基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色礦山建設(shè)技術(shù)研究與應(yīng)用

張森森

（建平縣自然資源局，遼寧 朝陽 122400）

綠色礦山建設(shè)代表著先進生產(chǎn)力的發(fā)展方向，是實現(xiàn)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐，已經(jīng)在煤炭行業(yè)形成廣泛共識。綠色礦山是基于現(xiàn)代智慧理念，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、機器人、智能裝備、5G等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成礦山全面感知、實時互聯(lián)、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，全面打通“人、機、環(huán)、管”之間的障礙，實現(xiàn)礦井開拓、采掘、安全、運輸、通風(fēng)、洗選、經(jīng)營管理、綠色環(huán)保等全過程智能化運行。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色礦山建設(shè)技術(shù)

1.1 無線射頻識別技術(shù)

這種技術(shù)主要是基于識別芯片的非接觸式自動識別技術(shù)，可以直接的通過無線電信號對數(shù)據(jù)進行識別以及讀寫，不需要人員進行接觸。在2012年，由Rabaey等人提出魯棒定位算法，并引入置信度等來提高定位的精確性，之后，由王亞琴等人根據(jù)RFID技術(shù)作為核心，結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與井下人員監(jiān)測定位系統(tǒng)。該技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，成功實現(xiàn)了對工作人員進行定位、監(jiān)測和預(yù)警。在綠色礦山中，下井的工作人員必須佩戴相應(yīng)的遠距離作業(yè)卡，該卡每隔一段時間就會向中心發(fā)送佩戴人員的位置信息等，使得井下工作人員的地理位置被隨時監(jiān)測，從而保證工作人員的安全。雖然無線射頻識別技術(shù)的成本比較低，但是它所受的限制也比較大，比如說環(huán)境對其的影響較大，并且定位的精度相對來說比較低。

1.2 到達時間差定位技術(shù)

礦山產(chǎn)業(yè)是一種較為特殊的產(chǎn)業(yè)，其井下充滿了復(fù)雜性，所以保證井下工作人員的安全是首要的重點。為了確保對井下的情況進行實時掌握，必須對井下進行精確的定位，從而保證工人的安全。而到達時間差定位技術(shù)主要是指在各個接收站搜集信號點發(fā)出的信號，從而對時間到達進行數(shù)據(jù)搜集，最后再匯總到定位處理中心，中心再對信號點的位置進行計算，也就是說利用信號點發(fā)送的信號到不同接受點的時間差的方法來對信號進行測距和定位。將這種技術(shù)應(yīng)用于井下定位，可以很好控制井下的突發(fā)狀況，在井下工作的過程中，能夠及時地發(fā)出指令，從而方便安全作業(yè)。在危機發(fā)生之前，可以有效的組織人員進行撤離，從而最大程度的保證井下人員的生命安全。

1.3 D-SCDMA系統(tǒng)定位技術(shù)

該技術(shù)主要是在原有的基礎(chǔ)上，利用信號點的時間提前量TA來測量信號點與基站之間的距離。這種定位的方法主要是利用現(xiàn)有的參數(shù)，計算信號點與 接受點之間的距離，在將最終的數(shù)據(jù)匯總到檢測中心，然后再通過算法得出最終端的確切位置。這種技術(shù)的成本相對來說比較低，并且精確度與上文幾種相比較高。如今，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展較為迅速，使得現(xiàn)代傳感器得到了很大的進步。隨著傳感網(wǎng)絡(luò)在礦山中的應(yīng)用，相關(guān)領(lǐng)域的專家將其應(yīng)用于礦山工作人員定位中。這種技術(shù)可以解決無線信號沖突的問題，利用信號偵測器等實現(xiàn)對工作人員的精準(zhǔn)定位。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色礦山建設(shè)措施

