物联网技术下的智慧矿山研究

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1物联网智慧矿山概述

物联网又被称为传感网，借助红外传感器、全球定位系统以射频识别等技术，根据协议连接特定设备与互联网，在交换信息的基础上，保证实现智能化识别、定位、监控及管理。智能矿山主要以矿山数字化为基础层，系统可以精准采集煤矿企业的开采数据，并进行网络传输、精准集成以及可视化展现，属于信息技术、通信技术、3S技术以及物联网技术的总集成。矿山智慧系统主要包括基础网络平台、矿山工业自动化系统、安全监控系统、矿山数据库、地理信息可视化集成平台以及生产技术管理系统等，保证了煤矿企业的安全高效开采。

2煤矿智慧矿山关键技术

2.1系统跟踪技术

为了提高煤矿井下开采的安全性，应利用系统跟踪技术进行实施跟踪与动态监控。受通信技术等因素的影响，煤矿企业无法及时解决井下开采问题，此时井上工作人员则可以利用智慧矿山的动态监控与实施跟踪技术处理，提高了开采效率。同时，还可以在井下开采风险预测工作中应用此技术，以降低煤矿开采事故的发生几率。比如在煤矿开采期间会遇到炸药、雷管等危险用品，通过实时监控可以保证安全开采。且监控工作分为两部分，一是运输设备的实时监测，包括轨道车及无轨胶轮车等；二是运输环境的实时监测，实现动态控制。在检测井下运输掘进环境与跟踪情况时，工作人员主要利用以下技术展开，一是本文分析了物联网技术下智慧矿山的建设，指出了构建的关键技术与网络架构，其中感知层收集相关数据信息，网络层传输数据，并在应用层进行分析，以实时监测矿井下的开采状态。通过使用智慧矿山系统，可以更好的分析设备的运行状态，并进行动态监控，在远程修复故障的基础上，保证煤矿的开采效率。GPS技术，又被成为全球定位系统，使用时更多与GIS技术联用，以将信息及时传递至井上开采过程，实时监控井下目标。二是RFID技术，可以实时监控井下开采与运输情况，各传感器主要负责收集掘进与运输信息，并利用GPRS技术将信息传递至井上部位，保证煤矿各个开采环节的实时监控。

2.2GPS技术

GPS技术指的全球定位系统，其主要基于卫星导航完成监测，分为地面控制、空间卫星以及信号接收等部分。一是地面控制部门，检测站、控制站以及天线等均属于组成部分，可以集中处理空间中的卫星信息，并将其推送至信号接收机，具备中间纽带的作用。二是空间卫星部分，包括备用卫星与工作卫星，在地球各个轨道面均匀分布，将采集的信息反馈至地面控制系统。三是接收信号，处理与呈现GPS监测信息，以更好的识别待测卫星，在分析控制信息的基础上，将反馈信号传输至信号接收机，实现与地面控制系统的信息交换，期间地面信息站系统还可以有效监测卫星与天线的变化距离，并将其转化为参数信息。

2.3GIS技术

GIS技术主要基于空间数据库建立，利用计算机技术，并融合系统相关理论知识，合理规划空间数据库系统，保证特定目标的合理跟踪。监测过程中，系统主要完成GPS卫星地理位置信息的收集工作，并将其反馈至GIS电子地图库，之后传输至系统监控平台，以实时监控地面控制中心与井下开采环境。常用的GIS技术包括以下几个方面，一是组件式开发工具，以计算机技术为基准，具备标准接口，较易与开发平台实现重组。此技术灵活性较强，开发环境为Windoic、平台。二是集成式开发工具，包括GIS软件的各项功能模式，具备强大的输入与输出功能，可以实现自我开发与利用。三是模块开发工具，在运行GIS系统时以模块化形式进行，且不同模块由不同GIS系统组成，保证了二次开发与利用效果。四是网络开发工具，地理信息系统主要借助Internet平台建立，利用网络技术完善GIS技术，更好的增强自身跨平台与可扩展性能。

2.4GPRS通信技术

GPRS技术主要利用分组交换技术进行了更新与改进，将GlobalSystemforMobileCommunication实现终端到终端的无线连接。井下检测系统主要利用GPS技术收集开采地理信息，并将其集中至电子地图库系统，通过GPRS的数据联动保证井上与井下的实时联动，从而建立智慧矿山。

3智慧矿山物联网架构

智慧矿山物联网系统主要被分为感知层、网络层以及应用层等三部分。一是感知层，包括RFID标签、RFID感应器、目标布置传感器、监测位置、环境摄像头、收集地理信息的GPS设备等，根据矿山的实际开采情况进行合理分布。二是网络层，其可以将下游感知层采集的各种信息进行无损、快速传输，实现中枢神经的作用。在以往煤矿开采过程中，各煤矿信息传递主要利用局域网进行，架设无线网络。随着信息技术的快速发展，全国范围内开始广泛使用2G、3G、4G、5G等技术，为煤矿开采信息的收集与传输提供了高效的运行模式，也为智慧矿山的建设工作提供了更多可行性依据。三是应用层，在物联网架构中属于数据输出层面，可以直观反应物联网的应用效果，保证智慧矿山的建设效果。在建设智慧矿山监控系统时，工作人员应以物联网为基础，合理处理传输协议，组建物联网的信息编码，保证矿山信息的便捷沟通。为了保证煤矿井下生产的实时监测，还应引入无线网络技术，将采集的开采信息反馈至信息处理中心，以合理分析系统的实时运行状态，依据反馈信息做好远程故障的修复工作，根据智慧矿山的实际情况建立综合一体化的运行构架。

4智慧矿山的发展建议

当前基于智慧矿山的物联网系统已经在各煤矿中广泛使用，提高了煤矿的开采效率。但实际运行中也存在一定不足，智慧矿山部分子系统的建设时间较早，技术不够成熟，多系统无法实现兼容，且部分煤矿企业并未认识到智慧矿山建立的长期性与持续性。对此，应由以下几个方面进行完善。一是煤矿企业在建设智慧矿山时应做到合理规划统一，严格制定技术规范并落实。同时，预留数据接口，为新系统的应用提供条件。二是健全完善各接入子系统，在丰富信息来源的基础上，发挥智慧矿山的集成作用，通过综合分析与智慧判断将子系统集成于统一的管理界面，真正发挥智慧矿山的综合效益。三是在建设与运行智慧矿山的过程中引入新型思想与技术管理理念，采用新技术不断提高系统的运行水平。比如可以利用4G网络技术升级井下系统，实现视频传输、语音通话以及移动办公等，为井下工作人员提供安全的通讯环境。也可以利用光纤传感技术建立井下综合监测系统，替代当前的数据采集系统，在丰富信息数据的基础上，保证采集手段的安全性，提高煤矿的开采效率。四是在智慧矿山建设期间合理做好业务人员与技术人员的深度融合，与实施单位共同优化智慧矿山系统的建设流程，培养更多的高素质人才。五是智慧矿山各子系统在企业中分属不同部门管理，在建成智慧矿山系统后，相关工作人员还应深化管理力度，严格落实管理机制与责任，合理维护智慧矿山系统与各接入子系统，保证正常运行。

5结语

当前物联网技术被广泛应用至污染控制、智能电网、远程医疗以及智能交通等多个领域。且随着科学技术的快速发展，智慧矿山建设期间也开始引入物联网技术，以提高煤矿的开采效率，促进煤矿开采行业的稳步发展。

作者：张慧明 单位：山西西山煤电贸易有限责任公司