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[摘 要] 物联网因其广泛的应用前景，倍受学术界和工业界的关注。本文介绍了物联网的概念及体系结构，并展望了数字化煤矿的广阔前景。基于我国煤矿发展现状，把物联网技术应用到数字化煤矿生产监控中，实现了煤矿安全生产的数字化管理。以高产高效为目标，对煤矿生产过程中的各个环节进行监控，提高原煤生产效率，降低了煤矿管理成本。
[关键词] 物联网 数字化煤矿 生产监控
引言
在我国经济发展中，煤炭行业占据着举足轻重的地位，同时煤矿安全生产也关系到人民群众的生命和财产安全，各级政府也在不断地采取新措施来保证煤矿的安全生产[1]。随着物联网时代的到来,物联网技术同样可应用到煤炭行业，进而加快煤矿的数字化建设。本文将物联网技术应用到数字化煤矿生产监控系统建设中，以降本增效为目标，能够提升我国煤矿企业的数字化水平。
一、物联网的相关概念
1 物联网的定义物联网，是在“互联网”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。严格而言，物联网的定义是[2]：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
2物联网的体系架构感知、互联、智能是物联网存在的基础，因此学术界将物联网划分为三个层次：底层是用来采集数据的感知层；中间层是进行数据传输的网络层；最上层则是应用层。
物联网感知层能够获取真实世界中的数据，是物联网发展和应用的基础。通常，感知层包括数据的采集、近距离传输：首先通过传感器等先进的设备来采集数据；而后通过蓝牙、红外、现场总线等数据传输技术来传递采集的数据。
物联网网络层的基础是现有的通信网及互联网，是对现有网络技术的拓展，能够利用长距离有线和无线通信技术、网络技术等各种数据传输技术，把感知层采集到的数据信息可靠安全地进行传送，为数据在远端进行智能处理和分析决策提供强有力的数据支持。
物联网应用层是数字化信息技术与行业专业技术的深度融合，能够结合行业需求，进而实现智能化。应用层充分体现了物联网智能处理数据的特点，把感知和传输来的信息进行分析处理，并提供正确的决策，实现智能化的管理，为用户提供丰富的特定服务。
二、数字化煤矿的概念
“数字化煤矿”主要指利用计算机和各种网络技术来实现对井下设备的自动控制，同时把煤矿的井下环境信息、设备工况信息呈现在统一的网络平台上。调度室能够实时把握以网络为核心的物联网系统，构成数字化、网络化、模块化的新型煤矿生产监控系统。
建立完整的煤矿四维地理信息系统是实现数字化煤矿的基础。以此能够建立起精细的煤矿三维地质模型、二维电子矿图、井巷工程以及数字化地面物理模型，这样能够对煤矿按照时间顺序、空间顺序（地理位置）进行可视管理和透明管理。同时利用先进可靠的传感器和监控监测技术，管理地面的各种生产活动，动态的监控井下一通三防、机电运输、水文地测、采掘工程各种生产情况变化，进而能够实时的掌握煤矿的生产设施、生产进度的各项数据指标。
建设数字化煤矿，能够提高煤矿生产效率、增加安全系数、增强企业的活力与竞争力。煤矿数字化建设，也是资源调度、指挥决策、抢险救灾的重要手段，能大幅度地提高抗灾救灾能力。
三、物联网技术在数字化煤矿生产监控中的应用
煤矿安全生产关系到国家经济的发展和人民群众的生命财产安全。如何强化煤矿安全管理模式，实现管理的现代化、数字化已成为国内外煤矿企业关注的重点。基于物联网的全面感知、可靠传送、智能处理这些特点，将物联网技术应用于煤矿生产过程中，不仅能够提高煤矿的安全生产，同时也能推动其信息化、数字化发展。以下就物联网在数字化煤矿生产监控中的应用进行分析与展望。
1监控矿井环境煤矿的井下生产系统复杂、工作场所黑暗狭窄、采掘工作面随时移动、地质条件不断发生变化，这就要求对煤矿的生产环境进行准确的监控，主要包括对井下空气的监测、对井下设备的监测等。基于物联网的安全监控系统，主要用来监测空气质量以及设备的运行情况，具体来说就是对井下的空气中的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳浓度的监测，同时监控风速、温度等环境参数，并实时监控地面、井下的各种设备的开／停、馈电等状态，为煤矿生产提供实时的、连续的、远程的管理。基于物联网的安全监控系统，分为井下和地面两部分，井下部分利用各种设备来采集各种有效数据进行，然后传送到地面中心站；地面机房中心站主要负责接收从井下传输过来的数据，然后通过地面监控子系统对各种数据进行处理分析，以曲线、图形或报表等形式显示数据；并支持各种查询统计功能。
