煤矿安全生产物联网系统
物联网在煤矿安全生产中的应用研究
ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｈ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｌｉ ａ ｚ ｉ ｎ ｇ ｐ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ・
旧现象 极为 普遍 ；大 多数 乡镇 煤矿几 乎 找不 出一 台
仍不能满足煤矿安全生产 、灾害预警、应急救援等
需 求 。主 要 原 因 在 于 瓦 斯 、水 、火 、顶 板 、煤 尘 “ 五 大灾 害 ” 以及 放炮 、运 输 、机 电等 事 故威 胁 着 煤 矿 安全 生产 。煤 矿井 下潮湿 、有 淋水 、巷 道空 间 狭小 、巷 道弯 曲和分 支 ，因此 ，用于地 面 的物联 网 技 术 和设 备 ，难 以（ 甘肃 民族 师范学 院，甘肃 合作 ７ ４ ７ ０ ０ ０ ）
物联 网在煤矿 安全 生产 中的应用研 究
【 摘
要］ 对煤矿企 业生产现状进行分 析 ，找 出煤矿 事故发 生的原因 ，引入 物联 网技 术 ，并指
出物联 网相关技术在煤矿安全 生产 中意义 重大，提 出 了将 物联 网应用 到煤矿 工作人 员、大型设备 、矿
第ｌ ８卷 第 ２期 （ 总第 １ １ １期） ２ ０ １ ３年 ４月
煤
矿
开
采
Ｖ ｏ １ ． １ ８ Ｎ ｏ ． ２（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ Ｎ ｏ ． １ １ １ ）
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ２ ０１ ３
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。
煤矿安全管理信息系统与物联网的融合
３ 结束 语 本 文重点讨论 了物联 网技术在煤 矿应急 救援指
挥中的应用 ， 为 深入应 用 物联 网技 术进 行 了一 次有 益的尝试 ， 鉴 于煤 矿安全生 产实 际情 况 ， 煤矿 企业应 进一 步加强矿 物联 网技 术 的应用 ， 实 现建立 本 质 高 效性矿 井的 目标 。
ｄ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
一
１ 物联 网概 述
１ ． １ 物 联 网的 概 念
个 巨大网络 ， 物 联 网是 在互联 网基础 上延 伸 和扩
展 的网络 ， 其 用户 端延 伸 和扩 展到 了任 何物 品 与物
品之 间进 行 信 息 交 换 和 通 信 。物 联 网 是 一 个 比
【 参考文献】
［ １ ］ 刑雨． 基 于 物 联联 网技 术在 应 急 救 援 中的 应 用
应急救灾指 导方 案 。通 过 ３ Ｇ通讯 手段 传达 应急 救
灾指令 。
通过短信平 台或 电话平 台， 指 挥 中心 把救 灾 信
息发送到相应人员手机 ， 指导应急救灾。
地面的 ３ Ｇ技术与 Ｇ Ｐ Ｓ技术结合 ， 为矿 山应急 救
援 工作在 地面部分提供 可视化 的导航 功能。
Ｉ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｔ 更为庞大 的 网络。在这 个 网络 中 ， 系统 可 以 自动地 、 实时地对物体 进行识 别 、 定位 、 追踪 、 监 控并
物联 网（ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｏ ｆ Ｔ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ ） ， 是指 将 各种 信息 传
感设备和装置与互联 网、 无线专 网结合起来形成 的
，
ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆｅ ａ ｔ ｙ ，ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
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 。
２ 年２ Ｉ ７ 叠期ｌ ， ０第 １ 蔫 ４ ０ 鏊 ４ 叶
基于物联网的煤矿智能体系设计
基于物联网的煤矿智能体系设计作者：刘东来源：《物联网技术》2013年第09期摘要：依据安全生产的实际要求，在分析了煤矿智能系统建设现状的基础上，结合物联网技术设计了一种煤矿的智能体系架构。
该设计旨在覆盖煤矿安全运作的各个环节，从而建立完整、安全、高效的智能系统，为煤矿企业建立物联网系统提供参考。
