淺談銅坑礦三維物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)

摘 要：采用現(xiàn)代信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、過程智能化控制技術(shù)及計算機人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在礦山企業(yè)生產(chǎn)活動的三維尺度范圍內(nèi)，實現(xiàn)基于任意部件的三維物聯(lián)礦山系統(tǒng)構(gòu)建，物聯(lián)網(wǎng)礦山將使地下的內(nèi)容變成可見，危險因素變成可知，操作過程變成可控，礦井生產(chǎn)變成本質(zhì)安全型。

關(guān)鍵詞：三維物聯(lián)網(wǎng)；信息技術(shù)；礦山安全

中圖分類號：TP39

我國正處于經(jīng)濟高速發(fā)展階段，對礦產(chǎn)資源的需求高。但礦山安全壓力不斷增大，而礦山安全事故預警與防治技術(shù)相對于礦山開采技術(shù)來說處于落后狀態(tài)，導致礦山環(huán)境不斷惡化和礦山安全事故越來越嚴重，且各類可導致礦山安全事故的潛在隱患也在增多。頻繁發(fā)生的礦山安全事故，給國家、企業(yè)以及職工家庭造成巨大的生命財產(chǎn)損失，嚴重制約了國民經(jīng)濟和礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

面對礦山事故的預防與處理，必須結(jié)合各類高科技手段，采用現(xiàn)代信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、過程智能化控制技術(shù)及計算機人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在礦山企業(yè)生產(chǎn)活動的三維尺度范圍內(nèi)，對礦山生產(chǎn)、經(jīng)營與管理的各個環(huán)節(jié)與生產(chǎn)要素實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化和科學化管理。并完成對礦山安全、地質(zhì)災害、環(huán)境、資源情況進行動態(tài)全天候自動化采集、建模、儲存、定位、搜索、屬性信息存取及分析處理；實時動態(tài)發(fā)布礦山安全、地質(zhì)災害、環(huán)境、資源狀況等可視化信息，實現(xiàn)礦山安全、地質(zhì)災害、環(huán)境、資源狀況預警；制定并優(yōu)化礦山安全、地質(zhì)災害、環(huán)境保護應急預案，為事故搶險提供科學的決策依據(jù)。綜上所述，架構(gòu)礦山的三維物聯(lián)網(wǎng)是礦山未來發(fā)展的必然趨勢。

1 三維物聯(lián)網(wǎng)在礦山中的應用

物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)其實質(zhì)用途可以歸結(jié)為三種基本應用模式：

對象的智能標簽。通過二維碼，RFID等技術(shù)標識特定的對象，用于區(qū)分對象個體，例如在井下的各種設(shè)備，統(tǒng)一具備唯一標識碼；并能夠附著擴展信息，例如供電設(shè)施的使用年限、使用壽命等；此外通過智能標簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息，例如井下某條巷道當日通行人數(shù)等。

環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對某個對象的實時狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控，如分布在采掘面的地壓探頭當前檢測地壓變化量，井下電力綜合保護裝置設(shè)備運行參數(shù)等，通過微震傳感器監(jiān)控井下應力變化指數(shù)，通過WIFI標簽跟蹤井下車輛、人員位置，通過井下的攝像頭捕捉實時井下動態(tài)等。

對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。例如根據(jù)井下通風狀況進行風門、風機的自動控制，根據(jù)井下車輛的流量自動進行車輛調(diào)撥，根據(jù)井下供電狀況進行自動斷電保護和自動合閘等

2 銅坑礦礦山網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

銅坑礦是我國大型的錫礦石開采基地，礦山六大系統(tǒng)已建成，但是六大系統(tǒng)并沒有進行統(tǒng)一管理，不能發(fā)揮六大系統(tǒng)的最大功效。基于三維物聯(lián)網(wǎng)的礦山建設(shè)的目標和主要內(nèi)容，對現(xiàn)代先進技術(shù)進行集成創(chuàng)新，根據(jù)銅坑礦的實際情況，三維物聯(lián)網(wǎng)礦山的基礎(chǔ)平臺要把銅坑礦現(xiàn)有的地壓系統(tǒng)，改造升級后的高壓電力監(jiān)控系統(tǒng)、索道電控系統(tǒng)、水泵自動控制系統(tǒng)、風機管理系統(tǒng)、以及六大礦山系統(tǒng)無縫掛接物聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)礦井的地測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電力數(shù)據(jù)、風力數(shù)據(jù)、以及各種系統(tǒng)圖件的生成，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與圖件的聯(lián)動，同時對礦山的尾礦庫、赤泥堆場、采空區(qū)進行集中監(jiān)測，對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，提供用戶多樣化的數(shù)據(jù)查看接口，并提供變形曲線分析，變形曲線疊加，變形曲線預測等功能及時發(fā)現(xiàn)預警并顯示，使礦山應用變得高效化、經(jīng)濟化，成為我國有色金屬開采企業(yè)中第一家實現(xiàn)二維、三維、音頻、視頻、虛擬聯(lián)動。

