物联网技术在露天煤矿企业中的发展与应用探析

物联网技术在露天煤矿企业中的发展与应用探析

刘长城

内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司 内蒙古锡林浩特市 026000

摘要：随着我国经济的快速发展，露天煤矿的机电自动化技术已经成熟；互联网技术亦有了长足的发展，互联网时代正走向物联网时代；网络带宽亦由4G正走向5G。在这样的时代背景下，物联网技术应与露天煤矿进一步融合，在降低露天煤矿企业的总成本、提高企业总效率、培养企业新时代人才等多方面发挥出更大的作用。因此，本文主要探析物联网技术在露天煤矿企业中的发展和应用，以便该技术更好的应用到我国露天煤矿事业中。

  关键词：露天煤矿，互联网，物联网，发展，应用

1概述

物联网(The Internet of Things英文简称IOT)，简单来讲是按照事先规定的协议，将万物相互联系,组成一个高度复杂的系统。概要包括感知层(由各类传感器构成，是采集信息的来源)、网络层(由各种网络、服务器平台等组成，负责传递和处理感知层获取的数据)与应用层(是物联网和用户的接口，对网络层处理后的数据通过各类终端进行远程监控与展示，并实现让人工与程序直接远程决策与控制，实现物联网的智能应用)。

在我国露天煤矿的开采过程中，物联网技术亦有广泛的应用。首先，该技术具有高可靠性、远程控制、易操作、可集控与智能化操作等特点；再次，该技术的数据传输的实时性大幅降低了人工从出发地到现场的时间滞后性，提升了人工决策效率；再次，该技术能够大量减少职工的低增值与不增值作业的作业量，降低职工的劳动强度，增加职工高增值作业的作业量，进而提高企业效率，为企业创造更大的经济效益。

2物联网在露天煤矿中应用分析

2.1感知层在露天煤矿中的建设与应用分析

感知层主要由微处理器、各种传感器、主控接口等组成。传感器时刻采集各种信号与信息数据，主控接口将收集到的信号与信息数据进行通信和处理，并传输至微处理器，微处理器则进一步处理主控接口通信和处理后的信号与信息数据，并交发射装置或接口将其发送给网络传输与处理层。

2.1.1图像信号采集器的具体应用。

在露天煤矿的生产过程中，为保障生产的高效性与安全性，故要求生产、安全、机电、技术等相关工作人员每班次均必须巡视日常作业现场与重点项目现场，具体巡视点包括：各铲位作业面、边坡、储煤场、集水坑、设备、其他临时作业地点等。各工作人员在巡视后依据各现场实际情况作出下一步的生产、安全、机电、技术等方面的工作安排。由于露天煤矿以上各作业点分散、平均每班巡视的往返距离长达60km，平均巡视时间约4h(每班8h)，按规定又必须双岗巡视，所以不难算出生产、安全、机电、技术等工作每班次仅巡视一项就至少需要8人、平均巡视总行车距离长达240km，燃油消耗约36L，总巡视工时约32h。而在以上时间中平均用于决策与管理的增值时间仅约1.5h，用于路程等不增值的时间却长达2.5h。

而通过在感知层布设图像信号采集器(如HD摄像头、无人机)等措施实时采集到现场作业图像，在配合网络层与应用层，工作人员获得实时现场作业图像，现场日常巡视工作量平均可减少70%，

2.1.2其他传感器的具体应用

1.在储煤场管理中，工作人员须每天巡视储煤场查看其自燃情况。但通过红外线热成像仪传感器实时监测储煤场煤堆温度情况，并通过网络将其传输给工作人员，供其第一时间决策并派出设备处理，可减少工作人员80%的现场巡视频次；2.在各蓄水平盘集水坑管理中，工作人员须每班依据水位的高低来启停水泵的抽水作业，因此每班至少巡视各集水坑2-4次，水位传感器可实时监控水位预警信息，并通过网络将其传输给工作人员，供其第一时间决策启停水泵的抽水作业，可减少工作人员90%的往返频次。3.转速、压力、振动、温度与湿度等各类传感器可实时监控设备运行参数，增加设备状态判断准确率，减少设备的过维修与欠维修状态。4.GPS传感器可实时感知设备与工作人员的位置，实现现场的资源优化配置。

