摘要：煤矿机电设备状态的检测是煤矿安全的基本保证。随着信息技术、传感技术和无线通信技术的快速发展，这些技术在煤矿机电设备监测中的应用已成为现代煤矿生产的重要组成部分。本文分析了煤矿机电设备状态监测技术，主要包括物联网的关键技术和BP神经网络两个要点，探讨了机电状态监测的应用，为设备在煤矿中的应用、提高煤矿机电设备监控技术水平提供参考。
关键词：煤矿开采；机电设备；监测技术
煤炭生产是国家能源工业的重要组成部分。近年来，随着生产技术的革新，煤炭机械化开采已成为煤炭行业的重要支撑。为了支持复杂环境下的采煤工作，煤矿机电设备越来越多地应用于煤矿，不仅提高了采煤效率，而且提高了采煤质量。然而，由于煤矿温度、湿度和空气中二氧化碳浓度的复杂性，煤矿机电设备的安全性尤为重要，因此确保煤矿井的安全是一项重要的工作。
1物联网关键技术
1.1物联网概念
物联网作为一种新兴事物，近年来受到各国、学者和研究人员的广泛关注，具有很大的发展空间和应用价值。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它有四个基本特征：感觉、传递、知识和使用。它一般分为感知层、网络层和应用层。感性层是前提，由RFID、传感器、二维码等组成；网络层是平台的支持，它采用以太网、无线网络、移动网络等方式实现信息的实时可靠传输；应用层是目的，帮助应用系统和其他交互平台实现对象、产品的智能监控和管理，可以实现人与物之间的智能通信。
1.2 RFID技术
RFID技术是一种无线通信技术，RFID读取器通电后，将射频信号调制到射频电磁场中，标签内部有一个接收磁场的电路，它可以将能量从磁场转换成电能，驱动标签并通过内置天线发送信息，读取器接收标签。该卡发送载波信号，然后对其进行解码，并将该信息发送给系统服务器进行处理。
1.3传感器技术
传感器是物联网与现实世界联系最直接的手段。它可以通过一定的方式和规律将现实世界中的信息转化为特定的信号，满足信息传输、处理、记录、显示和控制的要求。物联网的发展对传感技术有着很强的依赖性，传感器技术的发展是物联网发展的重要内容。
1.4智能化传感网络节点技术
智能传感器网络节点是指一种集数据采集、处理和传输于一体的小型化嵌入式系统。智能传感器网络节点是传感器、无线收发模块和定位系统在通用SOC系统上的集成，是物联网先进传感技术的重要支撑。
1.5核心承载网通信技术
目前，有多种通信技术可供选择，可以是一个公共通信网络，如2G、3G/B3G移动通信网络、互联网、无线局城域网、企业专用网络，甚至新的专用于物联网的通信网络，包括下一代互联网。
2 BP神经网络
BP网络是一种多层前馈网络，它被广泛应用，主要包括信息的正向传播和反向传播两个过程。在增量学习规则的基础上，BP算法搜索并遍历整个网络的神经节点，最终使网络实际输出的误差最小。BP算法的训练流程可分为两个部分：一个是样本的正向训练，另一个是误差的反向传播，从而校正神经网络每个节点的权重和阈值。
3煤矿井下机电设备状态监测技术应用
3.1物联网技术在煤矿井下机电设备状态监测中的应用
利用物联网技术建立煤矿机电设备状态监测系统，将人员和设备置于系统的管理中，实现设备数据的智能采集、无线传输和在线存储功能。同时，应使机电设备检查主体、检查结果、检查时间和维修人员实现标准化、智能化。
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3.2 BP神经网络在煤矿井下机电设备状态监测中的应用
在系统运行过程中，将存储大量的相关数据。为了快速、有效地识别隐藏在大量数据中的设备故障信息，应建立相关的理论模型，对数据进行分析和论证。此外，建立从特征空间到状态空间的映射，该映射是非线性映射关系。BP神经网络具有强大的非线性处理能力，具有独特的处理非线性问题的能力。BP神经网络包含三层结构，包括输入层、隐含层和输出层。BP神经网络算法首先对网络进行初始化，输入学习样本，计算每层神经元的输入和输出，并计算误差、反向传播误差、校正连接权、阈值，然后判断是否完成样本学习，若未完成，则返回继续学习样本；如果完成了样本，则计算平均误差，以确定是否满足精度。在煤矿机电设备状态监测中，可以通过BP神经网络科学地判断机电设备的非线性变化，有效、准确地识别机电设备的故障信息，保证状态监测的正确性。