3 銅坑礦三維物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃

充分資源集約，對銅坑礦各種資源進行整合開發(fā)利用，充分挖掘潛力，提高資源的利用率，節(jié)能減排。首先應包括集約散落在各個部門和各個環(huán)節(jié)的軟硬件資源，提高其重復利用率，杜絕閑置和浪費現(xiàn)象。

要把信息集中，將各個部門、各個單位的相關(guān)信息動態(tài)及時地匯集到《銅坑礦三維物聯(lián)網(wǎng)礦山系統(tǒng)》統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心平臺上，進行集中管理和開發(fā)，徹底改變或避免信息孤島的頑疾，實現(xiàn)信息分散、動態(tài)采集，集中安全管理，共享應用，確保信息資源能夠很好的滿足各個下屬企業(yè)和部門的工作需求，也為信息資源進一步的開發(fā)和利用創(chuàng)造條件。

3.1 礦山井下高壓系統(tǒng)網(wǎng)規(guī)劃

井下高壓開關(guān)屏控制回路要按標準開關(guān)柜的設(shè)計，將微機保護測控裝置接入原設(shè)計的二次控制回路，繼電保護回路，測量電壓，電流回路，如變電站有報警音響裝置的也要將綜保報警接入。高壓開關(guān)屏的測量、計量、繼電保護、操作方式不變，根據(jù)微機保護測控裝置的設(shè)計功能。微機保護測控裝置電壓回路并入高壓屏計量電壓回路。要按照實際結(jié)線編寫、設(shè)計施工方案，使方案與原設(shè)計完全配套。構(gòu)建工業(yè)以太網(wǎng)平臺，由井下局域網(wǎng)和地面監(jiān)控中心組成一個數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)拇笮捅O(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，保證監(jiān)測監(jiān)控的實時性和可靠性。

3.2 監(jiān)控視頻音頻網(wǎng)規(guī)劃

視頻系統(tǒng)按照民用安防規(guī)范建造，顯示系統(tǒng)為四個大屏，一個主要顯屏，三個多顯示屏，通過控制器控制主要大屏顯示小屏內(nèi)容。視頻存儲采用網(wǎng)絡(luò)存儲器，通過訪問網(wǎng)絡(luò)器IP地址觀看視頻。視頻監(jiān)控部分視頻信號丟失，不能有效的實時監(jiān)控井下關(guān)鍵點，假如該檢測點發(fā)生突發(fā)事件，沒有第一手視頻資料，嚴重影響災前預警，災后救援，單一的系統(tǒng)構(gòu)造使得各個部門不能協(xié)同工作。不能全面展示各個系統(tǒng)三維仿真功能。

3.3 井下風機智能化控制網(wǎng)規(guī)劃

電力線載波系統(tǒng)，簡單的講就是運用電力線（作為通訊載波的媒體，不需要額外增加光纜或電纜的投入，僅需在風機上或控制風機的配電箱上安裝通訊控制模塊，便可對其進行監(jiān)測和控制。運用風機設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，需監(jiān)控設(shè)備使用測控等類型模塊連接起來，運用網(wǎng)絡(luò)和其他傳輸技術(shù)將整個系統(tǒng)連接到同一監(jiān)控終端，通過SCCS軟件或者觸摸屏等進行統(tǒng)一分析分布處理，實現(xiàn)設(shè)備識別/電機/風機/數(shù)據(jù)測量等的設(shè)備系統(tǒng)監(jiān)測管理，同時有利于管理單位的物聯(lián)網(wǎng)和電網(wǎng)智能化改造，使用SCCS軟件、電力線載波控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其它技術(shù)的結(jié)合，可以在大量節(jié)省資金的同時，又達到遠程監(jiān)視和控制設(shè)備的目的，大幅提高工廠的生產(chǎn)效益。風機管理智能化：風機運行測量，風機故障報警，防盜報警等。

4 結(jié)束語

礦山三維物聯(lián)網(wǎng)是社會進步，科技發(fā)展的必然趨勢，未來礦山將會更人性化、科技化開采，使得井下開采更加安全可靠，達到全面預防預警安全隱患。三維物聯(lián)網(wǎng)帶的不僅僅是先進的開采技術(shù)，而且是最為科學合理的管理整個礦山企業(yè)運營發(fā)展。

參考文獻：

[1]周鵬，胡珀.國內(nèi)外信息化與自動化如何融合發(fā)展[J].信息化建設(shè)，2012（11）.

[2]吳功宜.智慧的物聯(lián)網(wǎng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010（06）.

作者簡介：黃基南（1982.12-），廣西桂平人，學士，計算機應用管理，助理工程師，研究方向：企業(yè)信息化。

作者單位：廣西華錫集團股份有限公司 銅坑礦，廣西南丹 547207