關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在臨海礦山施工管理過程中的應(yīng)用

毛宇

摘 要：本文首先概述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合溫州市甌飛工程專供料場施工1標(biāo)項(xiàng)目的特性，闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在礦山工程施工管理過程中的必要性，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山施工管理過程中的作用進(jìn)行了探討分析。最后對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在類似工程施工管理過程中的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡要說明。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；臨海；礦山工程；施工管理；作用

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代的信息技術(shù)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了物與物之間的信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。截至2010年，發(fā)改委、工信部等部委正在會(huì)同有關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面開展研究，以形成支持新一代信息技術(shù)的一些新政策措施，從而推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本論文依托溫州市甌飛工程專供料場施工1標(biāo)項(xiàng)目，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山施工管理過程中的作用。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字礦山中應(yīng)用的必要性

露天礦山開采施工具有環(huán)境惡劣、安全隱患多、通信聯(lián)絡(luò)困難等特點(diǎn)，這對數(shù)字化礦山的建設(shè)提出了較高的要求。數(shù)字化礦山的建設(shè)不僅能夠保證礦山開采施工安全，也能夠提高礦山生產(chǎn)效率，同時(shí)提高了管理效率與管理水平。

溫州市甌飛工程專供料場施工1標(biāo)項(xiàng)目的環(huán)境以及安全隱患分析。在當(dāng)?shù)睾^(qū)屬正規(guī)半日潮地區(qū)，一晝夜分兩高潮和兩低潮，裝船趕潮施工（漲潮時(shí)滿船離碼頭，空船進(jìn)入碼頭），施工時(shí)間隨潮汐變化。礦山開采范圍1.04平方公里，開采作業(yè)面多，開采平臺(tái)至山崗背碼頭運(yùn)輸?shù)缆芬呀?jīng)形成環(huán)路，坡陡運(yùn)距長，需橫穿鄉(xiāng)村道路。料場山崗背現(xiàn)有碼頭數(shù)量30個(gè)且兩兩相連，地磅稱重系統(tǒng)4套。下游收料標(biāo)段數(shù)量多達(dá)9個(gè)，運(yùn)料平板船59條。種種因素導(dǎo)致礦山開采現(xiàn)場施工管理及計(jì)量工作繁重、難度較大，無法對各施工平臺(tái)進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)管，投入的施工管理人員數(shù)量及成本相應(yīng)增加。因此，在溫州市甌飛工程專供料場施工1標(biāo)項(xiàng)目提高物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化、信息化的迫切需求。2012年11月，溫州市甌飛料場引入了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的綜合管理系統(tǒng)項(xiàng)目，經(jīng)過近兩年的項(xiàng)目實(shí)施，于2014年10月完成了料場礦場工程數(shù)字化綜合管理系統(tǒng)的建設(shè)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字礦山中的具體應(yīng)用分析

結(jié)合溫州市甌飛工程專供料場施工1標(biāo)項(xiàng)目，礦場工程數(shù)字化綜合管理系統(tǒng)綜合采用了工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)光纖通訊技術(shù)、zigbee無線識(shí)別技術(shù)、微功率通信技術(shù)、WIFI無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IP視頻監(jiān)控技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS定位技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了對礦山開采施工、車輛運(yùn)輸以及船舶運(yùn)輸?shù)?4小時(shí)監(jiān)控，同時(shí)對過磅車輛能夠進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量，并生成各類報(bào)表。為給內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的多用戶網(wǎng)絡(luò)并發(fā)訪問提供服務(wù)，系統(tǒng)配置了一臺(tái)流媒體服務(wù)器。

3.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)。礦山開采受條件限制，一般在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取有效的措施，因而導(dǎo)致生產(chǎn)指揮滯后資源利用率下降、嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)重大事故的問題。建立實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，采用IP視頻監(jiān)控技術(shù)、WIFI（一種局域網(wǎng)內(nèi)的無線傳輸協(xié)議）等技術(shù)，構(gòu)建礦山智能感知網(wǎng)絡(luò)體系。利用射頻、紅外、激光等傳感器，實(shí)時(shí)感知人員、設(shè)備、環(huán)境狀況，以及爆破、出礦和運(yùn)輸三個(gè)關(guān)鍵工序中的生產(chǎn)狀態(tài)。通過多信息源數(shù)據(jù)融合共享，實(shí)現(xiàn)礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)，解決采礦安全生產(chǎn)過程的可視化，生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的最優(yōu)化和調(diào)度指揮決策的智能化問題。

結(jié)合溫州市甌飛工程專供料場施工1標(biāo)項(xiàng)目，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用當(dāng)今世界最先進(jìn)的工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)，通過工業(yè)光纖通訊技術(shù)、WIFI無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IP視頻監(jiān)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場24小時(shí)監(jiān)控的功能。施工現(xiàn)場情況可全部在監(jiān)控中心大屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及保存，并可控制前端設(shè)備進(jìn)行全方位監(jiān)控。在日常辦公電腦上安裝客戶端軟件，接入監(jiān)控網(wǎng)并輸入賬戶，就可以對系統(tǒng)中的所有實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面及保存的錄像進(jìn)行瀏覽。視頻監(jiān)控區(qū)域分為碼頭區(qū)域和礦山區(qū)域。視頻監(jiān)控點(diǎn)主要設(shè)置在路口、轉(zhuǎn)彎處、碼頭以及全局查看方位，基本能夠滿足礦山施工過程的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。

