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摘要：目前，物联网技术受到了越来越多人的关注，被广泛应用于煤矿开采过程中。通过物联网传感器以及无线技术能合理管理和监测矿井下的煤矿开采作业，能够有效避免煤矿开采事故，保证开采人员的生命安全和煤矿企业的财产安全。物联网技术的应用能促进煤矿企业安全稳定的持续发展。文章对物联网下的煤矿综合自动化系统设计展开了分析。
关键词：物联网；煤矿企业；综合自动化系统；传感器；煤炭开采 文献标识码：A
中图分类号：TD655 文章编号：1009-2374（2015）19-0020-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.009
随着煤矿行业的蓬勃发展，越来越多的煤矿被开采，然而开采事故却屡见不鲜。传统的矿山监测监控系统已经不能满足现在煤矿的开采要求，传统的监测控制系统普遍落后，主要由两部分组成，分别是现场的监控分站以及控制中心主站，还正处于集中控制阶段。结构设计相对不合理，无论是兼容性还是实时性都偏差。为了对煤矿开采过程中实现有效的管理和监控，避免各种危险事故的发生，就要利用物联网技术建立高效的管理系统，不断提高开采过程中的管理水平，提高开采作业的质量和效率。随着以太网技术的广泛使用，煤矿企业开始利用有线系统对煤矿开采进行管理监控，但由于有线系统的传输速度和距离的有限性，导致了其覆盖率和灵活性严重不足。通过利用先进的物联网传感器以及网络无线技术能有效改变这一状况，能有效实施对煤矿全方位的监控检测，保证煤矿安全稳定被开采。
1 物联网的架构
通过建立物联网架构，将物联网技术与工业以太网技术相结合，从而形成全新的无线传感器网+工业以太网的架构体系，同时利用有线和无线技术的综合网络形式。工业以太网系统是矿井下监测的重要核心网络，通过运用现场总线传输以及光纤工业以太网的网络架构，普遍设立在较为广阔、便于搭线的主要巷道区域。而物联网无线传感器通常构建在地形陡峭狭窄，工作人员无法轻易到达的区域，例如常见的事故发生地、采空区和井筒内等，要想达成矿井下全方位的有效监控监测，就要合理地运用物联网传感器的鲜明特点，比如它的多跳路由、自组织以及动态拓扑等。网关的接入能让无线传感器网路与光纤骨干网相连接，这样相关的传感器网络就能把各种信息数据传于各个控制中心，实现地面监控管理室的实时监控，当出现突发情况时，地面控制中心的员工就能及时地对所在区域的工作人员发出警报。
2 综合自动化系统设计
信息集成作为物联网下煤矿综合自动化系统的重中之重，是一个无法替代的核心环节，它涵盖了三种技术，分别是信息管理技术、网络融合技术和三维处理技术。通过采用先进的数字化监控技术以及全程自动化技术达成对矿井的全方位监控管理，对于煤矿生产的各个阶段都能提供有效的信息数据，满足了煤矿企业管理的各种需求，物联网下的煤矿综合自动化系统主要的作用如下：
2.1 矿井稳定开采时的监测和联动控制
在矿井开采过程中利用物联网传感器有效地收集到各项实时数据信息，比如矿井下的通风情况、温度湿度、瓦斯含量、压力等信息数据，再将这些数据通过计算机网络传递给上位机，上位机就可以用曲线、表格、三维立体图等方式表现出来，当出现反常的状态时就可以自动进行报警。及时对反常数据研究分析，整理出有用的信息数据，划定出特殊区域，需要对此区域实行动态实时监控管理。
由于矿井下光线不好，绞车在巷道运行过程中，绞车的驾驶者往往只接受信号灯的指示，不能通过肉眼判断在轨道上是否有行人在行走，因此时常在运输过程中造成绞车误撞行人的事故。通过物联网的音频以及视频传感器能全方位有效搜集到矿井下的各个位置信息，再利用有线中继形式就可以将所有位置信息传递给上位机。这样就能确保绞车司机在驾驶室内直观地观察到路面的实时情况，从而避免了撞伤行人或障碍物的情况发生。当出现绞车司机驶向错误巷道时，人体红外传感器就会第一时间发出警报声音，绞车司机就能根据警报迅速做出正确判断，使绞车进入正确轨道，确保开采人员的生命安全。
2.2 工作人员的及时定位
