煤礦井下機電設備物聯網監測系統
煤礦井下機電設備物聯網技術中融合了相應的網絡技術、通信技術以及控制技術等。它通過數據、視頻等多種形式設備運行狀態的實時傳輸，保證煤礦井下機電設備運行的穩定和安全
摘要：
從煤礦井下機電設備的種類入手，對煤礦井下機電設備的物聯網監測系統開發進行研究，包括系統組成和信息組成功能。物聯網監測系統的應用試驗得出，通過開發運用物聯網監測系統，降低了煤礦井下機電設備的故障率，提高了生產效率。
關鍵詞：
煤礦井下機電設備;物聯網監測系統;開發
引言
對于煤礦企業而言，運用人工的方式對煤礦井下機電設備的運行狀態進行監控的實現難度較高，并且監控過程中煤礦井下機電設備出現問題的可能性較大，因此對煤礦井下機電設備的物聯網監測系統開發進行研究具有一定的現實意義。
1煤礦井下機電設備及其物聯網技術
1.1煤礦井下機電設備的種類
煤礦井下機電設備主要包括采煤機、電機車、液壓支架、通風機以及變壓設備等。煤礦井下機電設備種類的復雜性決定了監控工作的難度較高，物聯網監控系統應該充分考慮機電設備的特點進行開發設計。
1.2煤礦井下機電設備的物聯網技術
煤礦井下機電設備物聯網技術中融合了相應的網絡技術、通信技術以及控制技術等。它通過數據、視頻等多種形式設備運行狀態的實時傳輸，保證煤礦井下機電設備運行的穩定和安全。除此之外，物聯網技術還可以運用控制中心對監測過程中監測出的機電設備運行數據進行分析，結合分析結果對設備進行有效控制。在煤礦井下機電設備物聯網中，主要包含以下三部分。
1.2.1感知層
就感知層而言，它的功能主要是對煤礦井下不同的機電設備進行實時定位，通過設備實際運行狀態的智能化感知和可視化監控的實現，提升煤礦井下機電設備的.安全、穩定運行，促進生產活動的順利進行，進而為煤礦企業帶來更多的經濟利潤。為了保證感知層相關功能的實現，應該將設備定位技術、職能傳感技術以及射頻識別技術等相關技術應用到感知層中。
1.2.2管理層
管理層通過煤礦井下機電設備運行顯示和決策環節的智能化，促進煤礦井下機電設備運行狀態管理智能化的實現。管理層可以對煤礦井下的所有機電設備的運行是否存在故障進行診斷。當診斷結果顯示設備存在故障問題時，管理層可以對其進行相應的維護和維修。為了實現上述功能，需要將遠程控制技術、故障診斷技術以及智能控制技術等相關技術應用到管理層中[1]。
1.2.3控制層
控制層對煤礦井下機電設備的控制功能是通過無線網絡實現的，在控制層中，主要包含網絡接口技術、自動控制技術以及智能計算技術等。
2煤礦井下機電設備的物聯網監測系統
組成煤礦井下機電設備的物聯網監測系統示意圖如下頁圖1所示。該監測系統主要是由以下幾部分組成的：
2.1主站和邏輯分站
在煤礦井下機電設備的物聯網測系統中，主站的作用是對所有設備進行智能管理和安全監控。主站的控制功能需要通過控制器實現，煤礦井下機電設備的正常運行是生產活動順利進行的基礎。邏輯分站的組態需要利用主站進行配置，通過分站覆蓋區域的擴大，實現信息傳輸成分的有效降低，進而促進煤礦井下機電設備的物聯網監測系統穩定性的提升[2]。
2.2通信網絡
在煤礦井下機電設備的物聯網監測系統中，通信網絡占據了較為重要的地位。煤礦井下機電設備可以通過無線網絡和有線網絡實現實時監控，通過對所有機電設備的全方位監控，保證煤礦井下機電設備的安全、穩定運行。隨著通信技術發展的不斷深入，人們對物聯網監測系統安全性和穩定性等方面提出了更高的要求，為了滿足人們的要求，通信網絡應該具備一定的故障自動恢復能力。
2.3網絡傳感器
在物聯網環境中，傳感器會形成一種無線網絡的特點，這種特點的產生簡化了網絡接入過程。在配置網絡傳感器的過程中，不需要考慮量程和類型的問題，縮短了配置過程所需的時間。
2.4網絡控制器
網絡控制器的功能是對物聯網監控系統所獲得的信息進行處理，當主站將控制指令傳輸至網絡控制器中之后，網絡控制器通過控制指令的合理執行，實現對煤礦井下機電設備的有效控制。
2.5網絡執行器
