摘要：近年来，随着煤矿行业的升级换代，各行各业对高质量、高数量煤炭资源的需求日益增加。物联网在煤矿机械上的应用，可以大大提高煤矿开采效率，保证煤矿设备的稳定运行，降低煤矿企业的生产成本。物联网技术可以从管理水平上节省工人的劳动时间，降低劳动强度，提高机械化水平，提高操作精度。因此，探讨和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
一、煤矿物联网定义
煤矿物联网是指在矿井生产管理中使用物联网技术，构建产生一套完整的网络系统，通过多类别传感器节点构成的无线传感器网络采集、处理与传输矿井生产的相关信息数据，实现井下资源的定位与识别，实时掌控整个煤矿企业的生产细节，最终实现整合网络数据的互通。其中煤矿物联网结构如图1所示。
图1 煤矿物联网结构
该架构符合传统物联网体系，主要包括感知层、传输层、数据层、应用层四个方面。其中感知层由各种型号的传感器、全球卫星定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）、地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）等组成，主要用来对矿井环境、人员信息、企业仓储物流信息进行监测；网络层主要负责通过互联网、局域网、无线传感器网络将感知层采集监测的煤矿数据信息上传至企业信息管理系统，以便完成井下作业人员的安全监控；数据层包含了矿井基本信息库、井下作业人员实时定位数据库、人员信息数据库等数据库，用来为应用层数据分析处理做准备；应用层则包括云计算、数据存储、可视化等技术，用来处理分析数据层数据，实现数据的精准预测与分析并进行可视化展示，为管理人员提供直观有效的信息，便于企业生产安全管理。
二、物联网技术在煤矿机械设备状态管理中的应用
1.建立机械设备安全监控系统
提高煤矿开采安全性和煤矿机械运行安全性一直是物联网技术与煤矿机械相结合的一大优势。中国从20世纪80年代开始引进国外煤矿安全监测技术，30多年来不断发展和创新，取得了巨大成就。目前，中国已初步探索出一种将物联网技术与煤矿设备运行状态相结合的方法。通过对设备各部分进行编码，实时监测设备运行状态，已成为一种新的煤矿安全监测系统。中国已经能够自己开发出这种相对先进的煤矿安全监测技术，并将其应用到中国的煤矿工业中。
2.建立高效的运输系统
对于煤炭资源的开采，其运输设备的效率也是至关重要的。只有煤矿运输设备的安全、高效，才能保证煤矿开采的安全、高效。煤矿运输状态是否稳定对机械设备的整体运行稳定性具有重要意义。物联网恰好满足了这一要求。目前，我国许多煤矿企业都采用了物联网技术与运输相结合的新系统，可以将煤炭资源进行大功率、高速、长距离的运输，从而不断提高煤矿机械设备运输系统的运行稳定性。
3.采煤机与物联网技术相结合
传统煤矿机并不比新煤矿机结合物联网技术更安全、更稳定。新型物联网采煤机不仅可以提高采煤工作的稳定性，提高采煤效率，而且可以在采煤过程中实现智能化的功率分配。它可以监测牵引机的运行状态，判断采煤机的最佳功率。它可以降低采煤机下降时的牵引功率，也可以在刹车时将采煤机的能量转化为电能，从而达到发电的效果，从而节约电能，降低工作成本。同时，在一些困难的环境中工作时，新型物联网采煤机可以发挥其更大的优势。通过物联网控制采煤机，可以发挥很大的灵活性，使操作更加方便快捷。
三、物联网技术对提高煤矿机械设备运行状态的稳定性具有重要意义
1.煤矿开采更安全
安全一直是煤矿行业的首要考虑。提高煤矿开采的安全性和可靠性无疑是至关重要的。将物联网技术与采煤机械相结合的新型开采技术，可以改变传统的生产方式和采煤方式，降低采煤工人的劳动强度，使采煤更加方便、安全。
2.煤矿开采效率更高
新的开采技术和设备可以大大提高采煤效率，缩短采煤时间。与传统开采效率相比，物联网技术与煤矿机械的结合可以在短时间内开采出更多的煤炭资源，满足更多制造企业的生产需求，从而带动相关企业的发展，带来更高的企业效益。
3.降低煤矿开采成本
物联网技术和煤矿机械的结合，以提高机械设备的情报，从而减少员工的工作量，降低劳动成本，而且可以节省机械设备的能源消耗，降低使用成本的设备，不端行为集成技术可以使煤矿在各个环节，降低管理成本。
四、基于煤矿物联网技术的生产管控应用
1.智能险情预测系统建设
智能险情预测系统主要针对井下作业环境危险进行预测分析，通过井上定位装备、网络传送装备、系统软件交互设施、各种传感报警设施的搭建，组成便捷式的报警信息终端，依托烟雾、气体、红外等多种传感设备，监测井下作业人生存环境，对井下作业环境进行实时的监控与预测，当井下作业环境发生潜在异常与危险时，系统及时发出预警并通过网络终端提醒井下工作人员，使井下工作人员能够及时安全撤离出危险区域。
2.智能救援系统建设
智能救援系统是在指井下发生紧急状况时，系统能够以最快的速度对人员的伤亡情况以及环境进行分析，其主要原理在于通过软硬件系统、网络设备以及各种传感报警装备等组成便捷式的报警信息终端，覆盖巷道环境，实时采集、处理与传输生产人员的相关信息，并将获得的信息利用有线网络传送至生产管控系统终端。通常井下人员定位过程如下所示：井下工作人员随身携带定时发射信息的传感器节点，生产管控系统及时接收到这些信息，并依据所接收到信号的强弱程度来计算得出生产人员的具体方位，实时监控井下作业人员的安全性，一旦井下作业人员发生紧急事故，管理人员能够及时根据定位信息，以最快的速度制订出有效的应急方案，以此避免出现人员伤亡事件发生。
3.智能物流体系建设
在煤矿企业中，煤炭开采属于极其繁杂的工程，安全生产中不可或缺的就是经济、高效、标准的物流体系。物流系统在基于物联网技术的平台中，也可被称作智能化物流，主要借助二维码、识别、定位、射频定位等相关的技术，通过信息处理与网络技术，根据仓储货物的数量、时间、地点将其投放在指定的区域。煤矿企业在日常生产中，需要大量的炸药等危险物品，虽然有专业的部门管理危险物品，但是这些危险物品在车辆运输过程中缺乏有效的管控，利用物联网技术来分析与定位危险品的运输数量与运输路线精确性，能够对其运输、使用中是否存在违规、超载情况进行准确的分析。
4.智能传感技术应用
基于物联网发展现状，应针对有限的井下作业空间、恶劣的井下作业环境，研发相关的基于嵌入式技术的智能感知装备，以满足矿山作业使用的相关需求。在井下通过搭建智能感知化的感知设施，实施井下信息的有效传递。智能化的感知设备可以实时根据执行命令感知工作环境参数与安全性方面的数据，从而为判断井下设备的安全运行情况提供有效的信息支撑，以此来有效提升设备在实际工作中的安全性。
结束语
物联网与煤矿机械的结合具有很大的特点和广阔的发展前景。随着物联网技术的进一步发展和在煤矿机械应用过程中的不断深化，对提高煤矿机械设备的运行稳定性做出了巨大贡献。
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.
论文作者:朱士锋,沈子榕
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：煤矿论文; 井下论文; 技术论文; 作业论文; 设备论文; 系统论文; 信息论文; 《电力设备》2018年第24期论文;