基于物联网的煤矿安全监控系统
基于物联网技术的智慧矿山分析
78 /矿业装备 MINING EQUIPMENT基于物联网技术的智慧矿山分析1 物联网智慧矿山概述物联网又被称为传感网，借助红外传感器、全球定位系统以射频识别等技术，根据协议连接特定设备与互联网，在交换信息的基础上，保证实现智能化识别、定位、监控及管理。
智能矿山主要以矿山数字化为基础层，系统可以精准采集煤矿企业的开采数据，并进行网络传输、精准集成以及可视化展现，属于信息技术、通信技术、3S 技术以及物联网技术的总集成。
矿山智慧系统主要包括基础网络平台、矿山工业自动化系统、安全监控系统、矿山数据库、地理信息可视化集成平台以及生产技术管理系统等，保证了煤矿企业的安全高效开采。
2 煤矿智慧矿山关键技术2.1 系统跟踪技术为了提高煤矿井下开采的安全性，应利用系统跟踪技术进行实施跟踪与动态监控。
受通信技术等因素的影响，煤矿企业无法及时解决井下开采问题，此时井上工作人员则可以利用智慧矿山的动态监控与实施跟踪技术处理，提高了开采效率。
同时，还可以在井下开采风险预测工作中应用此技术，以降低煤矿开采事故的发生几率。
比如在煤矿开采期间会遇到炸药、雷管等危险用品，通过实时监控可以保证安全开采。
且监控工作分为两部分，一是运输设备的实时监测，包括轨道车及无轨胶轮车等；二是运输环境的实时监测，实现动态控制。
在检测井下运输掘进环境与跟踪情况时，工作人员主要利用以下技术展开，一是本文分析了物联网技术下智慧矿山的建设，指出了构建的关键技术与网络架构，其中感知层收集相关数据信息，网络层传输数据，并在应用层进行分析，以实时监测矿井下的开采状态。
通过使用智慧矿山系统，可以更好的分析设备的运行状态，并进行动态监控，在远程修复故障的基础上，保证煤矿的开采效率。
□ 张慧明 山西西山煤电贸易有限责任公司 山西太原 030053GPS 技术，又被成为全球定位系统，使用时更多与GIS 技术联用，以将信息及时传递至井上开采过程，实时监控井下目标。
露天煤矿智能安全监控及运输调度方法研究
露天煤矿智能安全监控及运输调度方法研究摘要：随着现代科技的不断发展，露天煤矿的开采工艺不断升级，在保证安全开采基础上，露天煤矿智能运输调度系统能对生产过程中产生的海量数据进行分析处理并给出最优调度策略。
为了提高煤炭企业的经济效益和社会效益，需要对露天煤矿进行智能化管理，在此过程中，可以采用多种技术手段来实现对露天煤矿的安全监管与运输调度工作。
关键词：露天煤矿；智能安全监控；运输调度基于物联网的露天煤矿远程智能监控系统及运输调度系统，通过物联网、云计算、大数据等技术实现矿区和车辆实时监测可视化管理，实现车辆轨迹跟踪及车辆状态信息采集，并可根据需求随时启动预警模式。
露天煤矿在我国煤炭工业发展中占有重要地位，在一定程度上决定着我国能源供给结构，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，露天煤矿开采工艺不断升级。
一、露天煤矿概述我国是世界上最大的煤炭生产国，煤炭产量占世界总开采量的1/3以上。
露天煤矿占有重要地位，它的开采对煤炭资源品质、能源储备、环境保护等方面都有很大影响【1】。
露天煤矿安全监测监控系统是实现矿山安全生产的重要技术手段。
近年来，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，在露天煤矿智能运输调度平台中集成了诸多智能化设备和控制系统，以实现车辆运行实时监控、车辆位置跟踪、路径规划以及矿区路况监测等功能。
通过数据分析系统实现对车辆运动状态和数据记录管理，利用大数据技术对矿区内车辆运行状况进行分析，为车辆调度提供决策支持。
采用无线通信技术与GIS系统相结合，形成移动端、网页三屏显示模式，在保证数据安全的前提下实现信息共享，同时还可以利用物联网技术建立多层次立体化监测体系，通过传感器对矿区内环境、设备状态等进行实时监测，通过移动端APP可实时监控调度中心的运行状况。
