煤矿物联网特点与关键技术研究

2015-03-31杨军

地球 2015年10期

关键词：煤矿安全煤炭巷道

■杨军

（赣南地质调查大队赣虔地质工程院江西南昌 330000）

煤矿物联网特点与关键技术研究

■杨军

（赣南地质调查大队赣虔地质工程院江西南昌 330000）

在科学技术快速发展的过程中，煤矿行业也获得了较快的发展。但是与此同时煤矿安全事故发生的情况不令人乐观。在科学技术快速发展中，将其应用到煤矿行业中，促使煤矿信息感知、信息传输现代控制技术与现代采矿技术相互结合在一起。在煤矿安全事故发生不停止的情况下，建立煤矿物联网对防范煤矿安全事故的发生具有重要的意义。本文就煤矿物联网的特点与关键技术进行简单分析，以期能够对这方面有所了解。

煤矿物联网特点关键技术

1 引言

作为我国能源的重要组成部分，煤炭在我国经济快速发展的过程中产生着重要的影响。在我国能源结构组成中，煤炭在能源中占具者75%左右，煤炭在我国能源消耗中所占的比例也不容小觑。近年来煤炭安全事故在安全生产提倡的背景中已经获得了有效控制，死亡人数、事故发生起数以及百万吨死亡概率都在一定幅度的下降。但是与发达国家相比，还存在着一定的差距。随着煤炭行业的发展，为满足煤矿安全生产的需要，对矿井人员的井下作业进行监测已经成为一种重要的措施。在煤矿生产中实行相应的网络系统还对调查事故的发生具有重要的作用。

2 世界产煤国百万吨死亡概率

从资料方面调查了解到，我国近年来煤矿安全事故逐渐呈好转的趋势。但是相较与发达国家仍旧存在着较大的差距。相较于美国、波兰、俄罗斯、南非以及印度等国家，我国煤矿安全事故发生的起数都要高[1]。在2008年，我国百万吨死亡概率是美国的40多倍，南非的15倍左右，印度的8倍多，相较于波兰已经达到了7倍。从世界产煤国家来看，我国煤矿安全生产的现状还有待改善。从我国煤炭开采的方式就可以看出，煤矿经开采在我国煤炭开采中占据了95%左右，而其他国家的煤炭井开采最低仅为12%。作业人员在煤矿井内实施各项工作，井内的瓦斯、顶板、水、火以及煤尘等多种原因，导致煤矿经安全开采的程度显著低于露天开采。因而，煤炭开次啊企业在煤矿开采的过程中，埋藏深度较浅等适宜露天开采的煤田应当优先选择露天开采。在煤矿开采工作实施的过程中，露天矿的百万吨死亡概率都比较低。煤矿井出自然因素导致安全生产系数较低的另一个重要因素就是机械化与信息化程度也非常低。因而，在煤矿井各项工作开展实施的过程中，实行煤矿物联网技术，将对煤矿信息化水平的提高，提高煤矿安全生产具有重要的影响。

3 煤矿物联网的特点

将地面上应用的物联网技术与设备于井下作业中，难以发挥良好的效果。通常情况下，煤矿物联网主要呈现以下几种特点。

第一，电器防爆。煤矿井下存在多种可燃性气体与煤尘。因此，煤矿事业单位在煤矿作业的过程中，物联网系统与设备必须是防爆型的电器设备。并且煤矿所使用的防爆设备必须是安全性能良好的安全性防爆措施。在煤矿作业的过程中输入的信号必须是安全信号。第二，电磁波传输哀耗大。煤矿井下空间非常狭小，同时内部空间内有机车、风门等阻挡体，导致巷道介质、表面粗糙、巷道支护、弯曲、分支以及倾斜等都会影响电磁波的传输，传输哀耗非常大。第三，GPS信号并不能完全覆盖于煤矿井下[2]。众所周知，煤矿井下巷道通常布置在离地表面数百米的位置处，有的煤矿井甚至达到最深的1000多米。由此可见，煤矿物联网GPS信号并不能完全覆盖在煤矿井下的巷道。第四，无线发射功率较小。煤矿安全施工中所应用到的安全型防爆设备输出的最大功率通常工行为25W左右。在电路中出现电感和电容的情况下，也就会降低电路中电流与电压，进而使得安全防爆装置的输出功率降低。第五，具有极强的抗干扰能力。煤矿井下空间非常狭小、使用的机电设备较为集中、电磁干扰较为严重、功率非常大。尤其是大功率变频器、架线电机车火花以及大型点设备启停堆物联网具有极强的干扰性。第六，网络结构应当采用树形结构。在煤矿井下巷道分支结构、呈树形分布状态，其长度有的甚至达到了万米以上。因而，为方便设备的专制与维护、节约电能的传输，应当采用树形结构。第七，不宜采用中断器。煤矿井下作业的环境条件较为恶劣，设备故障的发生概率非常高，巷道非常长，在维护方面具有较大的困难。在使用的过程中如果采用中断器延长输送距离，发生的故障概率反而会增加。

4 煤矿物联网的关键技术

首先，煤矿物联网信息编码、处理以及传输标准化。煤矿物联网涉及的范围非常广泛，其中包括了采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机、提升机等一系列的设备[3]。在这类设备应用的过程中需要对其进行全程监管。因而，煤矿物联网的信息编码、传输以及处理等都需要保持相应的标准，减少误差的发生。其次，矿用安全标志准用产品生产、运输、仓储、使用、维护等全过程管控。在煤矿井内发生瓦斯爆炸的重要原因是假冒伪劣电气产品失爆产生电火花引发瓦斯爆炸事故的发生。因而，面对此种状况就应当研制煤矿物联网,加强防爆电气设备等矿用安全标志准用产品监管,避免假冒机电产品在煤矿使用。再次，煤矿所用的炸药应当安全生产、储存、领退、运输以及使用等全过程监控。如果煤矿发生重大炸药事故，经过分析就可以了解到，长时间大量存放非法购买的四肢炸药自燃会引发安全事故的发生。因而，在煤矿生产的股从横中，研制煤矿物联网，实现矿用安全炸药生产、运输、储存、领退使用等全过程的跟踪管理，防止出现私制炸药引发炸药爆炸等安全事故。防止火工品运输、储存、使用不当造成伤亡事故。最后，实行关键设备生产、运输、仓储、维护与使用的全过程监管。在煤矿开采的过程中，掘进机、带式输送机、提升机、胶轮机、水泵、压风机、移动电站等大型机电设备的正常操作对煤矿安全生产具有重要的影响。因此，研究煤矿物联网，实现煤矿生产中的使用的关键设备生产、运输、仓储、使用以及维护等全过程的跟踪管理与健康诊断。进而为安全生产提供有效的物资保障。