物联网技术在煤矿设备管理中的应用研究

物联网技术在煤矿设备管理中的应用研究

黄稳

合肥明信软件技术有限公司230088

摘要：近些年来随着我国经济的不断增加，对于煤炭能源产量增加的要求也在不断地提高，为此全国各大煤矿都在探索产能升级的方法。而利用物联网技术优化煤矿设备管理模式则是一种行之有效的产能升级的方法。为此本文将探讨物联网技术在煤矿设备管理中的应用。着重以煤矿电力变压器设备为研究实例，利用RFID定位技术设计一个基于物联网技术的煤矿设备管理系统以便快速定位与掌控变压器的位置以及状态，进而提升煤矿的营运效率。

关键词：物联网技术、煤矿、设备管理

一、前言

在面对日益竞争的环境现况，及日益恶化的国际经济局势，政府一直努力产业升级转型，并推动产业升级政策[1]。这些政策中，煤矿价格的制定常牵动到民生经济及工商发展。如何节省煤矿的营运成本并提高工作效率，减少库存一直是各大煤矿努力想要达成的目标[2]。就目前而言提高煤矿产能立竿见影的方法就是完善与优化煤矿设备管理模式，而近些年来飞速发展的物联网技术则给出了完善与优化煤矿设备管理模式的新思路[3]。煤矿设备管理工作中变压器管理是最繁琐也是最常需要处理的问题。管理变压器借出、归还、储存流程繁杂再加上变压器有相当的重量，增加了搬运以及盘点的困难度[4]。为此本文就以煤矿电力变压器设备为研究实例，将物联网技术引入到电力变压器的管理之中设计一个基于物联网技术的煤矿设备管理系统。该系统利用RFID定位技术快速定位与掌控变压器的位置以及状态，进而提升煤矿的营运效率。

二、系统设计方案

1、关键技术选型

（1）RFID定位技术

RFID无线射频识别是一种无线识别技术，它主要的原理就是利用微芯片可以储存信息，再利用无线射频的技术进行非接触式的传输沟通，用以识别、追纵和确认物品的状态，以方便物品管理时能快速掌控以有效的节省盘点时所需要的时间与人力成本。RFID的应用最早可追溯至第二次大战期间，在2003年就有学者提出Wal-Mart将藉由RFID与消费者更亲密，RFID的技术未来指日可待。在2005年时Wal-Mart要求其供货商使用RFID技术，此时RFID开始被广泛应用于物流上。除了国外有许多运用RFID于物流上的案例外，我国运用RFID的案例也是不胜枚举。如:灿坤将RFID运用于自动化仓储管理，经济部工业局将RFID应用于货架上，消防局将RFID运用在防救灾的资源管理上，海关更是将RFID应用于国际机场使之可自动查验快速通关。从RFID的广泛被运用我们可以得知RFID在仓储管理以及自动化的执行上有非常大的帮助，因此本研究利用RFID定位技术快速定位与掌控煤矿电力变压器的位置以及状态，进而提升煤矿的营运效率。

（2）XML技术

本课题所设计的基于物联网技术的煤矿设备管理系统在实际运行的过程中需要与煤矿现有的其他类型系统进行数据交互，而异构系统之间的数据交互往往是一个难以解决的问题，其主要原因就是不同的异构系统之间无论是数据结构还是数据的传输格式的设计都不尽相同，使得数据在进行传输的过程中容易出现各式各样的问题。为了解决上述难题，本课题主要利用XML技术对数据的传输格式进行规范操作。XML技术是一种类似于HTML的可拓展性技术，与HTML技术则不同，XML技术主要是用于规范不同网络协议之间的数据传输模式。通过规范异构系统之间的XML的数据传输协议与数据定义标准，以有效地规范数据的数据传输的格式，进而有效地解决基于物联网技术的煤矿设备管理系统在实际运行的过程中需要与煤矿现有的其他类型的系统存在着数据交互困难的问题。

