理系统，同时升级仓库物流系统中的信息和信息；原材料和设备进出仓库的同时，工作人员根据进出信息检查仓库中相应原材料的位置，使用读取软件识别原材料上的二维识别码，成功后将信息发送至仓库内的智能起重设备系统，等待下一步下单，工作人员可以查看和管理电脑管理系统中仓库的物料设备信息，有利于及时填补原材料缺口以及升级原材料信息。

3.2 数据库系统技术

系统网络层的信息根据Oracle数据库查询系统进行存储，创建逻辑数据库系统，对信息进行分析解析，并根据api接口进行加载和查看。系统选择一个数据库系统完成以下功能：一是在物流仓库管理系统中查看、升级和管理海运集装箱编组信息和二维码信息、同时可与ERP系统对接，扩展系统作用；二是存储和查看视频管理系统中的数据信息，实时跟踪和管理系统运行状态；三是智能监控中心记录认知层设备数据信息，方便管理人员实时处理和管理井内矿车状态和原料运输状态，也可以打印成表格；四是系统基于C/SB/S结构，按照NET结构，采用双层结构完成。

3.3 无线传输技术

无线数据传输的技术用途体现在无线通信系统中。它由无线网络信号接收器和无线天线装置组成，作为各子系统之间的桥梁，完成系统的相互通信，搭建平台式井筒停车场。该传输系统无论在井筒停车场的各个地方，都能完成动态无线通信，进一步提高了通信的协调能力，避免了大量的布线工作，降低了施工成本。基于TCP/IP协议的以太网接口是标准化的开放互联网，很容易将不同厂商的设备互连。这种特性特别适合处理不同厂家设备在系统集成中的兼容性和互操作性问题。以太网接口作为一种局域网技术，是当今应用最广泛的一种。适用于以太网接口的数据信息传输速度包括10 Mbit/s、100 Mbit/s和10 Gbit/s，传输速度比以往任何其他计算机接口都要快。由于通信协议的统一，以太网接口可用于工控系统互联网和办公系统互联网的互连。副井井室各子系统安装无线网络收发设备，可完成系统间的无线通信和操作，完成系统中间的安全锁。

4 系统的功能应用分析

煤炭行业采用智能辅助运输系统，根据辅助运输的提示，将竖井停车场的原材料和设备自动运输到矿场停车场。其应用表现在以下几个层面：一是系统中的所有操作设备均由集中式电动液压泵驱动，可以完成系统的无级变速，提高系统的稳定性。二是一般台车机不具备穿越铁路道岔的功能，但在本系统中，台车机可以以铁路道岔为基础。实际操作技术人员可以根据智能控制系统的核心，区分矿车组是否已经基于铁路道岔及其铁路道岔。三是具有激光测距功能，可准确测量卡车与矿车组之间的距离，线性度为±2 mm。四是系统可完成矿车、卡车的自动取钩功能，防止人力综合性能大，取钩难度大，取钩过程中存在不安全缺陷，保障人员安全提高运营效率。五是系统由智能监控中心控制，控制各子系统设备。根据视频监控系统，系统即时反映到监控中心，各子系统按照无线路由向设备发送和接收数据信号，设备姿态锁定关联，将设备集成到一个详细的智能综合系统。

5 结语

根据物联网平台智能辅助运输系统在煤业企业中的应用，改变了煤业工作业、全自动流水线、半机械化辅助运输的落后现状。现阶段，矿山的运营已经调整并全部停止，根据物联网平台的智能辅助交通系统，现场辅助交通系统将成为矿山领域未来的发展前景。该系统的成功实施，对于矿山领域智能辅助交通核心理念的进一步发展具有关键的现实意义，进而为我国矿场和物联网可持续健康发展打下坚实基础。