通过物联网技术在矿井中的每个进出口以及特殊区域装配好RFID阅读器，利用阅读器的功能就能读取出位于该区域内工作人员信息以及移动设备的ID号码，再就可以运用工业以太网把所读取的所有数据传于上位机，然后储存在数据库中。上位机通过提取数据库中的数据就能绘制出各个区域中的职工人员分布以及行动轨迹图，某个时间阶段的矿井中职工人员的统计表格等，就能清楚了解到每个员工的出勤情况，控制管理好井下的工作人数，特别是特殊区域的员工人数，要控制好井下员工的工作时间，避免因为超时工作发生操作事故，通过监控时刻提醒工作人员的安全，防止员工走错巷道，走入采空区危险区域。
2.3 矿井下的危害预警
通过物联网传感器可以将矿井的掘进深度传于上位机，从而显示出最新的掘进情况图。再根据煤层分布的往前记录，相关工作人员就可以确定是否存在越层越界的行为。与此同时，煤矿专业人士可以通过分析收集到的数据做出越层作业计划，及时标出煤层越层的方位，形成报告数据，方便各个矿井工作人员注意越层越界。通过装配在震动区域的物联网传感器，可以实时地将地震的各种信息数据传输给上位机，例如地震方位、强度、频率等，保证煤矿安全地得到开采。
3 结语
综上所述，通过将物联网技术与传统的光纤工业以太网相结合，把工业以太网作为重要基础网络，再加入无线网络技术以及物联网传感器技术，全新的物联网系统就形成了。它能有效地全方位监控矿井下的工作情况，对于突发状况能第一时间发现并及时发出警报声音，避免了各种事故的发生，降低了人员的伤亡事件概率，为煤矿企业安全稳定的生产做出了巨大的
贡献。
参考文献
[1] 卫何.基于无线物联网的基站运维管理系统的设计和实现[J].煤炭技术，2011，（12）.
[2] 孙继平.煤矿井下人员位置监测系统联网[J].煤炭科学技术，2009，37（11）.
[3] 孙彦景，钱建生，裴立瑞，等.基于工业以太网的KJ82矿井综合监控系统[J].计算机工程，2009，34（5）.
作者简介：朱彤（1984-），河南义马人，郑煤集团杨河煤业初级工程师，工程硕士，研究方向：电气工程；赵娟（1981-），女，河南南阳人，河南工业贸易职业学院助教，研究方向：电子信息；周凯丽（1990-），河南新密人，郑煤集团杨河煤业初级工程师，研究方向：信息管理。
（责任编辑：周 琼）
关键词：物联网；煤矿企业；综合自动化系统；传感器；煤炭开采 文献标识码：A
中图分类号：TD655 文章编号：1009-2374（2015）19-0020-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.009
随着煤矿行业的蓬勃发展，越来越多的煤矿被开采，然而开采事故却屡见不鲜。传统的矿山监测监控系统已经不能满足现在煤矿的开采要求，传统的监测控制系统普遍落后，主要由两部分组成，分别是现场的监控分站以及控制中心主站，还正处于集中控制阶段。结构设计相对不合理，无论是兼容性还是实时性都偏差。为了对煤矿开采过程中实现有效的管理和监控，避免各种危险事故的发生，就要利用物联网技术建立高效的管理系统，不断提高开采过程中的管理水平，提高开采作业的质量和效率。随着以太网技术的广泛使用，煤矿企业开始利用有线系统对煤矿开采进行管理监控，但由于有线系统的传输速度和距离的有限性，导致了其覆盖率和灵活性严重不足。通过利用先进的物联网传感器以及网络无线技术能有效改变这一状况，能有效实施对煤矿全方位的监控检测，保证煤矿安全稳定被开采。
1 物联网的架构
通过建立物联网架构，将物联网技术与工业以太网技术相结合，从而形成全新的无线传感器网+工业以太网的架构体系，同时利用有线和无线技术的综合网络形式。工业以太网系统是矿井下监测的重要核心网络，通过运用现场总线传输以及光纤工业以太网的网络架构，普遍设立在较为广阔、便于搭线的主要巷道区域。而物联网无线传感器通常构建在地形陡峭狭窄，工作人员无法轻易到达的区域，例如常见的事故发生地、采空区和井筒内等，要想达成矿井下全方位的有效监控监测，就要合理地运用物联网传感器的鲜明特点，比如它的多跳路由、自组织以及动态拓扑等。网关的接入能让无线传感器网路与光纤骨干网相连接，这样相关的传感器网络就能把各种信息数据传于各个控制中心，实现地面监控管理室的实时监控，当出现突发情况时，地面控制中心的员工就能及时地对所在区域的工作人员发出警报。
