李 垚

（河南中平煤电有限责任公司，河南 平顶山 467000）

0 引 言

对于矿区的工作人员而言，各项操作存在风险，为了避免产生安全事故，将物联网（Internet of Things，IoT）技术应用在智慧矿山建设工作中，在各项工作具有较强的智能化和科学化特征之后，使矿山资源最大程度上发挥作用。智慧矿山IoT技术种类较多，矿区井下定位技术是其中非常关键的一种技术，具体包括无线射频识别技术、指示定位技术、达到时间差定位技术、时分同步码分多址（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）系统定位技术。通过将物联网技术应用在智慧矿山建设中，形成完善的指挥生产体系，最大程度上保证远程感知、监测、控制等多项工作有序开展，进而实现智能化管理目标。

1 智慧矿山物联网技术概述

智慧矿山主要将地理信息系统、物联网技术作为技术保障，充分利用现代企业管理与网络通信、计算机、自动化控制结合方式，形成具有多层级分布特征的网络体系，在保证矿山安全生产工作中的智能化控制、数据信息集成等多项操作高效落实之后，保证矿山生产效率和安全符合标准要求。物联网技术与其他技术进行对比具有一定的创新性，通过结合多种新型技术做好设备监控和信息采集工作，保证智能化感知、识别、管理等多项工作有序开展[1]。实际上，物联网技术中结合了多种高新科技，在科学合理地连接网络和各种传感器之后，实现计算机、物与人之间的信息同步共享与互通互联目标。

矿山物联网技术目前被广泛应用在智慧矿山建设中，主要应用物联网技术与实际需要管理的对象进行连接，如既要广泛收集数据信息，也要构建完善的网络体系，通过高效落实管理控制工作，提高管控效率和质量。将矿山物联网技术与其他多种先进技术和装置进行结合，主要目的是将矿山自动化和安全系统集成到一个综合平台上，为后续做好矿山自动化、环境监控工作提供保障，既能对各种类型的信息进行统一管理和分析，也能在智能系统的辅助下进行信息决策，制定具有针对性和有效性的解决方案。

2 智慧矿山井下定位技术

2.1 无线射频识别技术

此类技术主要将识别芯片的非接触式自动识别技术作为依据，在充分发挥应用价值之后利用无线电信号，完成数据识别和读写工作，具有不需要人员与之接触的特征。如鲁棒定位法算法被广泛应用，为了进一步提高定位精准性，科学合理地引入置信度，后续还要充分应用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术，结合物联网技术对井下人员监测定位。现阶段，我国科学技术水平不断提高，无线射频识别技术创新发展，既能对工作人员的所在位置进行定位，也能做好监测和预警工作。

除此之外，智慧矿山建设工作至关重要。为了防止产生安全事故，要求下井的工作人员严格按照标准要求佩戴远距离作业卡，该卡每隔一段时间可以向中心发送佩戴人员的位置信息，这样便于实时监测井下工作人员的地理位置，对于保障工作人员的安全具有重要作用。在实际应用无线射频识别过程中不会产生较多支出，但是该项技术的应用效果极易受到影响，如环境因素的影响比较大，极易降低定位精准可靠性。

2.2 指示定位技术

指示定位技术通过接收机对信号平均强度进行测量，之后还要对信号点、接收点两个关键点之间的距离进行计算[2]。通常状况下，指示定位技术人员将实际接收信号的强度作为依据进行定位，现阶段该项技术被广泛应用在井下工作人员定位工作中。将指示定位技术与无线射频识别技术进行对比，可知其定位结果的精准性更高，但是具体应用过程中也存在一些弊端，如极易受到环境因素的影响，无形中就会使数据产生较大的波动。指示定位技术经过长时间的发展，具体表现为依据接收信号强度指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）指纹和足迹提出的定位算法起，到现阶段依据高斯滤波分段求解路径损耗因子、环境产量因子的RSSI巷道定位算法，使定位结果变的非常准确[3]。通常状况下，在使用指示定位过程中依据具体状况制定相应的使用措施，不仅要确定井下地理位置接收信号的具体强度，也要保证指示定位充分发挥作用。