考慮到施工環(huán)境問題，為避免礦山爆破作業(yè)產(chǎn)生的震動(dòng)以及車輛運(yùn)輸對系統(tǒng)造成的不利影響并保證能夠?qū)Ρ谱鳂I(yè)及裝車作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，礦山區(qū)域的視頻監(jiān)控信息采用無線傳輸，為保障無線傳輸信號(hào)的穩(wěn)定以及移動(dòng)監(jiān)控點(diǎn)的使用方便，無線傳輸采用全向天線，并設(shè)置兩個(gè)可移動(dòng)的監(jiān)控點(diǎn)對礦山爆破施工區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。礦山區(qū)域的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在山崗背碼頭處與碼頭的視頻監(jiān)控系統(tǒng)合并，監(jiān)控信息一并傳輸至系統(tǒng)流媒體服務(wù)器進(jìn)行保存、轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2海上船舶監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。通過GPS定位技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)了船舶24小時(shí)監(jiān)控、語音通訊及偏航報(bào)警等功能。系統(tǒng)基于GIS平臺(tái)，對地圖進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)置了電子圍欄，船舶駛出電子圍欄或者未到達(dá)卸料地點(diǎn)而停留亦或者船舶監(jiān)控終端設(shè)備無信號(hào)，系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信息，提示管理人員核實(shí)船舶的相關(guān)信息。船舶監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，首先要在運(yùn)輸船舶上安裝GPS定位監(jiān)控調(diào)度終端，GPS定位監(jiān)控調(diào)度終端安裝前需以將要安裝的船舶參數(shù)以及設(shè)備自身配置的電信CDMA卡的信息為依據(jù)進(jìn)行參數(shù)配置。終端安裝完成后，還需在系統(tǒng)中添加此設(shè)備作為該船舶的身份證明，配置、調(diào)試、添加完成的設(shè)備需24小時(shí)供電。終端經(jīng)GPS衛(wèi)星定位后，船舶監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收GPS定位信息，并將定位信息采用移動(dòng)通訊傳輸至服務(wù)器進(jìn)行保存及轉(zhuǎn)發(fā)，監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)終端對船舶位置進(jìn)行監(jiān)控，并對船舶進(jìn)行船舶信息查詢、船舶航行軌跡記錄及查詢、語音通訊、偏航報(bào)警等監(jiān)控功能。

3.3自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)置在山崗背碼頭區(qū)域，利用碼頭視頻監(jiān)控系統(tǒng)已建成的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)采用zigbee無線識(shí)別技術(shù)，通過工業(yè)光纖通訊技術(shù)、微功率通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)磅房自動(dòng)計(jì)量的功能。基于zigbee無線技術(shù)，系統(tǒng)為運(yùn)輸車輛開發(fā)了專用的電子車牌，作為運(yùn)輸車輛的"身份證"。每輛自卸車必須安裝電子車牌，同時(shí)在各地磅房及碼頭泊位安裝電子車牌定位讀卡器，自卸車過磅時(shí)電子車牌內(nèi)存的車輛身份信息被地磅系統(tǒng)的無線識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，并與地磅稱重系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)將車輛載重信息傳入信息系統(tǒng)，然后根據(jù)調(diào)度計(jì)劃，在地磅稱重完成后指引車輛去往相應(yīng)的泊位卸料，車輛調(diào)度信息通過磅房外的LED大屏顯示給車輛駕駛員，并通過無線將卸載泊位寫入電子車牌。車輛完成地磅計(jì)量后，根據(jù)車輛調(diào)度信息駛?cè)胄读喜次唬瓿捎?jì)量。若泊位讀卡器讀取到錯(cuò)誤車輛駛?cè)耄瑒t會(huì)通過電子車牌對駕駛員進(jìn)行語音提示，指引其去往正確的泊位進(jìn)行卸料。自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成單船報(bào)表、日報(bào)表、周報(bào)表以及月報(bào)表，并支持車輛運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)及船舶運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)等查詢功能。

4 結(jié)束語

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在依托工程施工管理過程中的成功應(yīng)用，提高臨海礦場工程施工管理水平，確保了水、陸運(yùn)輸安全，提高了效率，降低了成本，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益明顯，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。隨著我國經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，越來越多范圍更廣、管理難度更大、環(huán)境更為惡劣的工程項(xiàng)目即將實(shí)施，綜合管理系統(tǒng)能有效地進(jìn)行施工工地的管理，監(jiān)測施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度，實(shí)時(shí)調(diào)度現(xiàn)場生產(chǎn)，綜合管理系統(tǒng)必定有更為廣闊的應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]管孝強(qiáng). 數(shù)字礦山和礦山信息化建設(shè)探析[J].數(shù)字化用戶，2014

[2]袁超. 自動(dòng)化理念下的數(shù)字礦山建設(shè)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015

[3]劉衛(wèi)等. 物聯(lián)網(wǎng)在礦山的應(yīng)用[J].科技傳播，2012