基于物联网的矿井机电设备状态监测技术研究

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摘要 我国煤矿的开采大多为地下开采，地质复杂，工作环境十分恶劣，井下工作人员的生命财产安全难以得到有效保障，煤矿安全面临着重大的威胁。亟需加强煤矿生产安全监控，减少煤矿灾害事故发生，更好的应对事故发生后进行及时抢救被困井下工作人员，最大程度降低国家和煤矿企业的财产损失。然而现有的井下环境检测系统具有检测区域不全面、不能及时进行定位、扩展性差等不足。

物联网是在互联网的基础上，通过射频识别、无线通信、传感器网络技术，连接设备，进行信息交换和通信的虚拟网络。无线传感器网络技术可以实时感知环境信息，能够相互传递信息，达到数据的实时监测，应用前景非常广泛。基于此，本文结合煤矿井下环境特性，采用物联网技术，研究并实现了基于物联网的煤矿井下机电设备状态监测管理系统，对煤矿安全生产具有重要意义。

关键字：煤矿井下，物联网，数据挖掘，机电设备状态监测

近年来，随着计算机互联网技术的快速发展，网络的应用和发展已经不能满足人与人之间正常的沟通的需求，物与物之间通过网络的信息交互成为人们追求的方向。物物相连的互联网即物联网技术将大大推进社会的发展与进步，已经成为国内外研究的热点。物联网技术应用到煤矿井下环境监测系统中，将大大提高煤矿安全生产现状，对煤矿的安全生产和国民经济的发展具有重大的现实意义。

物联网，即物物相连的互联网，楼房、桥梁、矿井、工厂等地方放置各种传感器，传感器之间协同工作，数据传输利用有线的或者无线的方式，将实时采集的数据传送到监测端，实现数据的智能化处理及监测端对这些物体的实时有效监控、跟踪、定位和识别等。最终提高生产效率和资源利用率。物联网应用集成度相当高的技术提供智能化的管理，实现事件物物之间的“安全、高效”的“管理、控制”，使得实时监控数以万计的终端成为可能，大大推动社会的发展。

随着物联网技术的快速发展，为矿井机电设备状态监测提供有效的监测手段。在矿井下开采环境中，运行物联网技术实时监测井下机电设备状态指标，监控端实时显示监测到的基础信息，为煤矿井下机电设备状态监测的作业信息提供可靠的数据支持。我国煤矿众多，开采环境恶劣，迫切需要提高煤矿生产安全性。开发煤矿物联网井下机电设备状态监测系统，实现煤矿井下各种环境参数监测、预警、井下工作人员的定位和跟踪等功能，利于煤矿企业安全生产，提高煤矿生产的监管力度，提高煤矿发生事故后的救援效率，减少煤矿事故带来的经济损失，对保障煤矿井下工作人员的生命财产安全和煤矿企业的安全生产具有重大意义。

联网技术代表着信息技术发展的方向，是基于互联网高速发展起来的，被称为互联网技术革命史上的第三次革命，为促进互联网的发展和社会的向前发展起到巨大的推动作用，引起世界的广泛关注，物联网连接世界上成万上亿的物体。物体之间能够进行相互“交流”，不必受到人为的操控。本质就是物联网采用了RFID、无线通信技术等科学技术，完成事物间的通信、识别，但是物联网的概念还没有得到世界各界的统一。

物联网的特征有以下几个方面，对物体的感知，感知信息的处理，信息的传输，为互联网添加对外界的感知功能、信息处理功能和物体间交互功能。物联网用途十分广泛，应用前景广阔，将会给实现世界带来了巨大的便利