4 煤矿井下机电设备状态监测系统设计
4.1系统整体设计
煤矿机电设备检测系统主要分为三个功能模块，一个是现场检测模块，二个是网络通信模块，三个是控制和管理模块。根据等级划分，现场检测模块属于感知层，网络通信模块属于网络层，控制管理模块属于应用层。感应层能够感知煤矿机电设备的工作状态，包括电压的稳定性、空气中的二氧化碳浓度、地下的温度和湿度。传感层通过网络层将数据传输到控制中心，控制中心可以通过显示屏了解机电设备的运行参数。当参数与控制所设定的参数不一致时，系统超出设定的阈值，系统向用户发送声光报警，以保证机电设备在机械故障前及时处理。
4.2系统硬件设计
煤矿机电设备监控系统的硬件由三个无线基站和五个MIMO天线组成，三个基站配置为AP+WDS模式，通过无线分布式桥接模式组建网络，目的是实现厂区地面机电设备的网络全覆盖。所有的数据采集终端工作于同一个无线局域网中。三台基站的ESSID和无线密码做了相同的设置。感知层的硬件选择S3C6410型ARM处理器芯片进行设计。S3C6410型ARM是一种RISC微处理器，它的特点是功耗低、成本低、处理速度快、结构简单等，对于煤矿井下设备工作状态的监测感知具有良好的应用价值。S3C6410型ARM采用了32位内部总线架构。结构由AXI、AHB和APB总线三部分组成。
4.3系统软件设计
煤矿井下机电设备状态监测系统的软件设计主要分为感知级软件系统和应用级软件系统两部分。传感层软件负责采集煤矿机电设备的工作状态信息，并通过网络层将参数传输到上位机，应用层软件可以控制机械和电子设备，计量设备确保设备安全。感知层软件采用嵌入式设计，通过对工作电压、电流、功率、压力、二氧化碳浓度、工作环境中的温度和湿度的检测，将数据通过网络层传输到上位机的应用层软件系统，显示ED数据，并显示应用层系统。煤矿机电设备正常运行时，参数均在参数值范围内，如果某一感知参数超过了参数值设置的范围，则发出警报。
5煤矿井下机电设备状态监测系统应用
在煤矿地面和井下配电系统中，煤矿机电设备监控系统具有实时监控、危险报警等功能。可用于煤矿井下电网中的环网柜、高压开关柜和电力、电缆、变压器、发电机等大型机电设备进行实时监控，防止高温设备和设备故障灯引起的火灾隐患。地下煤矿将有多种机电设备，并通过多种变化采用光纤通道相互连接，在机电设备状态下有近一千个检测点。当某一点发生故障或某一机电设备的运行状态参数超过设定值时，检测系统将及时发出光电报警，以防止任何事故。井下机电设备状态监测系统不仅可以保证煤矿安全，也可以保证机电设备的安全使用，以提高煤炭企业的生产能力，提高煤炭生产效率。
6 总结
机电设备管理是一项非常复杂的工作，除了日常检查和维护工作的规范化和关键参数的获取和分析外，掌握设备寿命规律是设备管理最有效的手段。随着技术的发展和升级，特别是在大量经验和数据的基础上，结合对大数据处理的深入研究，将进一步发展煤矿机电设备状态监测技术研究，对于机电设备寿命预测模型的确定将是下一步需要重点研究的方向。
参考文献：
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[3]张玉军，邵纪峰.基于RFID的煤矿机电设备管理系统设计与实现[J]．山东煤炭科技，2012（6）：85-86．
论文作者:张超产
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/16
标签：机电设备论文; 煤矿论文; 状态论文; 井下论文; 网络论文; 神经网络论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第20期论文;