摘要：根据煤矿产业“管控一体化”的需求，生产管理和过程控制都是自动化控制。而且这个控制的网络系统是覆盖整个矿井内的一种系统，不仅仅能够实时监控保障安全施工，还能够保证采矿的生产效率，从而进一步提升设施和设备的利用率。改变煤矿企业的管理方式，让综合自动化的控制系统覆盖采矿和矿井的管理。煤矿自动化控制系统保证煤矿正常生产，而且安全程度是非常高的。
关键词：物联网；煤矿；综合自动化；控制系统
1物联网基本概念
对于物联网的概念，各国学者均对其做出详细解释，其中最先定义物联网这一概念的是美国麻省理工学院，他们认为物联网技术是一个可以实现智能化管理的网络系统，这个系统可以将信息传感器与网络之间相互连接，从而实现管理功能。之后，国际电信联盟（ITU）在麻省理工学院对其定义的基础之上于2003年又对该含义进一步丰富，报告指出：信息与通信技术目前已经具备可以将任何地点、任何信息在短时间内传递到指定的人或物中，而这一条条信息线之间连成错综复杂的网络，即为物联网。与此同时，物联网技术也引起我国各界科技人士的重视，相关领域的专家们纷纷展开对物联网技术的研究。其中，我国工业与信息化部（2004）所对该项技术的概念进行了详细解释：所谓的物联网技术归根结底就是现今网络功能的拓展及应用，人们通过智能化装置来认识与识别自然中的万物，并且通过网络将这种感知传递，实现物体与信息之间的快速连接，从而实现对世界万物的智能化管理与控制。物联网技术的主要功能就是通过对信息的感知与输送，最终实现物体与物体之间进行信息传递处理的一项技术，根据该项技术信息传递的具体过程，可以将该网络结构分为感知层、网络层以及应用层。物联网技术的各个结构所承担的角色与功能也是各不相同的，其中感知层主要用于信息的感知，例如信息搜集、识别等；网络层主要用于各种信息的传输，而应用层主要将最终识别信息的结果呈现在人类面前，进一步促进人类对某事物的智能化管理。
2基于物联网煤矿综合自动化控制系统
物联网的组网主要分为总线式电缆结构组网、工业以太环网结构组网、总线式光纤结构组网三种方案。由于煤矿井下的环境错综复杂，延长距离较远，对于远距离的数据传输，传统的电气网络已经满足不了煤矿生产的要求，而只有光纤网络可以满足远距离数据传输，还能保持较高的传输速率。所以，从井下到地面数据传输选用总线式光纤专网组网结构方案，并采用读卡器采集汇总到电子标签的身份码数据，通过读卡分站对数据进行检查，确认无误后再进行向上传输。因此，运用物联网中的网络层进行数据传输的应用，不仅能实现应用功能，还可以进一步了解井下作业情况，快速实现煤矿企业自动化技术。
2.1输送机自动化控制
当前，我国高新技术发展迅速，自动化技术与系统设备正越来越多的应用于各领域。就煤矿企业来说，传统的运输系统已不适用与现代化的煤矿开采作业。对此，引入物联网技术，在煤矿主井内的输送机配备变频调速系统，以PLC完成对输送机的集成化控制。输送机控制系统采用Ethernet/IP网络，搭建中心站和多个控制站，其中控制站分别负责对不同生产单元内的输送机进行控制。系统中心站与主站之间使用工业以太网进行信息交互，安装冗余光纤，各控制站之间则使用双绞线电缆网络进行连接，搭建PLC控制器与网关间连通关系。如图2，为输送机主控程序。
2.2配电系统自动化控制
配电控制也是通过以太网进行控制，自动对变配电系统进行监控。保证各个单元用电的稳定性，会进行输入和输出电流的检测。保证煤矿设备运行时电压电流稳定，平稳进行开采工作。在人机控制界面，可以进行遥控控制、检修控制以及监测电流运行中的数据参数。防止电压或者电流输出过大引起事故，并且还会监测电路的数据参数。控制系统会自动把这些运行数据生成记录，生成系统的统计图表。以便以后进行维修时进行参考，有利于及时排查错误。
