煤炭行業物聯網技術應用

煤炭行業物聯網應用概述

煤礦安全生產關系到人民群眾的生命和財產安全，各級政府一貫重視煤礦安全生產問題，并采取一系列措施不斷加強安全生產工作。由于煤炭生產系統復雜， 工作場所黑暗狹窄，人員集中，采掘工作面隨時移動，地質條件的變化會使移動的采掘工作面不斷出現新情況和新問題，如不及時采取相應的有效措施，可能會導致 重大災害事故，這就給安全工作帶來了困難。如何加強煤礦安全生產管理模式，實現管理的現代化、信息化成為煤礦企業關心的問題?；诘V區信息化和智能化的 “感知礦山”就是物聯網技術成功應用在煤炭行業很好的例證。

 煤炭行業物聯網應用方案

“感知礦山”通過全面感知，對礦區的人（人員定位、無線通信）、設備（綜合自動化）、環境（安全監控、礦壓監控等）全面感知，并通過高速網絡實現全面覆蓋，同時還具有直觀形象的應用，通過3D GIS礦區全息展示，來全面感知礦山。

“感知礦山”可用于煤礦（地面、井下）安全生產、煤炭行業綜合信息化、稅務局、煤炭局、縣區煤炭產量監控，也可用于林業系統監控、電力系統高壓開關 監視和控制等多個場景，目前在全國有很多成功案例?！案兄V山”實施的重點是，所有與礦區安全、生產相關的感知層網絡的接入。因為在礦區建設過程中，不同 傳感器的生產廠商不同，協議接口不統一，有些是早期建設項目，沒有智能接口。全面接入傳感網絡，是全面“感知”礦山的基礎。

“感知礦山”不僅提高礦山的安全管理水平，更多的是涉及到生產，如利用信息技術、網絡技術以及傳感網絡對礦區煤運皮帶、煤倉、洗煤廠、水倉、變電站等各個生產相關設備系統的感知和控制，在很大程度上提升了礦區的自動化生產能力，是“兩化”融合的典范。

“感知礦山”系統結構：

煤礦礦區綜合信息化系統是將先進的自動控制、通信、計算機、信息和現代管理等技術相結合，將企業生產過程的控制、運行與管理作為一個整體，提供整體 解決方案，以實現企業的優化運行、控制與管理，從而提高企業核心競爭力。綜合自動化是煤礦實現高產高效的有效手段，對提高煤礦的生產運行狀況、安全水平、 事故災害預測預報以及生產業務管理具有重要的作用。

本方案就是針對目前煤礦的實際需求，推出高效、可靠、安全的自動化網絡系統。本系統以礦井綜合自動化信息平臺為主體，采用礦用光纖工業以太環網和工業現場總線等技術共同構建綜合數字化信息傳輸平臺。

  感知層：設備由大量感知環境、機電、人員等的傳感器構成，例如，風速、風量、溫度、轉速、振動、電壓、電流、功率等傳感器，甲烷、CO、CO2 、O2、錨桿壓力、鉆孔應力、頂板離層環境等傳感器，跑偏、堆煤、煙霧、皮帶打滑等傳感器，煤倉料位計、水位計等傳感器以及攝像機、RFID人員定位等。 這些傳感器在礦區地面、井下構建了一個龐大的傳感網絡層。

  網絡層：設備主要有鋪設在地面、井下的吉比特光環網及網絡交換機設備、光電轉換設備、路由器、防火墻、服務器等，以及用來實現無線覆蓋的PHS網絡或Wi-Fi網絡，共同構建了覆蓋整個礦區的數據網絡。

  應用層：礦區綜合信息化系統，包含礦區3D GIS系統、綜合自動化系統、人員管理系統、視頻監控系統、短信管理平臺、礦區應急指揮系統、調度系統等。應用層軟件提供各種通用的數據接口，在此之上， 可以方便地將提升機監控系統、安全監控系統、礦井通信系統、應急救援通信系統、視頻監控系統、井下調度無線通信系統、大巷運輸系統、選煤廠計算機控制系 統、主通風機監控系統、壓風機監控系統、中央泵房監控系統、工業電視系統等進行無縫鏈接，最后經過工業以太網平臺統一傳輸到應用層上進行統一的管理，如圖3所示。真正實現礦井“采、掘、運、風、水、電、安全”等生產環節的信息化和自動化，從而優化生產和管理。

圖3 感知礦山系統結構

系統特點：

  各生產過程全面實現自動化，并在信息中心對各生產環節分別進行監控，達到高產、高效的目的；

  遵循先進、可靠、實用的原則，盡量減少投資，節約成本；

  加強自動化系統、信息管理系統在煤炭行業的通用性；

  實現生產控制的實時數據庫和信息管理的關系數據庫的接口，能夠實現信息系統對生產數據的無障礙存??；

  上位監控系統軟件、網絡管理軟件等均基于Web瀏覽器模式開發，支持遠程監測和維護；