二、露天煤矿智能安全监控（一）露天煤矿矿用卡车监控系统设计露天煤矿矿用卡车是露天煤矿生产的重要设备，其在生产作业过程中需要频繁地移动，所以对矿用卡车的行驶速度和车辆在各区域之间的行走距离等参数进行采集。
基于物联网技术的煤矿安全监测系统
基于物联网技术的煤矿安全监测系统随着现代化的进步，煤炭工业的规模越来越大，煤矿安全问题日益凸显。
矿山的自然环境复杂，人员管理和安全保障极为复杂，一旦出现事故后果不堪设想。
因此，如何通过技术手段来提升煤矿的安全管理成为了煤炭行业需要思考和解决的问题，基于物联网技术的煤矿安全监测系统应运而生。
一、物联网技术在煤矿安全监测中的应用1. 传感器技术物联网技术在煤矿安全监测中的核心技术是传感器技术。
传感器可以在煤矿采区埋设，可以检测火灾、瓦斯泄漏、岩层变形等条件。
当监测点发现异常信号时，那么就立即向数据存储节点发送信号，这样就会触发报警，实现了煤矿监测的实时响应。
2. GPS定位技术由于煤矿内部地形复杂，有许多危险的地方，在发生紧急情况时，定位是关键。
数据采集器上的GPS芯片可以记录矿工的活动轨迹或记录地下火灾的爆发位置，从而提供定位信息。
3. 云平台技术物联网技术的优势之一是可以搭建云平台实现数据的存储和处理。
各个监控点和数据采集器上的信息可以上传到云平台进行统计分析，云平台也可以为煤矿提供较为准确的预警系统。
二、基于物联网技术的煤矿安全监测系统的作用1. 实现实时监测煤矿是一个危险场所，传统的安全措施难以满足煤矿安全监控的需求。
基于物联网技术的煤矿安全监测系统应运而生，可以实时监测煤矿内部环境状态，提供更加智能化的监控系统，从而可以有效检测煤矿内部的危险，提高煤矿的安全性能。
2. 提高安全管理的效率传统的安全管理由于存在许多缺点而无法全面覆盖煤矿安全问题，且存在很多人为因素。
而基于物联网技术的煤矿安全监测系统可以实现全过程的数据监测和管理，保证了煤矿管理的全面性和科学性，提高了管理的效率和精度。
3. 实现无人巡检煤矿通常是一个人力密集型行业，巡检是必不可少的一项工作，但同时也是高风险的工作。
基于物联网技术的煤矿安全监测系统可以实现无人巡检，减少了矿工工作的风险和疲劳，提高煤矿安全工作的效率和准确性。
三、基于物联网技术的煤矿安全监测系统在实际应用中的问题1. 安全性问题不管哪一种监控系统，都不能保证完全安全。
煤矿监控系统方案
煤矿监控系统方案1. 简介煤矿作为一种危险性极高的工业环境，需要定期监测各种参数以确保工作场所的安全性。
煤矿监控系统旨在通过监测和分析煤矿环境中的各种参数来提供实时的安全预警和管理能力。
本文将介绍一个煤矿监控系统方案，该方案将运用现代传感器技术、云计算和物联网技术，以实现全面的煤矿安全检测和管理。
2. 系统架构煤矿监控系统包括以下组件：•传感器网络：部署于煤矿中的传感器网络用于收集各种环境参数数据，如温度、湿度、气体浓度、风速等。
•数据传输系统：将传感器数据传输到系统中央服务器，可以使用有线或无线的方式进行。
•中央服务器：接收和存储传感器数据，并进行实时的数据处理和分析。
•数据可视化界面：用于展示煤矿的实时环境参数数据和安全预警信息。
•安全预警系统：通过实时监测和分析数据，触发相应的安全预警信息，如声音警报、短信通知等。
•数据存储和分析：将传感器数据存储到数据库中，用于后续数据分析和挖掘。
3. 系统工作流程1.传感器网络实时采集环境参数数据，如温度、湿度、气体浓度等。
2.数据传输系统将采集到的数据传输到中央服务器。
3.中央服务器接收并存储传感器数据。
4.数据处理和分析模块对传感器数据进行实时处理和分析。
5.数据可视化界面展示实时环境参数数据和安全预警信息。
6.安全预警系统通过实时监测和分析数据，触发相应的安全预警信息。
7.数据存储和分析模块将传感器数据存储到数据库中，并进行后续的数据分析和挖掘。
4. 技术方案4.1 传感器网络传感器网络采用无线传感器网络（WSN）技术，部署在煤矿中的关键位置，用于收集环境参数数据。
传感器节点采用低功耗的无线传输技术，可以实现长时间的自主工作。
4.2 数据传输系统数据传输系统利用煤矿内部的有线或无线通信网络，将传感器数据传输到中央服务器。