煤礦井下機電設備通過控制接口完成設備開關的控制，因此可以將網絡執行器安裝在控制開關周圍，進而實現對煤礦井下機電設備的相關信息的有效控制。
3煤礦井下機電設備的物聯網監測系統的功能
3.1信息采集功能
在煤礦井下機電設備的物聯網監測系統中，信息采集功能是實現監測的基礎環節之一。在物聯網監測系統的信息采集模塊中，主要包含接口功能、信息配置功能、設備管理和控制功能。首先，要將DSP、單機片等相關設備與煤礦井下機電設備的智能控制設備連接起來，利用傳感設備和智能芯片將機電設備的實際運行信息傳輸至服務器中，物聯網監控系統結合服務器的信息處理結果得出煤礦井下機電設備的運行情況[3]。
3.2物聯網監測系統的信息傳輸功能
信息傳輸功能的設計質量從一定程度上決定著物聯網監測系統對煤礦井下機電設備運行狀態的監控質量。物聯網監測系統的信息傳輸功能是通過數據信息從多個串口傳輸至網絡，再由網絡傳輸至監控中心，最后由監控中心傳輸至遠程遙控中心這個過程實現的。在煤礦井下機電設備的物聯網監測系統信息傳輸功能的設計過程中，應該對通信管理功能、協議設計功能以及數據管理功能等相關功能的設計加以重視[4]。
3.3本地服務模塊
物聯網監測系統的最終目的是促進煤礦井下機電設備可視化管理的實現，并對設備的管理水平進行有效提升。對此，在系統的本地服務模塊中增加了組態和列表。為了保證本地服務模塊相關功能的發揮，應該對組態功能、信息配置功能、顯示功能以及權限功能等方面的設計加以重視。
3.4診斷和遠程監測功能
診斷功能和遠程監測功能是物聯網監測系統的核心功能。這兩種功能使得物聯網監測系統可以對煤礦井下機電設備實際運行狀態進行實時監測，當設備的運行過程出現問題時，物聯網監測系統可以進行預警。除此之外，物聯網監測系統還可以對煤礦井下機電設備的故障進行合理預測，促進設備的穩定、安全運行。
3.5用戶使用模塊
物聯網監測系統的用戶使用模塊主要是為煤礦井下機電設備專家、煤礦井下機電設備使用人員等相關人員提供服務。用戶使用模塊的主要功能是幫助管理人員對煤礦井下不同的機電設備運行進行有效管理。在設計物聯網監測系統用戶使用模塊的過程中，要對信息傳輸功能、信息儲存功能以及信息查詢功能等加以重視，通過用戶管理模塊的合理設置，提升煤礦企業對煤礦井下機電設備的管理水平，進而幫助煤礦企業獲得更多的經濟利潤[5]。
4物聯網監測系統的應用試驗
為了保證開發出的物聯網監測系統具有較好的實用性能，應該對物聯網監測系統的應用進行實驗。將開發出的物聯網監測系統應用到某煤礦的煤礦井下機電設備監控中。該煤礦井下工作環境較為惡劣，在這種工作環境中，煤礦井下機電設備的運行更容易出現問題，物聯網監測系統的應用能夠對煤礦井下所有機電設備的實際運行狀態進行實時監控，當發現設備出現故障時，能夠及時進行補救處理，將故障設備對生產效率的影響降至最低水平。為了更好地反映物聯網監測系統的應用效果，需要對煤礦井下相關機電設備信息進行統計。該煤礦井下機電設備信息如表1所示。在應用物聯網監測系統的一年時間內，該煤礦井下機電設備的故障變化和生產效率變化如表2所示。煤礦井下機電設備的運行得到了有效控制，該煤礦企業的煤礦井下生產效率從75%提升至82%，這一數據表明所開發的煤礦井下機電設備物聯網監測系統具有較好的使用效果[6]。
5結語
為了保證煤礦企業生產活動的順利進行，需要對煤礦井下機電設備的運行狀態進行有效監控。機電設備工作環境的特殊性提升了監控工作的難度，物聯網監測系統的應用可以獲得較好的效果。在開發物聯網監測系統的過程中，需要結合煤礦井下機電設備的運行特點，對物聯網監測系統的功能和組成結構進行合理設計。
參考文獻：
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[5]劉東.基于物聯網的煤礦安全監控系統設計[D].太原：中北大學，2014.
[6]劉瑞祥.基于物聯網的煤礦井下監測網絡平臺關鍵技術研究[D].北京：中國礦業大學(北京)，2015.
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