面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业的应用

摘要：介绍了自动化的物联网技术的主要优点，指出煤矿行业在实现了机械化、自动化之后, 发展面向生产自动化的物联网技术是建设现代化矿井的必由之路。面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业的应用,将使矿井人员的安全得到保证,将使煤炭行业的经济效益得到明显提高。针对我国煤矿生产技术落后的现状,提出了面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业应用的方案和建议。

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1物联网技术与我国煤炭生产现状概述

随着国家对矿山安全的重视程度不断加强，矿山企业在各种安全监控、生产自动化系统方面的投入逐年加大，对保证矿山的安全和正常生产起到了重要作用。由于我国煤炭储存条件复杂，煤矿自动化水平低，井下用人多，生产安全监控系统采用的技术比较落后，功能单一，使得生产成本高，安全形势不容乐观。

“物联网”概念的问世，打破了煤炭生产行业生产自动化和安全保障技术发展的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和信息基础设施分开。对煤矿安全生产而言，在“物联网”时代，各类传感器、电缆、电气设备、钢筋混凝土等将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，基于物联网可以对煤矿复杂环境下生产系统内的人员、设备和基础设施实施有效的协同管理和控制。物联网为建立煤矿安全生产与预警救援新体系提出了新的思路和方法。

物联网技术支持下的煤炭生产自动化，在生产组织和流程方面将会发生明显的变化，具有以下的特征：将矿山地理、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息全面数字化，将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、信息管理等与现代采矿及矿物加工技术紧密相结合，构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程。

2煤炭生产安全监控的物联网技术及其实现

从煤矿安全监控方面看，基于物联网技术的煤炭生产自动化是在实现综合自动化的基础上，实现三个方面的物联网。即：矿工周围环境的物联网，实现主动式安全保障；矿山设备的物联网，实现预知维修；矿山灾害风险预测的物联网，实现各种灾害事故的预警预报。

主要包括以下自动化系统的建设：1、系统集成平台建设：建设全矿井安全、人员、设备的感知集成平台，实现全矿井地面远程监控。2、矿山网络平台建设：包括井上、井下高速工业以太网和调度指挥控制中心工业以太网建设；利用无线传感器网络建立覆盖煤矿井下,保障出现故障或灾害情况下通信链路的通畅。3、人员安全环境物联网平台的建设：集成现有安全监测、人员定位系统，实现矿工对周围环境的感知和信息传输。4、设备物联网系统建设：对井上、井下各生产系统的远程监控，对矿井进行自动化监控,感知设备工作健康状况。所有自动化子系统将连接到统一的物联网平台，从而实现面向生产自动化的物联网体系，该系统由一个功能完善的软件控制系统进行控制。

需要指出的是，煤矿井下移动设备、人员、及矿山灾害的分布式监测均需要无线网络，这包括无线语音、无线数据、无线信息传输。其用途包括：设备工况监测监控、灾害环境信息监测、人员定位、机车管理、通信等，形成一个完善的无线感知平台。这样就能够保证在出现自然灾害时，系统能够保持正常工作，为生产救援提供最大的支撑。

3煤炭生产物联网系统及其实现

从煤矿生产方面看，基于物联网技术的煤炭生产自动化是在实现生产自动化的基础上，实现三个方面的物联网。1、煤炭采掘系统的自动化及其物联网。2、运输提升系统自动化及其物联网。3、矿井提升系统的自动化及其物联网。

目前，煤炭采掘系统自动化方面具有以下特点:(1)采煤设备向电牵引方向发展,使装机容量越来越大。(2)以计算机为核心具有多种传感器的工况监测与故障诊断系统，已成为先进高效综采设备的主要特点。 (3)工作面输送机向重型化、大运量、高寿命、高强度发展。

运输提升系统的物联网，主要对以下情况进行监测：胶带机打滑、堆煤、煤位、超温洒水、烟雾、温度、沿线急停、跑偏、断带等。智能跑偏及拉线保护是对胶带机运行当中的跑偏故障进行保护和沿线出现紧急情况时进行紧急停车。堆煤保护要求监测煤点是否堵塞，出现故障能控制胶带机紧急停车。烟雾保护监测驱动部因机械摩擦产生的烟雾，并能控制胶带机紧急停车。超温洒水保护对驱动部发生火灾进行停车洒水保护。打滑保护监测要求在胶带机上安装测速传感器。温度保护是通过设置在电机上的温度传感器连续监测电机温度。断带保护通过断带保护传感器监测胶带是否断裂。

矿井提升系统的自动化及其物联网，可以通过建设一个调度指挥中心实现，如图1所示。结合煤矿提升机控制系统的具体情况，在提升机房增设主控器以及相应传感器，通过矿井工业以太网实现提升机远程监控。针对装卸载系统，分别增设装载站PLC系统和卸载站PLC系统，实现对装卸载系统的远程监控。总体网络在调度室监测主、副井实时数据，在工作站上进行工况的显示

4 结语

如何利用物联网技术解决煤矿生产自动化过程中人员安全环境的感知问题，解决矿山灾害状况的预测预报、减少或避免重大灾害事故的发生，解决安全生产的智能控制，煤炭工业物联网技术的发展潮流以及产业标准等，都是面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业的应用需要解决的问题。本文介绍了自动化的物联网技术的主要优点，指出了面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业实现过程中的需要注意的问题。针对我国煤矿生产技术的现状，提出了面向生产自动化的物联网技术在煤炭生产和安全保障方面实现的基本方案，为建立煤矿安全监控与自动化生产新体系提出了新的思路和方法。

参考文献

[1] 煤炭企业信息化组织管控体系研究, [J]煤炭经济研究，2011，（10）

[2] 煤炭生产中电气自动化的应用. [J]能源咨询,2011,(12)

[3] 矿井自动化排水系统. [J]科技论坛,2007,(2)

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