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煤矿自动化和物联网技术探讨 　　摘要：结合了实际生产及作者多年的矿山工作经验，总结出现有的矿山综合自动化的缺陷，缺乏多角度的感知手段、泛在感知网络的缺乏、忽视软件集成、重视硬件集成、应用层面的信息融合的缺乏、没有结合多种科学角度、标准建设的缺乏。并通过分析，在原有的煤矿综合自动化的基础上建设了煤矿感知物联网，实现了人员感知、设备感知、灾害感知。大大提高了煤矿企业的生产效率，为今后的煤矿现代化建设奠定了理论基础。 　　关键词：感知物联网 信息集成 矿山综合自动化 　　0.引言 　　随着煤矿综合自动化在矿井应用的深入，逐渐暴露出了一些问题。人们对综合自动化理论模型的认识不足及知识结构的局限性导致了煤矿自动化系统没有发挥其最大的作用，对相关的功能和概念没有明确被指明。通过物联网和自动化相结合在煤矿企业的应用，极大响度的弥补了自动化的不足。本文将结合井下生产的实际情况，阐述在煤矿综合自动化基础上结合煤矿感知物联网来保障和提高矿山生产，实现煤矿企业现代化。 　　1. 煤矿综合自动化暴露出的问题 　　通过文献可以看出国内绝大多数煤矿企业在应用自动化方面都采取了3层架构及2大基础平台。这一煤矿综合自动化模型改变的传统的井下监控系统和工作面生产相互独立的状态，实现了网络集成化，同时也大大提高了生产及管理效率。但通过多年的自动化实例分析，也发现了一些矿山综合自动化尤其是在风险预警和生产监控上所暴露出的问题。 　　（1）缺乏多角度的感知手段 　　目前的矿井综合自动化感知系统属于子系统集成，即执行器和传感器没有构建成灵活实用的逻辑系统而是被约束在一个子系统内，传感手段陈旧，分布式传感和微机电化集成传感器没有被用到，信息融合不好，缺乏多角度的感知性。 　　（2）泛在感知网络的缺乏 　　感知盲区很大，没有做到无线覆盖整个井下工作面。利用电缆直接连接工作面传感器的方式都属于集中式的监测，不能做到分布式控制和监测。当前的井下开采工作流动性很大，而且很多工作面的流动规则、危险源都不能确定。所以只凭单一的传感器和执行器不能有效的覆盖和感知这个矿区。 　　（3）忽视软件集成、重视硬件集成 　　虽然矿山综合自动化的3层构架和两大基础平台的理论模型已经贯彻到煤矿自动化网络建设当中，但实际情况确是重视硬件网络传输平台的搭建，忽视了软件平台。所以硬件和软件不能有机结合，系统不开放，无法发挥自动化系统的最大力量。现有的自动化系统往往只重视了单一的网络传输，貌似实现了信息透明，实际上在上层控制中心没有合理的数据平台支持，只是将来自底层的数据原封不动的传输给各个生产系统，没有将井下心里综合利用起来。 　　（4）应用层面的信息融合的缺乏 　　上层控制中心的数据管理平台的缺乏以及煤矿企业忽视软件集成、重视硬件集成导致了井下各个子系统失去了联动性和融合性，同时也没有来自系统的智能决策。而只是将各个工作面的传感器系统汇总到井下子系统中，然后子系统进行了简单的网络融合。 　　（5）没有结合多种科学角度 　　地质、测量、水文、采矿、安全、监测监控、通信、计算机、智能信息处理、管理等多学科交叉研究才能实现煤矿信息化。由于上层控制中心缺乏统一开放的软件平台，使得这些学科不能在统一的平台上开展研究，各个学科的研究成功以及知识帮助也没法统一的开展。由于矿山综合自动化系统的缺陷，这种平台很难实现。 　　（6）标准建设的缺乏 　　煤矿综合自动化没有被合理的应用的一个重要原因就是在自动化建设初期没有对建设标准进行规划和强调。往往都是自动化网络集成商参与施工和平台建设，忽视了平台软件服务商所提供的上层控制中心的支持平台建设，这样矿山综合自动化不能成为一个多科学研究服务的开放性系统。 　　由于以上六点原因，使得矿山综合自动化系统缺乏对矿山物理世界的感知性，缺乏多科学角度的服务，不能进行人、物、信息相互交流，不能实现整个矿区的无缝信息覆盖。所以要利用煤矿感知物联网来对综合自动化系统进行补充，实现对煤矿生产实时的监控、精确的管理和资源共享。 　　2.感知煤矿物联网 　　（1）基础网络构架 　　煤矿感知物联网分为三层结构：感知层、传输层以及应用层。感知煤矿物联网是将井下各个工作面的监控系统、自动化子系统集成到感知煤矿物联网体系中，并架设统一的控制平台，从而实现对整个矿山的生产监测、控制管理，以及实现数据平台的开发，将整个矿山综合成一个有机体。煤矿感知物联网网络构架如图1所示。 　　（2）煤矿感知物联网的功能模块 　　1）骨干网络。物联网的骨干网络分为两个工业以太网：井上调度指挥中心的工业以太网和连接井下、井上的告诉千兆工业以太网。在调度中心架设多台集群服务器，配备相应的软硬件以及供高速传输用的工业以太网设备。 　　2）感知网。将各个工作面安设无线传感器，并将无