可以使用无线传输技术（如蓝牙、Wi-Fi）或有线传输技术（如以太网）。
4.3 中央服务器中央服务器用于接收和存储传感器数据，并进行实时处理和分析。
物联网在煤矿安全生产中的应用
（ 大部分煤 矿安全监测监控设备 落后且老化 ．不 ３）
即煤矿企业、市级分控中心、省级监控中心，以 “ 分级
收稿 日期 ：２ １ － ７ Ｏ ０ Ｏ ０一 ２
监管 ，分级 响应 ”的机 制 ，搭 建煤 矿安全 生产 的物联 网
知层 、网络层 、应 用层 ，如图 １ 所示。 感 知层 主 要 由 传感 器 组 成 。将 传感 器 检 测 到 的数
（ 煤 矿 井下 作业 远 离地面 ，地形 复杂 、环 境 恶 １】
劣 ．与 地面人 员 间沟通不便 、不 及时 ，地 面人 员难 以及 时动态掌握井下人员的分布及作业情况 ； （ 煤矿事故 发生后 ，抢 险救 灾 、安全救护 的效 率 ２） 低 ，搜救效 果差 ；
题。
３ 煤矿 安全生产物联系统方案设计
针对 以上 问题 ，本 文提 出一种 煤矿安 全生产 物联 系
统 ，按照 统一规 划 、统 一部署 、统 一管理 、统 一接 口与
பைடு நூலகம்２
忽视 ，主要有以下问题 ：
可国
我 国大多数 煤矿 安全监 测监控 系统存 在 的问题不 容
标 准的要 求进行 设计 。其设计 分成 三个层 次 。分 别是感
备 开停 等运 转情况 的适 时监测 、分析 和 控制 ，同 时将 以上监测 数据通 过公
架构 ，实现煤矿安全 生产 的监控监 管。网络层 包括 ：１】 矿井 监控数 据 的上传 ；２） 煤矿企 业 的数据 专线 ；３） 省 监控 中心 以及 煤炭集 团、市分 控 中心 的宽带 数据专线 。
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瓦斯抽采智能监控系统设计
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基于物联网的煤矿安全生产监管平台研究
（ 1） 由于现有的提升机监控系统、视频监控系统、 大巷运输系统、主 通 风 机 监 控 系 统、压 风 机 监 控 系 统、 中央泵房监控系统、瓦斯监控系统等系统相对独立，信 息不能在各 系 统 间 共 享，缺 少 智 能 决 策 系 统。 在 对 现 有煤矿安全生 产 监 控、监 管 系 统 的 基 础 上 提 出 新 的 煤 矿安全生产 监 管 平 台，建 立 新 的 模 型。 新 的 模 型 要 符 合信息共享、需求驱动，打破传统安全生产监控及监管 瓶颈。
2012 年第 5 期
205
基于物联网的煤矿安全生产监管平台研究
张玉军1 ，邵纪峰2
（ 1． 淄博矿业集团有限公司 许厂煤矿，山东 济宁 272000； 2． 济南东之林智能软件有限公司，山东 济南 250000）
摘 要 该文对煤矿安全生产应用物联网技术的必要性进行阐述，并对煤矿物联网技术进行探讨，对煤矿安全生产监管平台进行研究和设计， 以 J2EE 为平台架构技术进行桌面和移动监管平台设计，移动监管平台以手持设备为硬件载体，做到固移融合网络，实现矿井上下一体监管。 关键词 物联网 安全生产监管 手持设备 中图分类号 TD646 文献标识码 B
* 收稿日期： 2012 － 03 － 26 作者简介： 张玉军（ 1963 － ） ，大专毕业，工程师，现任职于淄博矿
业集团许厂煤矿。
人员等的传感器构成，例如，风速、风量、温度、转速、振 动、电流、电压等传感器，甲烷、CO、CO2 、O2 、钻孔应力 等传感器，跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器。这些 传感器在地面和井下构成一个庞大的传感器网络［3］。
许厂煤 矿 构 建 了 煤 矿 安 全 生 产 物 联 信 息 监 管 平 台，将物联 网 技 术 应 用 到 煤 矿 安 全 生 产，将 传 感 器 技 术、通信技术、分 布 式 计 算 技 术、控 制 技 术 与 现 代 化 采 矿技术紧密结 合，动 态 地 获 取 相 关 信 息 并 实 现 安 全 生 产过程的可靠控制。