2 监控井下人员建立可靠实用的井下人员定位系统，提高对井下人员的监控和调度，增强发生事故时井下人员的快速反应能力，以改善煤矿的安全生产管理有着重要的现实意义，因此，基于物联网的人员定位系统应运而生。基于物联网的人员定位系统主要由无线信息采集网络和以太网有线网络组成。无线网络可以覆盖整个巷道，进行人员信息的采集和传输；有线网络主要进行数据在井上的传输和处理。基于物联网的人员定位系统工作原理为：识别卡由下井人员携带；读卡器通过发射天线发送一定频率的射频信号；读卡器和识别卡之间利用无线射频方式进行非接触双向数据传输。当识别卡进入读卡器的天线信号有效区域内时，读卡器对接收的信号进行解调和解码，然后通过工业总线传输到分站；分站通过采集读卡器传过来的识别信息，发送至地面传输接口或环网交换机，最后经数据采集程序处理写入数据库服务器。
3 监控生产环节煤矿的生产系统比较复杂，要实现对整个煤矿的实时监控，就也要关注煤矿的生产环节，这样就可以杜绝领导指挥与矿井实际生产情况相脱节的现象，实现了网络控制与矿井实际同步，真正推动了煤矿安全生产“物联网”的发展。基于物联网的数据上传系统，能够利用计算机网络、通信、数据库等技术，把煤矿监控系统采集的瓦斯数据和人员定位系统采集到的人员信息数据等传送到上级管理部门，以便建立上级部门与煤矿之间的联系。通过上传的各种数据，上级管理部门能快速地掌控下属各煤矿的生产情况及安全形势，实时预测煤矿的潜在危险，及时发现事故隐患并进行排查整改，为进一步的管理决策提供了强有力的实时监控数据支持。
基于物联网的工业电视监控网络系统，也是煤矿安全生产“物联网”重要组成部分。工业电视系统采用国内外先进的各种监控设备，在井下采煤面、煤仓、皮带机以及地面重要区域安装摄像头，将收集到的图像视频传输到调度室。利用工业视频监控系统，地面监控调度人员可以直接对井下的各个环节进行实时监控，及时发现问题及时解决。
本文主要介绍了物联网的相关知识，同时分析展望了数字化煤矿的应用前景，然后结合目前我国煤矿行业的发展水平，把物联网技术应用到数字化煤矿安全监控系统中。利用安全监控系统、人员定位系统、数据上传系统、工业电视系统等先进的物联网技术，实时监控煤矿井下生产中的各个环节，从而为生产指挥调度提供了有效的手段，也为各级领导监督指挥决策提供了重要的依据。
参考文献：
[1] 孙继平．中国煤炭工业技术委员会信息与自动化专家委员会2009工作总结和2010年工作安排，2010.2.
[2] 王保云．物联网技术研究综述[J]．电子测量与仪器学报，2009，23(12)：.
[关键词] 物联网 数字化煤矿 生产监控
引言
在我国经济发展中，煤炭行业占据着举足轻重的地位，同时煤矿安全生产也关系到人民群众的生命和财产安全，各级政府也在不断地采取新措施来保证煤矿的安全生产[1]。随着物联网时代的到来,物联网技术同样可应用到煤炭行业，进而加快煤矿的数字化建设。本文将物联网技术应用到数字化煤矿生产监控系统建设中，以降本增效为目标，能够提升我国煤矿企业的数字化水平。
一、物联网的相关概念
1 物联网的定义物联网，是在“互联网”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。严格而言，物联网的定义是[2]：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
2物联网的体系架构感知、互联、智能是物联网存在的基础，因此学术界将物联网划分为三个层次：底层是用来采集数据的感知层；中间层是进行数据传输的网络层；最上层则是应用层。
物联网感知层能够获取真实世界中的数据，是物联网发展和应用的基础。通常，感知层包括数据的采集、近距离传输：首先通过传感器等先进的设备来采集数据；而后通过蓝牙、红外、现场总线等数据传输技术来传递采集的数据。
物联网网络层的基础是现有的通信网及互联网，是对现有网络技术的拓展，能够利用长距离有线和无线通信技术、网络技术等各种数据传输技术，把感知层采集到的数据信息可靠安全地进行传送，为数据在远端进行智能处理和分析决策提供强有力的数据支持。
物联网应用层是数字化信息技术与行业专业技术的深度融合，能够结合行业需求，进而实现智能化。应用层充分体现了物联网智能处理数据的特点，把感知和传输来的信息进行分析处理，并提供正确的决策，实现智能化的管理，为用户提供丰富的特定服务。
二、数字化煤矿的概念
“数字化煤矿”主要指利用计算机和各种网络技术来实现对井下设备的自动控制，同时把煤矿的井下环境信息、设备工况信息呈现在统一的网络平台上。调度室能够实时把握以网络为核心的物联网系统，构成数字化、网络化、模块化的新型煤矿生产监控系统。