关键词：物联网；煤矿；安全生产；智能体系中图分类号：TP393；TD76 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）09-0061-040 引言煤矿安全生产水平的提升，能够改善劳动环境，减少煤矿安全生产中的各种不安全因素，预防伤亡事故发生，从而确保煤矿生产运作的顺利进行。
智能化运作作为煤矿安全技术应用的热点，已经逐步被应用到煤矿的安全生产管理中。
物联网技术随着信息化建设的深入，已成为世界各国经济科技发展的战略制高点之一，同样也是我国信息技术创新的重点突破方向。
物联网是利用感知技术、网络技术、人工智能及自动化技术，并集成应用，建立起一个人与物对话的智慧世界[1]。
煤矿物联网智能系统是继数字煤矿、自动化煤矿等概念后的升华，本文基于煤矿安全生产实际情况，提出了基于物联网的智能煤矿应用模型，然后对模型中的系统关系进行分析，最后给出了智能煤矿的完整架构图，从而实现动态的监视并控制煤矿安全运作的全过程。
1 我国煤矿企业智能化建设中存在的问题虽然我国煤矿安全生产已取得了很大的进步，但是与国外比较，总体水平还比较低，煤矿先进技术的应用还有较大差距，特别是信息化产品的应用，仍需要进一步的提高。
物联网技术在我国已经逐步得到应用，但是经过对煤矿监控系统的现状分析，发现其中存在着很多的问题。
主要问题如下：（1）缺乏统一的标准和接口。
现有的煤矿监控系统各成体系，并没有统一的接口及标准，从而使得系统之间没法正常通信，数据漏报。
（2）缺少共享平台。
不能够为第三方提供统一的接入平台。
（3）学科交叉研究不够。
地质、水文、灾害机理、系统集成等多学科的研究融合深度不够。
应用物联网技术促进铜川市煤矿安全生产
应用物联网技术促进铜川市煤矿安全生产作者：兰占涛来源：《物联网技术》2013年第06期摘要：指出了传统煤矿企业面临的安全问题，给出了基于物联网技术的智能矿山解决方案，并结合考察感受，总结了物联网技术应用于煤矿安全生产的优势。
最后，为铜川的煤矿安全生产提出了建议。
关键词：物联网；煤矿企业；安全生产；“感知矿山”0 引言煤矿安全生产，关系到人民群众的生命和财产安全。
由于煤炭生产系统复杂，工作场所黑暗狭窄、人员集中、采掘工作面随时移动，加之地质条件差，在生产中不断出现新情况和新问题，如不及时采取相应的有效措施，可能会导致重大灾害事故，这些给安全工作带来了极大的困难。
近年来，由于政府对煤炭生产技术的重视，铜川市煤矿安全生产形势呈现逐年好转，但与其他地方相比仍有一定差距，安全形势亦不容乐观。
如何利用先进的信息技术手段，扼杀煤矿事故，提高煤矿的安全生产水平，成为目前摆在我市煤矿监管部门和煤炭生产企业面前的一道难题。
1 物联网技术与“感知矿山”为了更好地推进铜川市煤炭产业的可持续发展和社会的稳定，信息化将成为其必然选择。
目前，由于资金、观念等因素的制约，铜川市煤炭行业数字化进程缓慢，企业数字化装备缺乏，管理手段落后，安全问题尤为突出。
为了改善煤炭工业这种落后的安全监测及管理手段，必须引入新的技术进行改造。
物联网技术是当前大家公认的首选技术。
传统煤矿管理信息系统一直是将物理基础设施和信息基础设施分开，物联网概念的引入打破了传统的思维模式。
对煤矿安全生产而言，在物联网时代，人员、设备、矿井基础设施等将借助物联网技术形成一个互相通信、互相协同的整体，从而实现智能高效的矿山安全生产管理。
物联网概念为建立煤矿安全生产与预警救援新体系提出了新的思路和方法。
物联网就是“物物相连的互联网”，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络。
其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。
通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器及信息传感设备，按约定的协议，把任何物品和互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络称为物联网。
面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业的应用
面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业的应用摘要:介绍了自动化的物联网技术的主要优点,指出煤矿行业在实现了机械化、自动化之后,发展面向生产自动化的物联网技术是建设现代化矿井的必由之路。
面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业的应用,将使矿井人员的安全得到保证,将使煤炭行业的经济效益得到明显提高。
针对我国煤矿生产技术落后的现状,提出了面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业应用的方案和建议。