2 综合自动化系统设计
信息集成作为物联网下煤矿综合自动化系统的重中之重，是一个无法替代的核心环节，它涵盖了三种技术，分别是信息管理技术、网络融合技术和三维处理技术。通过采用先进的数字化监控技术以及全程自动化技术达成对矿井的全方位监控管理，对于煤矿生产的各个阶段都能提供有效的信息数据，满足了煤矿企业管理的各种需求，物联网下的煤矿综合自动化系统主要的作用如下：
2.1 矿井稳定开采时的监测和联动控制
在矿井开采过程中利用物联网传感器有效地收集到各项实时数据信息，比如矿井下的通风情况、温度湿度、瓦斯含量、压力等信息数据，再将这些数据通过计算机网络传递给上位机，上位机就可以用曲线、表格、三维立体图等方式表现出来，当出现反常的状态时就可以自动进行报警。及时对反常数据研究分析，整理出有用的信息数据，划定出特殊区域，需要对此区域实行动态实时监控管理。
由于矿井下光线不好，绞车在巷道运行过程中，绞车的驾驶者往往只接受信号灯的指示，不能通过肉眼判断在轨道上是否有行人在行走，因此时常在运输过程中造成绞车误撞行人的事故。通过物联网的音频以及视频传感器能全方位有效搜集到矿井下的各个位置信息，再利用有线中继形式就可以将所有位置信息传递给上位机。这样就能确保绞车司机在驾驶室内直观地观察到路面的实时情况，从而避免了撞伤行人或障碍物的情况发生。当出现绞车司机驶向错误巷道时，人体红外传感器就会第一时间发出警报声音，绞车司机就能根据警报迅速做出正确判断，使绞车进入正确轨道，确保开采人员的生命安全。
2.2 工作人员的及时定位
通过物联网技术在矿井中的每个进出口以及特殊区域装配好RFID阅读器，利用阅读器的功能就能读取出位于该区域内工作人员信息以及移动设备的ID号码，再就可以运用工业以太网把所读取的所有数据传于上位机，然后储存在数据库中。上位机通过提取数据库中的数据就能绘制出各个区域中的职工人员分布以及行动轨迹图，某个时间阶段的矿井中职工人员的统计表格等，就能清楚了解到每个员工的出勤情况，控制管理好井下的工作人数，特别是特殊区域的员工人数，要控制好井下员工的工作时间，避免因为超时工作发生操作事故，通过监控时刻提醒工作人员的安全，防止员工走错巷道，走入采空区危险区域。
2.3 矿井下的危害预警
通过物联网传感器可以将矿井的掘进深度传于上位机，从而显示出最新的掘进情况图。再根据煤层分布的往前记录，相关工作人员就可以确定是否存在越层越界的行为。与此同时，煤矿专业人士可以通过分析收集到的数据做出越层作业计划，及时标出煤层越层的方位，形成报告数据，方便各个矿井工作人员注意越层越界。通过装配在震动区域的物联网传感器，可以实时地将地震的各种信息数据传输给上位机，例如地震方位、强度、频率等，保证煤矿安全地得到开采。
3 结语
综上所述，通过将物联网技术与传统的光纤工业以太网相结合，把工业以太网作为重要基础网络，再加入无线网络技术以及物联网传感器技术，全新的物联网系统就形成了。它能有效地全方位监控矿井下的工作情况，对于突发状况能第一时间发现并及时发出警报声音，避免了各种事故的发生，降低了人员的伤亡事件概率，为煤矿企业安全稳定的生产做出了巨大的
贡献。
参考文献
[1] 卫何.基于无线物联网的基站运维管理系统的设计和实现[J].煤炭技术，2011，（12）.
[2] 孙继平.煤矿井下人员位置监测系统联网[J].煤炭科学技术，2009，37（11）.
[3] 孙彦景，钱建生，裴立瑞，等.基于工业以太网的KJ82矿井综合监控系统[J].计算机工程，2009，34（5）.
作者简介：朱彤（1984-），河南义马人，郑煤集团杨河煤业初级工程师，工程硕士，研究方向：电气工程；赵娟（1981-），女，河南南阳人，河南工业贸易职业学院助教，研究方向：电子信息；周凯丽（1990-），河南新密人，郑煤集团杨河煤业初级工程师，研究方向：信息管理。
（责任编辑：周 琼）