建立完整的煤矿四维地理信息系统是实现数字化煤矿的基础。以此能够建立起精细的煤矿三维地质模型、二维电子矿图、井巷工程以及数字化地面物理模型，这样能够对煤矿按照时间顺序、空间顺序（地理位置）进行可视管理和透明管理。同时利用先进可靠的传感器和监控监测技术，管理地面的各种生产活动，动态的监控井下一通三防、机电运输、水文地测、采掘工程各种生产情况变化，进而能够实时的掌握煤矿的生产设施、生产进度的各项数据指标。
建设数字化煤矿，能够提高煤矿生产效率、增加安全系数、增强企业的活力与竞争力。煤矿数字化建设，也是资源调度、指挥决策、抢险救灾的重要手段，能大幅度地提高抗灾救灾能力。
三、物联网技术在数字化煤矿生产监控中的应用
煤矿安全生产关系到国家经济的发展和人民群众的生命财产安全。如何强化煤矿安全管理模式，实现管理的现代化、数字化已成为国内外煤矿企业关注的重点。基于物联网的全面感知、可靠传送、智能处理这些特点，将物联网技术应用于煤矿生产过程中，不仅能够提高煤矿的安全生产，同时也能推动其信息化、数字化发展。以下就物联网在数字化煤矿生产监控中的应用进行分析与展望。
1监控矿井环境煤矿的井下生产系统复杂、工作场所黑暗狭窄、采掘工作面随时移动、地质条件不断发生变化，这就要求对煤矿的生产环境进行准确的监控，主要包括对井下空气的监测、对井下设备的监测等。基于物联网的安全监控系统，主要用来监测空气质量以及设备的运行情况，具体来说就是对井下的空气中的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳浓度的监测，同时监控风速、温度等环境参数，并实时监控地面、井下的各种设备的开／停、馈电等状态，为煤矿生产提供实时的、连续的、远程的管理。基于物联网的安全监控系统，分为井下和地面两部分，井下部分利用各种设备来采集各种有效数据进行，然后传送到地面中心站；地面机房中心站主要负责接收从井下传输过来的数据，然后通过地面监控子系统对各种数据进行处理分析，以曲线、图形或报表等形式显示数据；并支持各种查询统计功能。
2 监控井下人员建立可靠实用的井下人员定位系统，提高对井下人员的监控和调度，增强发生事故时井下人员的快速反应能力，以改善煤矿的安全生产管理有着重要的现实意义，因此，基于物联网的人员定位系统应运而生。基于物联网的人员定位系统主要由无线信息采集网络和以太网有线网络组成。无线网络可以覆盖整个巷道，进行人员信息的采集和传输；有线网络主要进行数据在井上的传输和处理。基于物联网的人员定位系统工作原理为：识别卡由下井人员携带；读卡器通过发射天线发送一定频率的射频信号；读卡器和识别卡之间利用无线射频方式进行非接触双向数据传输。当识别卡进入读卡器的天线信号有效区域内时，读卡器对接收的信号进行解调和解码，然后通过工业总线传输到分站；分站通过采集读卡器传过来的识别信息，发送至地面传输接口或环网交换机，最后经数据采集程序处理写入数据库服务器。
3 监控生产环节煤矿的生产系统比较复杂，要实现对整个煤矿的实时监控，就也要关注煤矿的生产环节，这样就可以杜绝领导指挥与矿井实际生产情况相脱节的现象，实现了网络控制与矿井实际同步，真正推动了煤矿安全生产“物联网”的发展。基于物联网的数据上传系统，能够利用计算机网络、通信、数据库等技术，把煤矿监控系统采集的瓦斯数据和人员定位系统采集到的人员信息数据等传送到上级管理部门，以便建立上级部门与煤矿之间的联系。通过上传的各种数据，上级管理部门能快速地掌控下属各煤矿的生产情况及安全形势，实时预测煤矿的潜在危险，及时发现事故隐患并进行排查整改，为进一步的管理决策提供了强有力的实时监控数据支持。
基于物联网的工业电视监控网络系统，也是煤矿安全生产“物联网”重要组成部分。工业电视系统采用国内外先进的各种监控设备，在井下采煤面、煤仓、皮带机以及地面重要区域安装摄像头，将收集到的图像视频传输到调度室。利用工业视频监控系统，地面监控调度人员可以直接对井下的各个环节进行实时监控，及时发现问题及时解决。
本文主要介绍了物联网的相关知识，同时分析展望了数字化煤矿的应用前景，然后结合目前我国煤矿行业的发展水平，把物联网技术应用到数字化煤矿安全监控系统中。利用安全监控系统、人员定位系统、数据上传系统、工业电视系统等先进的物联网技术，实时监控煤矿井下生产中的各个环节，从而为生产指挥调度提供了有效的手段，也为各级领导监督指挥决策提供了重要的依据。
参考文献：
[1] 孙继平．中国煤炭工业技术委员会信息与自动化专家委员会2009工作总结和2010年工作安排，2010.2.
[2] 王保云．物联网技术研究综述[J]．电子测量与仪器学报，2009，23(12)：.