关键词:自动化煤炭工业物联网1 物联网技术与我国煤炭生产现状概述随着国家对矿山安全的重视程度不断加强,矿山企业在各种安全监控、生产自动化系统方面的投入逐年加大,对保证矿山的安全和正常生产起到了重要作用。
由于我国煤炭储存条件复杂,煤矿自动化水平低,井下用人多,生产安全监控系统采用的技术比较落后,功能单一,使得生产成本高,安全形势不容乐观。
“物联网”概念的问世,打破了煤炭生产行业生产自动化和安全保障技术发展的传统思维。
过去的思路一直是将物理基础设施和信息基础设施分开。
对煤矿安全生产而言,在“物联网”时代,各类传感器、电缆、电气设备、钢筋混凝土等将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,基于物联网可以对煤矿复杂环境下生产系统内的人员、设备和基础设施实施有效的协同管理和控制。
物联网为建立煤矿安全生产与预警救援新体系提出了新的思路和方法。
物联网技术支持下的煤炭生产自动化,在生产组织和流程方面将会发生明显的变化,具有以下的特征:将矿山地理、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息全面数字化,将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、信息管理等与现代采矿及矿物加工技术紧密相结合,构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络,动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程。
2 煤炭生产安全监控的物联网技术及其实现从煤矿安全监控方面看,基于物联网技术的煤炭生产自动化是在实现综合自动化的基础上,实现三个方面的物联网。
物联网知识：物联网技术在煤矿安全方面的应用
物联网知识：物联网技术在煤矿安全方面的应用随着物联网技术的不断发展和应用，煤矿安全问题已经得到了很好的解决和控制。
目前，物联网技术一直在成为煤矿安全的重要应用。
这篇文章就煤矿安全环境下物联网技术的应用进行深入探讨。
一、煤矿安全现状及挑战煤矿作为一种非常重要的能源资源，对于国家的能源战略起着至关重要的作用。
煤矿生产是一个危险的行业，生产过程中往往会涉及到极高的风险因素，这就给煤矿的安全生产带来了极大的挑战。
据统计，煤矿属于我国高危行业之一，长期以来煤矿事故频发、灾害时有发生，已经成为一大难题。
2019年，全国共发生煤矿事故52起，死亡88人，比前一年下降11.1%。
尽管煤矿安全事故总体呈现出明显下降趋势，但依然没有得到根本的解决。
二、物联网技术在煤矿安全方面的应用物联网技术作为一种新兴技术，在煤矿安全生产方面提供了全新的解决方案，同时也打破了传统煤矿安全监测手段的局限性。
物联网技术在煤矿安全方面的应用主要涉及到以下几个方面：1、煤矿智能监测系统煤矿智能监测系统是一种基于云计算、物联网技术的智能化监测系统，它可以实现实时监测和感知对煤矿生产安全有影响的因素。
其中，通过使用智能传感器和智能控制器等设备，可以实现煤矿内部各种数据的监测，如温度、湿度、有毒气体浓度、瓦斯浓度、风速等。
同时，这些监测数据可以实现实时上传至云端系统中进行显示和处理，利于实时监管和掌握实时信息。
2、物联网传感器技术在煤矿中的应用物联网技术的传感器技术在煤矿中同样也得到了广泛的应用。
传感器可以快速地检测出煤矿中各种因素，包括有毒有害气体的浓度、温度、压力、湿度等。
传感器可以通过连接物联网，将数据传输至云端，可以根据实际安全情况进行应急调度。
3、智能识别与控制技术物联网技术的智能识别与控制技术也可以实现对煤矿内部各种环境数据进行精确分析和控制。
这可以保证煤矿安全生产中各种因素保持稳定状态，在特殊情况下给予预警提示，及时进行煤矿的紧急处置。
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School of Information and Electrical Engineering China University of Mining and Technology
物联网定义：
传感网就是物联网，传感网是从技术角 度上讲的，物联网则是从产业和用户的角 度讲的。 互联网实现的是信息共享；通信网络实 现的是信息传输、沟通；而物联网实现的 是信息获取、信息感知。从这个角度来说， 物联网与通信网、互联网的区别在于，一 个是感知的，一个是
组
3DVR远程控制平台 远程操作人员 无线交换机 地面工业 以太网 3G网络 地面 井下
数字矩阵
无线收发器 井下工业 以太网 网关 视频网关 各类子系统 接入网关
光纤 防爆型视频 服务器 防爆交换机 无线收发 装置
顺槽控制器 （本地协同控制器）
本安型无线交换机
信号采集器
标准化:共性平台+应用子集