2.1.3远程控制执行开关的具体应用

工作人员通过终端获得各类传感器传来的现场实时信号或信息数据，便决策是否需要开启或关闭相关开关来控制设备的开启或关闭。由于露天煤矿的特点，各作业点十分分散且距离远，工作人员必须驾驶车辆前往才能完成开关的开启或关闭，而到达作业现场后一个开启或关闭动作便完成了本次作业，作业增值量小，但却十分耗费人力物力。

2.2网络层在露天煤矿中的建设与应用分析

各类传感器在获得相应信号与信息数据后，主控接口与微处理器对其进行通信与处理后，需将该数据传输至服务器进行进一步的加工与处理。此时就需要建设网络层。

对于数据的传输，因无线传输信号易衰减，或与其他信号相互干扰，为保障安全，应优先考虑有线传输方式，具体可采用光缆或双绞线等方式；不具备有线传输条件的(如距离太过遥远、有线传输易破损、需要经常移动的工作面和特别监控点)等情况下，则需要进行无线传输，具体可采用WCDMA/GPRS、WiFi或Zigbee等无线传输方式，但此时应保障信号的衰减、信号干扰等问题在可靠、安全范围内。

解决传输方式后，最终要接入公司整体网络的传感器终端数量可能达到近百上千个，手持终端可能达到数十个，产生的数据量可达到TB，甚至PB级别。因此需要架设服务器中心来处理接收到的各类信号与信息数据；架设数据存储中心来统一存储各类数据，架设数据分析与信息共享中心，并引入大数据等先进工具来进一步挖掘数据的价值以便更好的信息展示与现场优化管理。

2.3应用层在露天煤矿中的建设与应用分析

现场的信号与信息数据在经过感知层采集以及网络层的传输与加工处理后要形成有价值的信息。因此应用层则重点在于“应用”，应用层应能够提供统一、易用、便捷的业务功能。主要包括：远程监控与远程控制等两大类功能。

远程监控功能具体包括：监控中心与手持终端可通过网络实时查看各传感器上传的实时参数(包括各视频图像信息、设备运行状态等)以及远程控制开关的状态等，实现可视化与信息共享、为工作人员做出实时决策提供依据。

远程控制功能具体包括：工作人员通过远程监控功能所做出的实时决策，须能在远程终端完成实时的调度和控制，实现现场优化管理、资源的优化配置。

3物联网技术在露天煤矿要解决的配套问题

物联网技术要想在露天煤矿中更广泛应用，则需要采购可靠性高、精准度、适合煤矿环境的质量合格的配套智能传感器与其他软硬件，以防止出现“两类错误”；建立健全信息采集系统，所有重要装置都连入实时网络；实现资源优化配置需要大量的实际数据，这需要一个长期的积累过程，不能政令强行命令；不能单纯发展物联网技术而忽视员工的主观能动性。

4结束语

物联网技术与露天煤矿企业的应用过程中虽然会存在许多问题，但该技术为企业创造的巨大的经济价值是非常可观的。例如仅通过本文的措施，物联网技术一年(按350天计算)便可为企业直接节省巡视工时平均约5500h，节省车辆里程平均约10万km，节省车辆燃油与维修费用平均约16万元。而随着物联网技术的进一步发展和物联网技术在露天煤矿企业中的进一步深入应用，物联网技术每年可为露天煤矿企业创造显性与隐性的资金价值可达数百万甚至千万元，企业中更多的员工将会从低增值或不增值的作业中解脱出来从事高增值的作业，提升企业的安全事故预防能力，逐步降低总成本、逐步提升总效率，最终提升露天煤矿企业的市场核心竞争力。

参考文献         [1]许小刚.王仲晏:物联网商业设计与案例［M］北京.人民邮电出版社，2017.

        [2]贾坤.黄平:物联网技术及应用教程［M］北京.清华大学出版社，2018.

        [3]刘少强:现代传感器技术-面向物联网应用(第2版) [M]北京.电子工业出版社,2016.

        [4]张飞舟: 物联网应用与解决方案(第2版)[M]北京.电子工业出版社，2019.