2.3排水系统自动化控制
排水控制系统分为两个控制点，一个控制点是主排水系统，另一个控制点是变电所控制系统。变电所是专门为主排水供电的，为排水系统提供动力。主排水系统靠排水泵进行运转，主要把矿井涌水及时地排到地面，为井下创造良好的工作环境，确保开采工作安全进行。通过排水泵和管路把水从涌水点排到盘区水仓，再通过盘区水仓的固定排水设备把水排到主水仓，最后，由主水仓排水设备把水排到地面。此外，自动化控制系统还在排水设备处安装了压力传感器，可以采集真实的排水数据。在主水仓也安装了相应的配备，测量水位计划排水。及时地根据数位来控制排水设备的工作，而且还有相关的备用方案。
2.4人员调配
在矿区内各出入节点位置安装RFID阅读器，自动读取经行工作人员信息或移动设备ID，将矿下人员活动信息传输至上位机，并存储至相应数据库中，对矿下工作人员状态做实时监控。系统自动统计某时段内某作业区内的人员数量，可掌握员工出勤情况，并结合目标区块具体作业需求进行人员调配。根据人员数据更新情况，可准确了解每个工作人员的矿下作业时间，合理开展交接班工作，避免人员长时间经历高强度作业而出现安全事故。此外，系统还可自动校正矿下工作人员行走路线，利用数据监控掌握其行动轨迹，并及时作出安全提醒，避免人员走错巷道。
3基于物联网煤矿综合自动化控制系统的应用
煤矿开采包含露天煤矿开采和地下煤矿开采，但是主要的开采还是以地下为主，由于煤矿开采是一项复杂的高危作业，其中也存在着较多的不稳定性，所以煤矿开采最为重视安全问题。如何在安全生产的前提下，保证煤矿的开采量和开采率，这是煤矿行业所追求的。现如今的煤矿安全监控采用的是紧跟时代潮流的物联网技术。首先将煤矿各种设备中安装可采集工作人员、自然环境、设施设备等信息的各类传感器设备，如可计算温湿度、人员位置、瓦斯等相关参数的传感器，再将这些装有传感器的设备安装在煤矿的各个层面中。其次，将这些传感器的各个节点与无线网相连接，实现它们之间的通信，将各个环节相连通，从而可实现对整个煤矿工作进程、各个开采环节，以及各安全方面的智能化监测和管理。然后，为提升整个系统的智能化水平，将与煤矿相关的各类管理应用软件工具应用在安全监控系统中，使得煤矿系统运行工作的管理方式更加人性化、更加智能和精确，提升生产安全性的同时，也提高了整个系统的生产效率。基于物联网的矿井监测系统的硬件部分由两部分组成，分别是人员定位和环境监测相关硬件部分。其中，从信号传输方向的角度，人员定位硬件系统又由三个子系统组成：一是负责采集信息并能够将采集到的信息进行无线传输的井下无线传感器网络定位子系统；再者是在定位子系统与地面监控子系统之间起到桥梁作用的传输子系统，该子系统可通过光纤以太网将井下采集到的信息输送给地面，并将处理信息反馈至底层；最后为地面监控子系统，其主要作用就是接收消息，并存储消息，最后将数据库中所存储的消息送给应用系统。应用系统的作用是处理分析这些消息数据，进行显示、统计等。也就是说这三子系统共同组成ZigBee无线传感网络。
4结束语
在本文笔者研究关于物联网背景下，对于煤矿综合自动化控制系统的相关分析。主要是希望煤矿生产可以更加安全和稳定，能在一定程度上实现可持续发展。提高煤矿企业对于矿井的生产管理和过程的控制水平，对于一些问题进行超前监控，避免安全隐患。
参考文献
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作者简介：霍子阳（1986-），男，蒙族，内蒙古赤峰人，本科，工程师。