基于物联网感知的煤矿安全监控信息处理方法研究
基于物联网感知的煤矿安全监控信息处理方法研究一、综述随着现代工业生产的快速发展，安全生产问题日益受到重视。
煤矿作为我国的主要能源基地，其安全生产尤为重要。
传统的煤矿安全监控方式存在诸多弊端，如监测手段单数据分析困难等。
为了提高煤矿安全水平，本文将对基于物联网感知的煤矿安全监控信息处理方法进行研究。
物联网技术在全球范围内得到了迅速发展，其在煤矿安全监控领域的应用也逐渐成为研究热点。
物联网技术通过传感器网络实时采集煤矿生产现场的各种信息，实现对煤矿安全状况的实时监测和预警。
基于物联网感知的煤矿安全监控信息处理方法不仅提高了煤矿安全监控的效率和准确性，还为煤矿安全管理提供了更加全面、实时的数据支持。
在煤矿安全监控领域，物联网技术的应用已经取得了显著的成果。
通过在矿井内布置各类传感器，实现对煤矿环境参数（如瓦斯浓度、温度、湿度等）的实时监测；通过人员定位系统，实现对矿工位置的实时追踪和管理；通过远程控制技术，实现对矿井设备的远程启停和故障诊断等。
这些技术的应用有效降低了煤矿事故的发生率，提高了煤矿的生产效率。
基于物联网感知的煤矿安全监控信息处理方法仍面临一些挑战。
如何有效地处理和分析大量的实时数据，以提高煤矿安全监控的准确性和可靠性，是目前研究的重点之一。
如何在保证实时性的不影响煤矿的正常生产，也是需要考虑的问题。
如何将物联网感知技术与大数据、人工智能等技术相结合，以实现更加智能、高效的煤矿安全管理，也是未来的研究方向。
基于物联网感知的煤矿安全监控信息处理方法在提高煤矿安全监控水平和效率方面具有重要意义。
随着技术的不断进步和应用范围的扩大，相信会有更多的创新和实践出现，为煤矿安全生产提供更加坚实的技术保障。
1. 煤矿安全监控的重要性与挑战随着经济的快速发展，煤炭作为我国的主要能源之一，其需求量逐年攀升。
煤矿生产过程中存在着大量的安全隐患，矿工的生命安全面临着严重的威胁。
煤矿安全监控显得尤为重要。
保障矿工生命安全：通过实时监控煤矿生产过程中的各项数据，可以及时发现潜在的安全隐患，从而采取相应的措施确保矿工的生命安全。
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基于物联网的煤矿安全监控系统
作者：甘庆华何智华
来源：《山东工业技术》2015年第15期
摘要：针对我国煤矿安全事故时有发生的现状及煤矿监控系统中存在的主要问题进行了研究，提出了基于物联网的煤矿安全监控系统。
先对物联网的基础理论进行了研究，再对煤矿安全物联网监控系统进行了架构，最后进行了系统设计，有一定的实用价值。
关键字：物联网；煤矿监控；信息系统
1 引言
作为我国国民经济以及社会发展的基础，煤炭在我国的一次性能源的生产和消费中所占的比例分别是 76%和 69%。
根据预测得知我国的煤炭生产和消费到 2020 年仍将占到我国总体一次性能源生产和消费的 60%左右的比例，到 2050 年的时候仍将占到 50%以上的比例煤矿开采是我国重要的传统产业，煤矿的安全运作对其起到了保证及推动的作用。
根据相关统计，近五年来全国煤矿共发生了 1340 起一次死亡人数在 3-9 人的重大事故，每年平均发生270起，在全国各类重大安全事故起数中所占的比例是12%；发生 218 起一次死亡人数在 10 至 29 人的特大事故，每年平均发生 44 起，在全国各类特大事故起数中所占的比例是 36%；发生 43 起一次死亡 30 人以上的特别重大事故，每年平均发生 9 起，在全国各类特别重大事故起数中所占的比例为的 59%。
可见如何构建基于物联网的煤矿安全监控系统具有重大意义。
2 煤矿安全物联网研究现状
国外对物联网的应用研究起步较早，其取得研究成果也较为丰富，比如在 20 世纪末，加拿大国际镍公司的研究员针对煤矿地下采矿设备的遥控指挥问题，研究设计了一种获取地下数据的装置，命名为“Horta”，该成果可通过激光陀螺仪对井下环境的扫描生产三维结构图，实现对矿井挖掘、运输等活动的远程控制。