2.1 加強頂層設(shè)計

一是投入產(chǎn)出同步，促進質(zhì)量變革。要加強規(guī)劃指導(dǎo)，進一步優(yōu)化綠色礦山建設(shè)投資結(jié)構(gòu)，從建設(shè)理念、系統(tǒng)架構(gòu)、綜合管理、智能技術(shù)和裝備等方面入手，根據(jù)煤礦不同地質(zhì)條件，建設(shè)一批具有代表性的示范煤礦，提煉出可再生的智能開采技術(shù)和設(shè)備、生產(chǎn)模式、管理經(jīng)驗等，推廣到其他煤礦。二是堅持宏觀與微觀并重，推進效率改革。煤炭企業(yè)要著力補短板，研究制定煤礦智能化發(fā)展的行動方向、實施路徑和政策措施，科學(xué)引導(dǎo)煤礦智能化發(fā)展的進度和規(guī)模，從注重數(shù)量和效率轉(zhuǎn)向注重結(jié)構(gòu)和效率。同時，要提高全要素生產(chǎn)率，加強科技創(chuàng)新，促進成果有效轉(zhuǎn)化，提高煤礦智能裝備穩(wěn)定水平。

2.2 建立智能煤礦技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系是建設(shè)煤礦綠色礦山的引導(dǎo)性綱領(lǐng)，一方面國家應(yīng)該加快開展煤礦專項智能化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)工作，包括技術(shù)綱要、技術(shù)規(guī)范、管理規(guī)范，覆蓋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用架構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施、信息安全與治理等，實現(xiàn)流程標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、接口標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，指導(dǎo)智能礦山建設(shè)的示范與推廣。另一方面加強宣傳和解讀煤礦智能化發(fā)展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策，為煤礦智能化發(fā)展?fàn)I造良好氛圍。

2.3 加大技術(shù)研究

一是加強先進技術(shù)的整合。推進云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與煤礦智能融合，實施新技術(shù)應(yīng)用示范工程，推進軍民融合；二是加強關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。充分結(jié)合煤礦智能技術(shù)發(fā)展，組織開展人工智能和大數(shù)據(jù)前沿技術(shù)研究，組織實施重大專項和重點研發(fā)計劃，營造創(chuàng)新氛圍，支持科技成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運行與管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在綠色礦山的應(yīng)用，將使礦山經(jīng)營模式發(fā)生重大變化，使礦山經(jīng)營模式由組織化向具體化轉(zhuǎn)變，使傳統(tǒng)的礦山管理模式向更先進的管理模式轉(zhuǎn)變。每個子系統(tǒng)的運行一開始是由不同地點的團隊來完成的，比如磁帶的運行由磁帶團隊來處理，物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)的智能化管理最終由監(jiān)控室來操作。對于各區(qū)域團隊的職能和工作管理，需要基于物聯(lián)網(wǎng)進行綜合考慮，相關(guān)企業(yè)需要定期召開會議進行討論，從而找到最適合各區(qū)域團隊管理的方式。

2.5 著力培養(yǎng)礦山高素質(zhì)人才

一方面支持和鼓勵煤炭類高等院校加快煤礦智能化相關(guān)專業(yè)學(xué)科的建設(shè)，培育一批具備礦業(yè)工程、信息工程、人工智能等不同技能的復(fù)合型人才。另一方面鼓勵企校合作，不斷優(yōu)化煤礦管理型、知識型、技能型的人才體系，創(chuàng)新煤礦智能化人才培養(yǎng)模式，積極開展在職人員智能化與信息化培訓(xùn)活動，為煤礦智能化發(fā)展提供智力支撐。

3 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，煤炭能源成為我國的重要能源，是我國能源的主要支柱之一。為了貫徹安全生產(chǎn)的目標(biāo)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用非常重要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用于礦山中，一方面使得礦山的開采趨于智能化，從而提升開采的效率；另一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)對井下生產(chǎn)工作人員實時定位，準(zhǔn)確了解他們的位置信息，很大程度的保證了井下工作人員的生命安全。企業(yè)還應(yīng)該提升員工的物聯(lián)網(wǎng)意識，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以得到有效的應(yīng)用，從而提升礦山的智能管理水平，為創(chuàng)建綠色礦山打下堅實的基礎(chǔ)。