引言

　　煤礦安全生產(chǎn)水平的提升，能夠改善勞動環(huán)境,，減少煤礦安全生產(chǎn)中的各種不安全因素,，預(yù)防傷亡事故發(fā)生，從而確保煤礦生產(chǎn)運作的順利進行,。智能化運作作為煤礦安全技術(shù)應(yīng)用的熱點,，已經(jīng)逐步被應(yīng)用到煤礦的安全生產(chǎn)管理中。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著信息化建設(shè)的深入,，已成為世界各國經(jīng)濟科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一,，同樣也是我國信息技術(shù)創(chuàng)新的重點突破方向。物聯(lián)網(wǎng)是利用感知技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、人工智能及自動化技術(shù)，并集成應(yīng)用,，建立起一個人與物對話的智慧世界,。

　　煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)是繼數(shù)字煤礦、自動化煤礦等概念后的升華,，本文基于煤礦安全生產(chǎn)實際情況,，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能煤礦應(yīng)用模型，然后對模型中的系統(tǒng)關(guān)系進行分析,，最后給出了智能煤礦的完整架構(gòu)圖,，從而實現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)視并控制煤礦安全運作的全過程,。

　　1我國煤礦企業(yè)智能化建設(shè)中存在的問題

　　雖然我國煤礦安全生產(chǎn)已取得了很大的進步，但是與國外比較,，總體水平還比較低,，煤礦先進技術(shù)的應(yīng)用還有較大差距，特別是信息化產(chǎn)品的應(yīng)用,，仍需要進一步的提高,。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國已經(jīng)逐步得到應(yīng)用，但是經(jīng)過對煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析,，發(fā)現(xiàn)其中存在著很多的問題,。主要問題如下：

　　缺乏統(tǒng)一的標準和接口。現(xiàn)有的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)各成體系,，并沒有統(tǒng)一的接口及標準,，從而使得系統(tǒng)之間沒法正常通信，數(shù)據(jù)漏報,。

　　缺少共享平臺,。不能夠為第三方提供統(tǒng)一的接入平臺。

　　學科交叉研究不夠,。地質(zhì),、水文、災(zāi)害機理,、系統(tǒng)集成等多學科的研究融合深度不夠,。

　　應(yīng)用層面的信息融合缺失。各個應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息融合及聯(lián)動,、決策融合缺失,。

　　缺乏泛在的感知網(wǎng)絡(luò)。缺乏統(tǒng)一的地下無線覆蓋感知網(wǎng)絡(luò),，地下存在著很大部分的感知盲區(qū),。

　　設(shè)備落后及老化。感知元件單一,，設(shè)備落后,，不能適應(yīng)復(fù)雜的井下環(huán)境。

　　聯(lián)動效率低下,。在煤礦事故發(fā)生以后,，省及地方聯(lián)合應(yīng)急效率低下，搶險救災(zāi),、安全救護及捜救效果差,。

　　2煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系模型設(shè)計

　　針對上述問題，本文提出了一種煤礦安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng),，其設(shè)計共分為四個層次,，分別是感知與控制層,、數(shù)據(jù)集成層、管理決策應(yīng)用層,、信息展示層,，具體設(shè)計如圖1所示。

　　感知與控制層作為傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)研究的熱點,，相對其他層次已經(jīng)比較成熟,。感知與控制層一共設(shè)計了四個系統(tǒng)，分別是安全系統(tǒng),、生產(chǎn)系統(tǒng),、供電系統(tǒng)和生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。安全系統(tǒng)包括安全監(jiān)測,、井下排水,、通風,、防滅火,、束管監(jiān)測、瓦斯抽放,、人員考勤和人員監(jiān)控,；生產(chǎn)系統(tǒng)包括工作面、提升系統(tǒng),、皮帶系統(tǒng),、供壓系統(tǒng)、水處理,、選煤廠鍋爐房,、井下降溫及給水系統(tǒng)；供電系統(tǒng)包括地面與地下供電,；生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)包括無線通信系統(tǒng),、調(diào)度通信系統(tǒng)、信息監(jiān)控系統(tǒng)和大屏幕顯示系統(tǒng),。

　　數(shù)據(jù)集成層是新型煤礦物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字化集成中心,，主要由工業(yè)級實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫組成。工業(yè)級實時數(shù)據(jù)庫包含了數(shù)據(jù)分析,、聯(lián)動控制策略庫,、故障診斷庫和專家?guī)欤魂P(guān)系型數(shù)據(jù)庫主要包含管理基礎(chǔ)庫,、組織機構(gòu)庫,、業(yè)務(wù)標準庫和專家知識庫。

　　管理決策層作為企業(yè)的智能管理層,，分為生產(chǎn)智能分析和商務(wù)智能分析兩部分,。生產(chǎn)智能分析中心主要運作包括計劃目標管理,、物資管理、運銷管理,、工程項目管理,、能源管理、機電設(shè)備管理,、通風設(shè)計分析和安全管理,；商務(wù)智能分析中心主要運作包括全面預(yù)算管理、財務(wù)管理,、人力資源管理,、固定資產(chǎn)管理、煤質(zhì)管理,、精細化管理,、生產(chǎn)調(diào)度管理和三維數(shù)字開采管理。