美国加州大学伯克利分校的Doherty等人在2000年针对煤矿物联网系统中人员定位问题，通过研究提出了凸规划定位算法，该算法通过将节点定位问题转化为凸约束优化问题来计算位置坐标，其定位精确度比较高。
澳大利亚工业研究所在2002 利用虚拟建模语言研究了提出“矿井数据四维可视化”概念，并开发出了一个矿井的四维可视化平台，该平台实现了矿井地球物理、地质等数据的图片化展示，进而形成了矿山的虚拟环境。
美国 Rabaey J 等人在 2002 年针对物联网 RFID 射频技术中的定位问题提出 Robust position 定位算法，该算法引入了置信度来提高定位的精确性，但是该算法在系统的实际应用中需要较长的覆盖时间。
美国宾汉顿大学计算机系统研究室通过对物联网接口协议的研究，在 2005 年前后分别提出了物联网系统中的各类协议标准，进而规范了物联网设计的相关标准。
3 煤矿安全物联网监控系统架构
基于物联网的煤矿安全监控系统主要是由 3 个层面组成。
主要包括了感知层，具体说就是信息采集与施用层；传输层，就是数据信息的传输层；应用层，也就是各类信息的管理应用层。
最底层的感知层主要包括各类传感节点，主要功能是对煤矿的瓦斯含量、空气湿度、煤矿粉尘和生产计量等数据信息进行采集；而传感层的主要功能将各类传感节点采集的数据信息通过传输网络传输到应用层上；而应用层主要是提供煤矿安全管理中应用的各类管理应用软件，主要是完成对各类数据信息的存储和处理，分析以及应用。
下面将基于上诉的网络架构，结合我国煤矿安全物联网应用中的问题，在上文需求分析的基础上，对煤矿安全物联网模型进行设计。
煤矿安全物联网监控系统是利用物联网技术，把与煤矿各类与环境、设备、人员等有关的传感器，比如瓦斯、人员识别、湿度、计量设施等传感器，装备在煤矿的开采、利用、安全监控等层面里，然后将各类传感器节点连接到系统中的无线网络和互联网，从而实现了煤矿企业安全管理工作与煤矿开采各环节的整合。
接着将各类煤矿管理应用工具同时融入到这个物联网系统，用更加精细、动态和智能的方式管理煤矿生产，提高煤矿生产的效率，进一步改善煤矿安全生产条件，促进煤矿企业的整体信息化水平的提高。
通过以上分析，煤矿安全物联网监控系统总体结构可以分为三个层次，分别是感知与控制层、信息集成层及管理决策应用层，结合企业需求分析，这里将在三层基本结构的基础上，加入信息展示层，作为企业的门户系统。
4 煤矿安全物联网监控系统总体设计
煤矿安全监控系统的软件系统需要保证各类异构信息能够在一个统一开放的平台的运行，其中各类异构信息主要包括了设备、环境、人员、管理等信息，这些异构信息能够在这个系统顺利的联通及共享，进而使得各个不同功能的软件系统有序、协调的运行。
软件系统需要实现的主要功能包括：信息资源的分类与采集、系统设置维护、数据检索及统计、专题数据服务引擎与接口，以及三维建模分析，具体功能如下。
（1）系统设置维护。
系统的设置维护需要对用户与权限进行管理、对操作日志进行管理、还需对数据字典与编码管理，以及数据备份等。
（2）信息资源分类采编。
信息资源的分类与采编主要实现数据录入与采集表单、图档的上传下载、信息的分类编码功能。
（3）数据检索统计。
数据的检索统计功能主要包括了数据的综合检索、数据的统计分析、图档综合检索与数据与图档下载。
（4）三维建模分析。
三维建模分析主要包括了三维建模引擎、三维图形显示和三维建模分析计算这几大功能。
（5）专题数据服务引擎与接口。
专题数据服务引擎与接口模块的主要功能包括了作业监督与调控、安全监测、以及 ERP 与 OA 接口。
5 总结
本文在对通过分析国内外物联网研究现状及物联网在我国煤矿安全监控系统应用现状的基础上，指出了我国传统煤矿监控系统中存在的问题，以及我国煤矿安全物联网监控系统目前的缺陷。
然后在此基础之上结合物联网技术，设计出了相对完善的煤矿安全物联网监控系统，并给出了其详细的硬件设计和软件设计。
作者简介：甘庆华（1976--），男，重庆人，研究方向，物联网应用方面的开发工作。