基于物联网技术的煤矿设备状态管理

基于物联网技术的煤矿设备状态管理

田国文

（山东东山新驿煤矿有限公司山东省济宁市272100）

摘要：近年来，随着煤矿产业的升级换代，社会各界对于高质高量的煤矿资源的需求日益增加，必须想办法提高煤矿资源的生产质量和生产效率。将物联网应用到煤矿机械中去，能够在很大程度上提高煤炭开采的效率，保证煤炭开采设备的运行状态稳定，同时降低煤矿企业的生产成本。物联网技术能够从管理层面节省工人的劳动时间，降低劳动强度，提高机械化水平，提高操作的精确度。因此，探讨分析物联网技术在煤矿机械中的应用具有重要的现实意义。

关键词：物联网技术；煤矿设备；状态管理

引言：加强对煤矿设备状态的安全管理是提高煤矿生产效率、降低安全事故的重要手段，煤炭开采环境的特殊性，要求煤矿企业要充分利用物联网技术实施对煤矿设备的实时监控，实现煤矿设备安全生产的自动化操作。

一、物联网技术介绍

（一）物联网技术的定义

物联网技术融入到传统的机械工程技术是对传统机械工程技术的改进和提高，它融合了计算机技术、信息安全技术、红外线射频技术等，将互联网与现实生活中的各种物体连接起来，是一种正处于快速发展中的新兴技术。它并不是简单的几种技术的拼凑，而是各种技术相辅相成，互相融合的产物，是一种系统的组合。我国从20世纪90年代开始研发物联网技术，并在近十年间确立了其智能化、微型化、系统化的发展方向。煤矿开采行业积极引进物联网技术，将其与传统的煤矿机械相结合，是一种质的提高，能够给煤矿开采行业的生产带来巨大的改变。首先，物联网能够给煤矿机械的操作引进一种高效的系统，使所有的操作程序都在这一系统下进行，有助于操作的规范性，简化繁杂的操作步骤，给工人省下大量的劳动时间，提高工人的劳动效率，降低煤矿行业的生产成本。其次，物联网技术能够使煤矿机械的操作更加智能化，给煤矿机械的操作带来更加人性化的体验，从而提高工人的劳动效率。最后，能够使煤矿机械更加微型化，从而节省更多的能源，降低工作能耗，降低生产成本，同时也能够提高煤矿开采的安全性。

（二）物联网技术与煤矿机械相结合的特点

将传统的煤矿机械与新兴技术相融合是十分必要的，物联网技术有着很大的优势，将其与煤矿机械相结合可以很快形成自身的特色。首先，这种结合能够在很大程度上改善能源生产结构，在煤矿资源的开采和输送方面都形成巨大的优势。其次，这种结合能够形成一套有效的安全监控体系，提高煤矿开采的安全保障，减少人员伤亡，降低工伤概率。最后，煤矿机械与物联网技术相结合，能够形成高效的信息化管理系统，在机械管理方面形成自己的优势，发挥出物联网技术的先进性和高效性。因此，物联网技术和煤矿机械相结合能够取得“一加一大于二”的效果，实现技术和制度的创新。

二、基于物联网技术的煤矿设备状态管理系统的设计

（一）物联网技术设备状态管理系统的需求

煤矿设备状态管理系统的构建与当前煤炭企业的生产现状有着密切的联系，首先煤炭自然条件灾害多。在煤矿开采过程中很容易诱发瓦斯突出等问题，因此需要利用相关设备对煤矿井下环境进行实时监测；其次与其他系统连接的接口。设备状态管理系统不仅要与地面的监控中心监理数据的交换，而且还要与系统本身内部具备的传感器、单片机等进行数据通信，因此在进行设计时一定要考虑接口的设计问题；最后对煤炭生产过程的控制。一些煤炭企业为了追求经济效益，他们会盲目的开采煤炭资源，其结果是非常恶劣的，因此为了实现煤炭资源的合理分配、保证煤炭生产过程的安全，应该对煤炭生产过程进行实时控制，并且对作业人员等进行跟踪记录。

