基于物联网的煤矿安全生产监管平台研究

2 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。
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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。
（ 2） 传输层。传输层也就是通俗上说的网络层， 主要由铺设在 地 面、井 下 的 光 纤、网 络 交 换 设 备、光 电 转换设备、路由器、防火墙、服务器等组成，以及用来实 现无线网络覆盖的 WiFi 网络、Zigbee 网络或 3G 网络， 共同构建覆盖整个矿区的数据网络。
（ 3） 应用层。应用层是矿区综合信息化系统，包 括人员管理系 统、视 频 监 控 系 统、矿 区 应 急 指 挥 系 统、 调度系统等。
3 基于物联网的安全生产监管平台设计
3． 1 安全生产监管平台的设计 安全生产监管 平 台 是 基 于 物 联 网 的，物 联 网 是 系
统的基础，系统运行过程中的许多重要数据，全部依靠 物联网 进 行 提 供。由 于 现 有 的 井 下 监 控 系 统 以 及 RFID 技术都已非常成熟，所以在底层物联网部分，本 平台只是采用 现 有 的 硬 件，对 井 下 各 监 控 系 统 进 行 数 据集成，综 合 运 用 无 线 数 据 传 输 技 术、计 算 机 网 络 技 术、数据库技术、通 信 技 术、自 动 控 制 技 术 和 数 据 中 间 件等技术将各煤矿安全监控系统采集的井下瓦斯等安 全信息传输到安全生产监管平台上。一改以往领导指 挥与矿井生产相脱节的现象，实现矿井上下一体监管， 做到网络控制 与 矿 井 实 际 同 步，对 煤 矿 重 大 危 险 源 进 行实时监测，及时发现重大事故隐患，进行隐患排查和 动态跟踪，为进一步管理、决策做出有力的实时数据监 控支持。平台结构示意图如监测监控系统在济阳矿两个掘进工
作面应用，通过智能监测监控系统“十个不能，一个监 控”，规范了放炮整个流程，大幅度的降低了工作面的 放炮违章率，减少了放炮隐患，而且此监测监控系统方 便操作，可以全矿推广，进而真正实现全矿放炮管理由 “措施管理”到“本质安全管理”的飞跃，为从根本上遏 制消灭放炮事故隐患，实现安全生产提供可靠的技术 保障。
有人就终止作业，不能放炮。 （ 8） 工作地点可能有电，不能放炮。 通过接收工作 地 点 的 供 电 继 电 器 的 信 号，系 统 可
以实现供电时，发爆器闭锁，不能放炮。 （ 9） 工作地点风量不足，不能放炮。 （ 10） 存在其他安全隐患时，不能放炮。
3． 2 一个监控 矿山各级领导能够通过网络对放炮全过程进行实
参考文献：
［1］新汶矿业集团地质勘探有限责任公司． 山东省黄河北煤田靳家 井田勘探报告［M］． 2004 ［2］2011 版煤矿安全规程［S］．
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（ 2） 在确立新的安全生产监控及监管模型后，将 物联网应用于系统，把煤矿各种传感器采集的数据，统 一到一个大平台下，实时、完整、协调地分析这些数据， 对煤矿复杂的 环 境 进 行 全 方 位 监 控，管 控 煤 矿 生 产 中 的人、环境和设施。将提升机监控系统、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 进 行 无 缝 连 接，最后经过工 业 以 太 网 平 台 统 一 传 输 到 应 用 层 上 进 行统 一 的 管 理，实 现 矿 井“采、掘、机、运、通、水 ”等 生 产环节的信息化、自动化和安全化。
（ 3） 物联网及现代传感器、芯片技术的发展，可以 解决煤矿遇到 的 安 全 监 控 及 管 理 瓶 颈，利 用 各 种 传 感 器，监测井下的工作环境、设备、人员的状态，并且为保 障煤矿的安全 生 产，需 远 程 监 控 井 下 的 设 备 的 工 作 状 态。但由于监控 系 统 都 是 在 特 定 场 合 下 工 作 ，无 法 实 现固移融合网络，做到随时随地监测井下环境，为此要 研究适合井下 使 用 的 手 持 式 智 能 终 端，此 终 端 必 须 具 有联网功能，能够方便将井下的各系统进行集成。
1 煤矿物联网技术
物联网是以感 知 为 目 的，实 现 人 与 人、人 与 物、物 与物全面互 联 的 网 络，是 泛 在 传 感 器 网 络 的 延 伸。 其 特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息， 结合各类通信 网 进 行 信 息 的 传 送 与 交 互，采 用 普 适 计 算技术对信息 进 行 分 析 处 理，从 而 提 高 对 物 质 世 界 的 感知能力，实现智能化的动态决策和控制［1］。
物联网从技术架构上可分为三层： 感知层、网络 层和应用层，感 知 层 的 主 要 功 能 是 识 别 物 体，采 集 信 息，网络层负责传递和处理感知层获取的信息，应用层 是物联网和用户的接口，实现物联网的智能应用［2］，煤 矿物联网在技术架构上划分为如下三层结构：
（ 1） 感知层。感知层设备由大量感知环境、设备、