基于物联网技术的煤矿设备管理系统采用XML技术实现不同网络设备分布式与集中式管理相结合的管理模式。该管理模式可以实现对系统网络中不同网络设备分配相应的普通网络管理者，然后再由处于顶层的中心网络管理者统一管理这些模块网络管理者。这种分布式与集中式管理相结合的管理模式一般都会拥有一个顶层的中心网络管理者，这个中心网络管理者管理着系统网络中各分模块。系统网络中各分模块之间主要是通过SNMP协议进行通讯的。实现方式主要有以下两种：（1）顶层的中心网络管理者将通讯的内容以XML格式进行封装并转换成SNMP请求，然后将SNMP请求发送给模块网络管理者。模块网络管理者响应请求之后将结果封装成MIB值反馈给顶层的中心网络管理者。（2）对于一些大型的管理系统往往利用SNMP协议设计一个用于通讯的网络管理系统。采用这种基于XML技术的分布式与集中式管理相结合的管理模式可以有效地解决不同设备之间的通讯问题，切实地提高系统的整体性能。

2、系统总体设计

本课题所设计的一个基于物联网技术的煤矿设备管理系统。系统的逻辑架构部分基于JavaEE框架进行研发，同时使用B/S架构，分为展示层、业务管理层、业务支撑层，以及数据资源层。展示层主要面向用户的页面展现，在表现层中，用户通过Web界面可以自由操作控制并向后台提出功能操作的请求，具体包含了系统主要功能的显示页面。业务层分为业务支撑层和业务管理层，业务支撑层将数据资源层的数据取出来，打包整理成相应的功能，业务管理层在业务支撑层的基础上对系统进行功能分块。数据资源层是最原始的数据库，因MySQL具有良好的适配性，所以采用了MySQL数据库。在数据库中主要存储了业务数据、用户数据、设备数据等多种数据。基于物联网技术的煤矿设备管理系统充分借鉴了B/S三层体系架构的设计思想，对于不同类型的网络模块进行独立规划设计，在两者之间设立的一个相对独立和隔离、具有高度安全保障的业务区域即安全交换区，用于对于外网流入的数据进行过滤，实现数据的安全传输与交互。安全交换区由应用服务器和数据库服务器两大部分组成。为了确保安全交换区域的数据安全，在该安全交换区域的外部设置了防火墙，以便在保证安全的基础上，可以将业务网络实现范围拓展到办公网络，同时也可以将业务网络的业务运行数据传送给位于办公网络的业务监控模块，合理地实现了生产与办公业务的有机融合。系统网络拓扑结构图如图1所示。

图1系统网络拓扑结构图

3、系统实现

基于物联网技术的煤矿设备管理系统有进料管理、检修管理、派工管理、盘点管理、权限管理以及个人资料管理等六个子系统。其各子系统之间的功能架构如图2所示。

图3系统流程图

系统的数据库主要是采用MySQL数据库进行实现。数据库设计主要是以变压器(Transformer)为主，串联进料(Feed)、检修(Overhaul)、派工(Dispatching)以及盘点(Transformer_Check)。变压器(Transformer)是用来记录变压器相关数据，每个变压器所装置的RFID卷标号码都是唯一的。进料(Feed)会记录进料的结果，且会关联到变压器(Transformer)数据表。检修(Overhaul)会记录检修的结果，且会关联到变压器(Transformer)数据表。派工(Dispatching)会记录派工的结果，且会关联到变压器(Transformer)数据表。盘点(Transformer_Check)会记录盘点的结果，且会关联到变压器(Transformer)数据表。员工数据表(Member)，记录员工的基本数据，且会关联到课别权限对照表(Member_Right)。

三、结语

本文以煤矿电力变压器设备为研究实例，将物联网技术引入到煤矿电力变压器的管理之中设计一个基于物联网技术的煤矿设备管理系统。该系统利用RFID定位技术快速定位与掌控变压器的位置以及状态，进而提升煤矿的营运效率。

参考文献：

[1]黄伟.物联网和大数据及云计算技术在煤矿安全生产中的应用研究[J].电子世界,2017(18):88-89.

[2]魏兴义.物联网技术在煤矿可视化管理的应用研究[J].现代工业经济和信息化,2016(20):82-83.

[3]杨毅.物联网技术在煤矿综合信息化建设中的应用分析[J].山东工业技术,2017(15):35-36.

[4]王玉斌.物联网技术在煤矿综合信息化建设中的应用研究[J].通讯世界,2016(1):4-5.