2.3 到达时间差定位技术

矿山产业具有一定的特殊性，主要因为矿井下的环境比较复杂，所以要保障井下工作人员安全。为了全面掌握井下作业具体状况，非常关键的一项工作就是做好井下定位工作。到达时间差定位技术主要内容是指在各个接收站搜集信号点具体发出的信号，完成时间到达数据搜集工作，在汇总到定位处理中心之后，中心需要充分发挥作用精准计算信号点的具体位置。在细致分析这些内容的基础上，了解到可以通过利用信号点发送到不同接收点的时间差方法，高效落实信号测距和定位工作。为了保证井下定位工作有序开展，将到达时间差定位技术应用其中，既能对井下的突发状况进行严格管控，也能使工作人员在井下操作时第一时间发出指令，对于提高井下作业的安全有效性具有重要作用。不仅如此，在危机发生之前需要结合实际状况做好人员组织工作及时撤离，这样能够为井下工作人员提供安全环境，对于降低安全事故发生概率具有重要作用。

2.4 TD-SCDMA系统定位技术

TD-SCDMA系统定位技术主要将原有状况作为依据，充分利用信号点的时间提前量TA，对信号点和基站二者之间具体的距离进行测量[4]。在深入研究这种方法之后，不难发现主要就是对现有的参数进行高效利用，在保证信号点、接收点二者之间距离计算结果具有精准可靠性的基础上，按照标准步骤将数据汇总到检测中心，后续还要选用相应算法精准确定最终端的具体位置。将TD-SCDMA系统定位技术与其他类型的定位技术进行比较，就会发现该项技术的应用成本比较低，并且最终获取的定位结果更加精准可靠。

现阶段，我国物联网技术水平显著提高，为现代传感器更新升级提供技术保障。矿山作业过程中非常注重应用传感网络，如将TD-SCDMA系统定位技术应用在矿山工作人员定位工作中，能够有效解决无线信号冲突方面的问题，甚至还可以在信号侦测器的辅助下获取精准的工作人员位置信息。井下环境比较复杂，应用TD-SCDMA系统定位技术对井下工作人员位置进行定位，极易受到湿度和温度等因素的影响，产生无法接收信号的问题。如果没能及时认识到这项问题的严重性采取针对性措施，就会发生难以精准定位井下工作人员位置的现象。为了防止产生更加严重的问题，需要充分利用各项资源积极构建井下工作人员模型，优化安全井下操作环境，保障井下工作人员人身安全。

3 物联网技术在智慧矿山建设中的应用要点

3.1 构建完善的智能物流系统，保证矿山生产工作稳步开展

矿山生产期间会涉及多个环节，爆破作业是其中不能忽视的一个环节。在实际开展爆破工作期间，不可避免地会使用诸多爆炸物，而爆炸物是引发安全事故的一种关键性因素。基于此，如果想要防止产生损失和危险事故，就要将爆炸物流量管控工作放在重要位置，如高效利用物联网技术，保证实际构建的智能物流系统具有完善性，这样便于利用RFID识别技术、二维码识别技术，做好爆炸物流量感控工作。不仅如此，通过将上述两种技术与车辆管理系统、人员定位系统进行全面结合，既能做好爆炸物数量统计工作，也能识别爆炸物接收人员，这样在准确记录爆炸物具体使用状况之后，防止因为“爆炸物管理工作缺乏科学合理性”引发矿山事故。

3.2 构建矿山生产实时监控系统，保证智能化管理工作高效开展

井下采矿作业是矿山生产中非常关键的一项工作，不仅作业风险比较大，而且风险隐患较多。如果实际操作中没能及时发现和排除安全隐患，就会引发更加难以解决的问题，甚至还会对矿山生产和管理效益造成影响[5]。因此，为了保证智慧矿山建设工作有序开展，将物联网技术应用其中，并制定完善的技术应用方案，在高效落实实时监控系统构建工作同时，对矿山生产的具体状况进行监控。这样不仅可以第一时间发现异常，也能及时解决问题，避免产生严重的经济损失。

此外，为了保证实际构建的矿山生产实时监控系统具有有效性，就要有效结合RFID、无线局域网、智能数字传感器，如在对井下设备运行状况、井下环境、井下工作人员的具体状况进行实时监测期间，主要使用激光传感器、红外传感器、射频传感器等设备，同时还要高效应用接口技术保证智慧网络建设工作有序开展。图1为矿山智能化管理体系，在按照标准流程做好各项工作之后，不仅可以为后续开展智慧矿山决策工作提供保障，也能为矿山生产调度工作高效开展提供保障，这是现阶段提高矿山智能化水平的关键性措施。

4 结 论

在实际开展智慧矿山建设工作时将物联网技术应用其中，在满足安全生产要求的基础上做好井下工作人员定位工作，保证矿山智能化开采工作高效开展。与此同时，通过选用具有针对性的定位技术，精准获取位置信息，使井下工作人员始终处于安全工作状态，便于创造更多经济效益和社会效益。