郑传雨
新汶矿业集团孙村煤矿信息队
内容摘要：随着科学技术快速发展，物联网技术日新月异。煤矿自动化和物联网结合,可以预先感知人员情况、设备故障等,不仅能提高煤矿企业的生产效率,还能为今后的煤矿现代化发展奠定基础。本文根据煤矿井下的实际生产情况,分析和探讨通过煤矿综合自动化与煤矿感知物联网技术相融合，实现现代化煤矿企业自动化,提高煤矿生产效率,促进企业的发展。
关键词：煤矿自动化；物联网技术；探析
引言:随着互联网技术的发展,在煤矿生产中自动化已经成为必不可少的程序，但是各种问题随之而来。由于人们对煤矿自动化理论概念的认识不够深入，再加上工人对自动化技术应用能力的欠缺，因此在煤矿开采中也导致了煤矿自动化的系统的作用没有得到发挥。
1 煤矿自动化技术的应用现状
煤矿综合自动化是指根据预设的数据参数、利用先进的电子机械设备进行煤矿生产的运行和监视操作，优化并减少施工人员数量，有效地提高生产效率。随着煤矿自动化技术与物联网技术的相结合，利用二者的多功能性、网络化及智能化的特征，促使它们的技术在煤矿生产领域中的应用推动采煤技术的发展。采煤技术也在向高产量、高效率、安全性强、减少人员的方向发展，而煤矿企业生产也逐渐由传统的分散型、人工型生产的模式转向现代化的集成化、聚集化、自动化和无人化的方向发展。
2 物联网技术在煤矿生产中的应用
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。
3 煤矿自动化在生产中所出现的问题
现如今，我国煤矿企业中所应用的自动化大多采用的是三层架构及两大基础平台。传统的矿井下的监控系统和工作情况都是通过自动化模型而实现的，接入成熟的物联网技术，迅速地使煤矿生产质量和管理效率有效提升。但是，经过近几年对煤矿自动化的应用，从中也发现了一些问题，最主要的就是在风险管控和生产监控中所发生的问题。
3.1 标准建设的欠缺
在煤矿自动化建设的初期，没有利用好网络平台进行对自动化的标准建设和规划，更忽视了平台软件服务商供给的上层控制中心的平台建设，这样就会导致煤矿自动化不能实现多种科学研究服务的开放性系统。
3.2 多视角感知性的欠缺
就目前情况来看煤矿自动化的感知系统是由子系统集合而成的，也就是说执行器和传感器没有构建成一个优化的系统、而是被控制在子系统范围内，没有改变传统的感知手段，也没有合理利用传感和微机电化的集成传感器，导致信息的衔接不完善，欠缺多视角的感知性。
3.3 只重视硬件集成、而忽视了软件集成
就目前情况来说，煤矿自动化的三层构架和两大基础平台，它们的理论模型已经彻底融合到煤矿自动化系统构建中，由于实际情况下我们只重视构建硬件网络的输送平台，而不关注软件输送平台，进而导致了硬件应用和软件应用不能相融在一起、并且出现系统封闭现象，不能完全展示煤矿系统自动化的力量。如今的自动化系统只是一味地注重单一的网络传输，没有实现信息透明化，每个生产系统底层接收的数据都是没有改变的，其原因是由于上层控制中心没有一个合理的数据平台支撑，不能将井下的信息综合利用起来。
3.4 缺乏感知网络的覆盖
由于煤矿井下的面积较大，所以就会导致无线网络的覆盖盲区增多，不能有效地确定煤矿井下的工作情况和危险源。运用电缆连接的传感器的方法都是属于集成式的监测手段，无法实现全方面控制和监测。目前的井下开采工作流动性比较大，并且很多关于工作方面的流动规范不明确、危险源不确定，都是只是凭借单一的传感器和执行器进行工作的，这样很难有效地覆盖和感知整个矿井下的区域。