根据功能划分，结构复杂的物联网可分为三层：感知层、网络层、应用层。感知层，作为物联网的核心技术，类似物联网的眼睛、手和皮肤，识别物体，获取包括环境状态、物体属性等信息，是联系信息世界和物理世界的纽带。感知层的组成包括各种硬件：RFID、GPS、条码扫描器等各种传感器。感知层的关键技术有无线通信技术、RFID技术等。网络层，物联网的网络层类似生物体的中枢神经，进行消息的控制与传输，负责接受感知层的信息，进行相应的处理，并及时传送到应用层。网络层以互联网为基础，包括应用服务器和数据库等。网络层的关键技术有网络传送和融合技术、IP承载技术等。应用层，物联网的应用层与目标需求结合，负责数据的显示、转换等，是物联网中的“实现者”，满足行业的各种需求。应用层分为两个子层，分别是：应用服务子层和支撑平台。前者是在后者的基础上，实现行业的具体应用，包括运输车辆、电力、环境监测等。后者提供包括数据处理在内的基础服务和各种接口服务，为资源的合理调度提供便利，实现在不同领域的应用。数据存储、挖掘时物联网应用层的关键技术。

物联网的设计与创建需要遵循特定的原则，主要包括以下几点：多样性、互联性、时空性、坚固性和安全性。其中，多样性原则指物联网传感节点类型不同，物联网体系结构也不同；互联性原则指物联网体系中各个目标对象能够达到无缝连接；时空性原则指物联网体系结构的设计需要满足对时间、空间的需求；坚固性原则指体系结构的稳固性；安全性原则指体系结构能正常运行，可抵御各种攻击。按照设计原则，物联网的创建需经历以下步骤：识别物体，创建被识别物体联网系统，应用平台的搭建及应用服务系统的实现。

物联网技术备受国内外关注，是一项新的数据获取、处理技术，已经在电力、交通、医疗等多个行业得到广泛应用。而煤矿井下地形十分复杂，煤矿开采过程中会遇到各种危险，进行矿井机电设备状态监测对煤矿安全生产意义重大。井下工作人员在开采区域工作一旦遇到紧急情况，井上救援人员需及时了解井下员工的位置轨迹信息，帮助救援工作的有效开展。鉴于此，研究并实现基于物联网的矿井机电设备状态监测系统，以无线传感器网络为支撑，将监测到的多种环境状态参数、工作人员位置等信息，汇聚后实时传送到地面监控中心，进行分析处理，为管理者提供数据支持。系统完成了煤矿安全监测系统功能模块的设计开发，实现了煤矿井下环境检测系统的数据实时采集、处理与传输、人员定位、环境监测与预警、信息共享等功能，提高煤矿生产的安全性。

由于时间原因，本论文还存在不足，有待完善和改进。

（1） 煤矿井下矿井机电设备状态监测系统中的数据挖掘算法有待进一步优化，提高算法运行效率，本文的数据分析在实际工作中的应用做得还不丰富，还处于试验阶段，需要进一步根据实验环境作出改进，实现煤矿井下开采区域环境参数的预测功能，为煤矿安全生产提供决策支持；

（2） 本文开发的煤矿井下矿井机电设备状态监测系统，根据实际应用的需求，还需要进一步完善系统功能，比如健全GIS、SMS短信功能；

（3）系统与实际煤矿井下生产环境还有一定的差距，实际井下生产环境会更加复杂，需要在实际应用中不断完善和改进。

参考文献：

[1]郑学召.矿井救援可视化指挥装置研究[D]，西安科技大学硕士论文2005

[2]张力.我国煤矿安全生产形势分析.能源政策研究.2010. 2. 28-31

[3]杨立刚.我国煤矿安全事故的原因分析.安全.2008. 10. 5-7

[4]马力，郭辉.基丁-ZigBee协议的煤矿井下智能传感器.仪表技术与传感器.2007（8）.66-68

[5]刘鹏，ZigBee无线传感器网络在煤矿安全环境监测中的研究与实现[D]. 辽宁工程技术大学，2008

作者简介：

余东校（1985年5月--），男，湖北省武昌县人，本科，平顶山市卫东区平媒天安十矿计算机中心， 助理工程师，研究方向：矿山机电

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赵晓柯（1978年4月---），男，河南省郏县人，本科，平顶山市卫东区平媒天安十矿计算机中心，助理工程师