“多样化应用场景与规模化制造技术的矛 盾”被刘海涛(无锡物联网技术研究院院长，1998 中国科大毕业）定义为物联网产业发展“瓶 颈”，刘海涛表示“传感网应用子集标准 化”将解决这一矛盾。 “依照“共性平台+应用子集模式”，
该架构将主导物联网产业发展，“在 共性平台之上，为应用子集提供支撑； 由第三方负责维护应用子集平台，为 用户提供差异化服务”。
研究必要性
矿山系统是一个复杂的、动态的、开放的巨大的系统。各个组成部 分之间相互影响、相互制约。Mine system is a complex, dynamic, open and large systems. the interaction between the various components, checking the other. 构建面向煤炭行业的异构的物联网络体系，形成标准，能解决安全 生产高效综采面的协同问题、煤矿井下重大灾害的预警问题和矿井 灾害的有效搜索等迫切需要解决的问题。 Construction of the coal industry for the heterogeneous network system objects together to form a standard, can solve the safe production and efficient mechanized mining face of synergy, a major coal mine disaster early warning, and mine disasters, such as the urgent need for an effective search problems
矿山安全生产物联原型系统
生产调度与监测监控技术：实现对矿井提升、 运输、通风、排水、矿物加工过程等系统及 设备的智能化集中监控； 矿山安全监控系统及环境监测技术：岩体破 坏、有毒有害气体、火灾等环境，地压灾害 防治微震系统； 矿山综合通讯技术； 资源与开采环境可视化建模与评价技术；
Host Information Management System
Physical interface zone
Application commands and responses
Internet +
物联网结构（RFID）
Actuators ID + Additional Item-attendant data Sensory data carriers* Interrogator / Gate way device Networked data carriers Interrogator / Gate way device Physical interface zone Interrogator / Gate way device
Interrogator / Gate way device
Host Information Management System
backbone communications and Networks
Passive RFID data carriers and UID
Actuators
Interrogator / Gate way device
原型平台子系统
矿井无线通信与组网 生产装备控制系统 矿井安全生产监控系统 矿井人员定位 矿井微震监测系统 矿井三维GIS灾害预警系统 煤矿井下复杂环境无线音视频传输系统设计 与开发 矿井安全决策、综合联动控制技术
物联网基本结构
Actuators
Internet of Things - at its most basic level…
研究内容
①
②
③ ④ ⑤
煤矿安全生产物联网络体系结构 煤矿复杂环境物联协同网络关键技术 矿井实时三维定位及灾害预警平台 矿山安全生产物联原型系统 物联网在煤炭行业应用的标准和建设示 范工程
煤矿安全生产物联网络体系结构
融合宽带无线技术和传感器技术，基于煤 矿光纤冗余无线工业以太环网骨干网络， 构建有线/无线混合结构的物联网系统， 实现复杂环境下生产网络内的人员、机器、 设备和基础设施的协同管理和控制。 研究高效工业以太网与宽带无线传输技术 和大规模异构协同组网技术，构建适应矿 井安全监测实时、可靠的新一代有线和无 线混合的物联信息传输网络。
无线摄像头
关键技术(共性技术)
煤矿复杂环境安全信息感知、采集技术 煤矿复杂环境物联网实时传输控制技术 信息融合、识别与联动、协同技术 煤矿复杂环境物联网络安全生产、预警、 灾后重构再生技术
矿井实时三维定位及灾害预警平台
实现井下工作人员、井下移动设备的三维 定位,实现井下巷道工作环境的各种参数 (如温度、湿度、井巷通风风速、有害气 体含量等)的实时监测, 分析实时监测数据,预警井下数据异常区 域,防止灾害发生,分析灾害发生位置、原 因及发生时井下人员、移动设备等信息, 为灾后救援工作提供有价值的决策参考.