　　企業(yè)展示層主要是通過企業(yè)展示網(wǎng)絡(luò)來展示企業(yè)的相關(guān)信息,。

　　煤礦物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的自上而下的四個層級分工明細又相互協(xié)作,，各個層級間共用同一的數(shù)據(jù)倉庫，并通過工業(yè)以太網(wǎng)和企業(yè)管理網(wǎng)實現(xiàn)聯(lián)通,。

　　3煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系架構(gòu)設(shè)計

　　通過對煤礦物聯(lián)網(wǎng)體系模型的研究,，已經(jīng)構(gòu)建了比較完整的物聯(lián)網(wǎng)智能體系。結(jié)合煤礦實際情況,，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的信息采集,、識別與協(xié)同、信息融合,、預(yù)警,、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，設(shè)計出了一個比較完整的煤礦物聯(lián)網(wǎng)信息架構(gòu)體系,，其完整的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖2所示,。

　　圖2所示的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架圖在集成礦山“三個感知”核心（即感知環(huán)境、感知人員,、感知設(shè)備）的基礎(chǔ)上,，融入了生產(chǎn)監(jiān)控與管理決策系統(tǒng)，并在云服務(wù)平臺的基礎(chǔ)上,，將安全智能分析（包括物資管理,、生產(chǎn)管理、工程項目管理等）和商務(wù)智能分析（包括人力資源管理,、財務(wù)管理等）完美地結(jié)合在一起,，在很大程度上提高了礦山整體的智能化運作。

　　在此煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系架構(gòu)設(shè)計中,，要求：煤礦系統(tǒng)各類信息都能夠融入骨干網(wǎng)絡(luò)進行傳輸,；針對各個監(jiān)控子系統(tǒng)建立虛擬的專用網(wǎng),，從而保障各個子系統(tǒng)能夠相對獨立的運作；建立一個統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)的多子系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng),，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸各科室及局部中心數(shù)據(jù),；可實現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的有效控制；系統(tǒng)具有熱插拔結(jié)構(gòu),、模塊化,，進而實現(xiàn)煤礦的不間斷生產(chǎn)、維修,、維護,；系統(tǒng)進行統(tǒng)一的編程組態(tài)，降低煤礦用戶對專業(yè)知識的要求,，提高系統(tǒng)應(yīng)用效率,；建立豐富的網(wǎng)絡(luò)診斷和管理功能，以便于對故障進行分類和設(shè)備維修等,。

　　4煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系建設(shè)的主要內(nèi)容

　　通過以上對煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系模型及架構(gòu)的研究,，可以確定煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系主要建設(shè)內(nèi)容包括井下傳感器感知系統(tǒng)、設(shè)備健康感知系統(tǒng),、災(zāi)害感知系統(tǒng),、感知網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng),、感知礦山信息聯(lián)動系統(tǒng),、生產(chǎn)監(jiān)控指揮系統(tǒng)、運銷管理系統(tǒng),、人力資源系統(tǒng),、專家決策系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)等,。在系統(tǒng)結(jié)果圖的基礎(chǔ)上,，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，分析研究得各主要建設(shè)子系統(tǒng)關(guān)系如圖3所示,。

　　5煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系技術(shù)研究的新方向

　　在最新的信息技術(shù)發(fā)展政策及措施的指引下,，通過研究構(gòu)建起來的煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系在感知、傳輸,、共享,、處理、應(yīng)用等領(lǐng)域都取得了一定的創(chuàng)新型研究成果,，為提高煤礦物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)的創(chuàng)新能力鞏固了基礎(chǔ),。

　　在本文的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，在日后的實際應(yīng)用中,，需注意四個方面的研究,。

　　首先要提升感知技術(shù)水平,，加強人工智能技術(shù)的應(yīng)用，通過把模式識別等智能技術(shù)與傳感器技術(shù)的結(jié)合,，提高礦山感知的可靠性,、準確性及合理性。

　　其次要推進傳感技術(shù)的突破,，從而實現(xiàn)高并發(fā),、大容量、多元化信息的傳輸,，以提高傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載能力,，進而實現(xiàn)煤礦物聯(lián)網(wǎng)在礦山各系統(tǒng)中的真正應(yīng)用。

　　然后要加強處理技術(shù)的研究,，以解決復(fù)雜,、異構(gòu)物體間的連接方式和信息的交互處理難題，在智能工業(yè),、智能商務(wù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,。

　　最后就是需鞏固共性基礎(chǔ)研究，使物聯(lián)網(wǎng)更好地應(yīng)用到企業(yè)的安全生產(chǎn),、精細及動態(tài)的管理中去,，提高生產(chǎn)與業(yè)務(wù)的創(chuàng)新，以實現(xiàn)礦山各系統(tǒng)的智慧,。

　　6結(jié)語

　　本文通過對煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系模型設(shè)計,，清晰地展示煤礦物聯(lián)網(wǎng)智能體系的結(jié)構(gòu)關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上指導煤礦物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的構(gòu)建,。本方案將系統(tǒng)工程技術(shù),、信息技術(shù)、感知技術(shù),、智能技術(shù),、計算機技術(shù)、控制理論技術(shù)等融合到物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中,，從而為智慧礦山的建設(shè)奠定了豐富的理論技術(shù)基礎(chǔ),，最終提高了礦山智能化建設(shè)的科學性、安全性及先進性,，加快我國新型智慧礦山建設(shè)的進度和步伐,。