（二）基于物联网技术的煤矿设备状态管理系统模型的构建

在进行系统设计之前一定要结合煤矿企业的生产特点进行，尤其是要考虑煤矿企业生产的特殊性，比如煤矿设备运行的环境对物联网技术接口的影响等因素。本文则主要是对煤矿井下各个设备实时的预报信号以及设备工作状态等数据信息创造资源管理的，并且利用相关的软件实现对相关设备状态数据的处理。比如传统的设备管理系统中的预报警模块主要是将实时数据与设置好的数值进行比较，超过上下范围时该系统才会发出报警，而应用物联网技术之后，采用了本体感知模型对信息采集、分析、推理之后，有效地完成在某一时刻某一区域实施测点信息的互联，进而对设备的整体运行情况进行了分析。因此煤矿井下设备状态管理系统主要采取DRID定位技术。基于物联网技术的煤矿设备状态管理系统主要分为下机系统和上位机系统，下位机系统主要是对数据进行采集与传输，上位机系统则是对相关数据进行分析与处理，并且对控制系统发出控制指令。一般上位机主要采取WinCC组态软件，下位机则主要进行以下设计：一是数据采集前端。其主要包括无线传感器网络节点软硬件设计、巷道基站接收器的设计以及移动标签的设计；二是设备接入层。物联网主控制主要师采取煤矿现有网络为基础，井下设备信息以无线传感器信号和数据传到汇聚节点，汇聚节点将信号和数据通过主控网络转换为光缆传输，然后在汇总到系统中进行处理，然后再将结果通过广域网传输到远程设备控制中[1]。

三、物联网技术在煤矿机械设备状态管理中的应用

（一）组建机械设备安全监控系统

增强煤矿开采的安全性和煤矿机械操作的安全性一直是物联网技术和煤矿机械相结合的一大优势。我国从20世纪80年代就引进了国外的煤矿安全监控技术，并在近30多年来一直不断发展创新，取得了很大的成果。如今我国已经初步探索出了将物联网技术与煤矿设备运行状态相结合的办法，通过将设备的不同部分进行编码，实时对设备的运行状态进行监测，成为一种新的煤矿安全监测系统。我国如今已经能够自行研发出这种较为先进的煤矿安全监控技术，并将其应用到我国的煤矿开采行业中去。

（二）组建高效的运输系统

对于煤矿资源的开采，其运输设备高效与否也十分关键，只有煤矿开采中的运输设备安全高效，才能保证煤矿资源开采的安全高效。煤矿的运输状态是否稳定对于机械设备的整体运行稳定具有十分重要的意义。而物联网技术刚好能达成这一要求。目前，我国很多煤矿开采企业都已经应用了物联网技术与运输相结合的新系统，能够大功率、高速度、长距离地运输煤矿资源，从而不断提高煤矿机械设备的运输系统的运行稳定性。

（三）采煤机与物联网技术相结合

传统的采煤机不管是在安全性还是稳定性上都比不过物联网技术与传统采煤机相结合的新型采煤机。新型物联网采煤机不仅能够在工作时提供更好的运行稳定性，更加高效地进行采煤操作，还能在采煤过程中智能地分配功率。它可以对牵引机的运行状态进行监测，对采煤机的最佳功率进行判断。它可以在采煤机下降的时候降低牵引的功率，还可以在制动时将采煤机的动能转变为电能，达到发电的效果，从而节省电力，降低工作成本。同时，在一些艰难的环境中工作时，新型物联网采煤机能够发挥更大的优势，通过物联网对采煤机进行控制，能够发挥极大的灵活性，使操作更加方便快捷[2]。

结论：

简而言之，随着煤炭安全生产任务的需要，煤矿企业一定要充分利用物联网技术构建具有在线监测功能的设备管理系统，对煤矿设备的状态进行实时在线监测，以此确保生产设备始终处于高效、安全的性能下作业，保证煤炭企业的可持续发展[3]。

参考文献：

[1]谭章禄，张长鲁，于金枝.基于物联网的煤矿设备管理体系构建研究[J].煤矿机械，2013（6）：285-287.

[2]董君.基于物联网技术的煤矿设备状态管理系统研究[D].焦作：河南理工大学，2012.