3.5 欠缺应用层面的信息交融
由于缺少上层控制中心的数据管理平台，再加上煤矿企业只重视将各个子系统的链接硬件集成而忽视通用软件和行业应用软件等其它原因，进而导致了在井下的每个子系统都失去了联络和交融，也不能通过子系统进行智能的决策。只是把现有的各个工作角度的传感系统集中发送到井下系统中，实际上子系统只是实现了简单的网络交融。
以上五种因素的产生，导致缺乏煤矿自动化系统对物理矿山世界的感知性、缺乏多种科学角度的全方位服务、没有人、物、信息的相互交流，不能实现整个煤矿区域的盲区覆盖率。因此，要想彻底实现对煤矿的精确管理、实时情况的监控以及资源共享，就必须将感知物联网技术对煤矿企业自动化系统进行结合与补充。
4 有关煤矿感知物联网技术的组成要素
4.1 煤矿感知物联网技术的网络基础构架
煤矿感知物联网结构是由感知层、应用层、传输层和技术支撑层组成的，其中主要目的是为了数据平台的开发、完成对整个煤矿区域的管控和生产情况的监测，进而将整个煤矿汇总成一个有机结合体。由于煤矿感知物联网是通过把矿井下自动化系统和各个工作面的监控系统集成到煤矿感知物联网框架中，建设成一个统一的控制平台。
4.2 煤矿感知物联网的四大板块
煤矿感知物联网是由硬件平台、M2M应用平台、各种应用系统以及三大核心内容中的灾害、感知、设备感知和人员感知四大板块构成的。其中，硬件平台包含了千兆骨干网络和感知网络，并且具有开放性；而M2M应用平台是负责集成有关矿山管理和生产所有软件的。
4.3 煤矿感知物联网的功能板块
第一，是骨干网络。它包含了两个工业标准以太网：井上调动指挥中心的数据链路层和连接井下的高速数据传输链路层。在数据传输运行中集合多台信息服务器，并且配备相应的应用软件和子系统中硬件集成供给快速传输用的工业以太网设备。第二，是感知网。要想实现整个煤矿区域的无线网覆盖，就必须将每个工作角度和盲区安装无线传感器，并且将无线传感器与高速千兆工业以太网相衔接，保障每个煤矿区域都覆盖无线网络。第三，是人员安全意识感知。把下到井矿中工作的现有人员通过控制调度系统对入井人员数量的实时监控，还要将无线覆盖数据信息的终端里加上安全监测和定位系统，并且实时检测到工作人员是否有违规和超远等现象出现。第四，是设备运行感知。只要保证感知设备运行的正常工作状态，就能帮助传输系统实时监控井上和井下的工作情况，并且能实现减员增效的工作效率。第五，是灾难预先感知。要将井下一切的灾害现象进行预先感知,包括井下失火现象、开采严重导致塌陷现象、煤矿开采中瓦斯爆炸等，以免出现人员受伤事件发生。第六，是应用平台。其中分析煤矿区域的地理结构和井下的报警数据是应用平台之一，它还帮助检查矿山实时监控和地质活动的历史记录、历史数据，并且他实现对外来人员对系统的管控和操作。另外，应用平台还包含了gis矿山定位系统和平台还包含了gis矿山定位系统和3dvr软件。第七，是应用系统。它包含了办公自动化、应急方案管控、煤矿火灾的预警、煤矿安全隐患检查以及煤矿安全的管控等。
结束语：随着物联网技术标准的逐渐统一和技术的成熟，煤矿生产自动化和感知物联网不仅可以有效地改善目前煤矿自动化生产中所存在的问题，还能有效地补救煤矿综合自动化所存在的不足。因此，要想保障煤矿工作人员的安全，就必须要在煤矿自动化的基础上进行探索与观察架构煤矿感知互联网技术，进而实现预先感知，即灾难感知、设备感知、人员感知。所以，煤矿自动化与物联网技术是煤炭生产行业的必然需求，也是推动煤矿企业发展的必然趋势。