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物联网技术在煤矿井下机电设备状态监测中的应用

来源:公文范文 时间:2022-03-23 09:35:37 点击: 推荐访问: 井下 井下火灾应急演练方案 井下煤矿工人安全保证书

  [摘 要]针对当前煤矿井下机电设 备检测中存在的问题,分析物联网技术在煤矿井下设备监测中的应用要点,并以山西某煤矿为例深入分析物联网技术在井下设备监测中的具体应用过程,最后总结归纳物联网技术的应用优势和应用效果。
  [关键词]煤矿井口 机电设备 监测技术 技术分析
  中图分类号:G711 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)13-0095-01
  1物联网技术在煤矿井下设备监测中的应用要点
  1.1 三维化网络的全覆盖
  当前,矿山物联网在矿井下的利用主要体现在在矿井底部实现全方位无线网络的覆盖,并在这个基础上能够有效实现数据的传输,与传统的监控布置系统相比,矿山物联网技术在网络中的应用省去了大面积布置线路的时间和费用,井上的服务器实现GIS地理信息系统的连通,只要经过短暂的查询,马上就可以实现对井下人员的轻松定位,然后再结合上位机械中的融合技术来实现对信息的全方位分析处理。
  1.2 无线传感网络
  矿山物联网在煤矿井下的利用过程中,无线传感网络也是经常被使用的,其使用的重点主要和无线传感器的节点相连接。要根据井下工作的相关环境和要求设计适用于煤矿专用的隔爆本安型传感器网络节点、汇聚的节点和路由器的节点,并在无线传感器网络的节点内部设置有专用的数据处理芯片,再在芯片的内部集合无数个无线通信的模块,以快速把煤矿井下的温度、浓度、烟雾、风速和其他数据集合起来,最终再按时进行报警13。
  1.3 RFID技术
  RFID技术是一种无线通讯技术,RFID读卡器通电以后将射频信号调制成无线电频率的电磁场,标签内部有接收磁场的电路,能够从磁场中获得能量转换为电能,驱动标签并将其包含的信息通过内置的天线发送出去,阅读器接收标签卡发送出来的载波信号,然后对其进行解码并将信息传送至系统服务器由系统对其处理。
  2物联网技术的优势
  及时监测好矿井下机电设备的性能能够更好地为企业节省资金,并能够全方位地避免突发情况的发生,在建设的过程中有效避免设备问题对人员产生的威胁,使其通过全方位使用物联网技术的方法就能够有效避免设备问题对人员造成的影响,并通过定期的故障检测和诊断来全方位提高矿井企业整体的安全性和可靠性。
  通过使用物联网的新技术能够有效实现从事后维修到事前预防的整体过程。在集群化和智能化发展的新时代,矿井机电设备的使用效率和成本都会变低,从而使得煤矿企业的经济效益变得更高。
  物联网技术的运用除了能够有效完善煤矿井下机电设备的监督机制,还能够把智能化技术和现代化技术更好地融合进去,从而促使物联网监测技术发展得更好。
  3物联网技术在矿井下提升机监测中的应用实例
  山西某煤矿的物联网技术在矿井下提升机中的应用主要包括两个方面:其一,对提升机内部的小型物联网进行全面监测。先在提升机上面安装无线传感器,然后这些传感器会自发地在提升机的周围组成一个小型的云计算平台,再对平台上的数据进行实时地监测和分析,最后传送到指定的移动手机或者设备中去。此外,在监控设备中可以通过加人WSN网络来获取实时的数据,之后再由生产人员对相关情况进行全面地监督。
  其二,由物联网技术、人员定位系统和灾害预警系统组成的WSN,对海量传感器数据进行全方位地实时分析,最终构建成云平台。两个部分通过WiFi、3G和其他类型的无线技术进行数据的传递,最终将数据通过以太网的传输传递到集团的总部,之后再进行全方位数据的分析和处理。自从在山西某煤矿井下使用了物联网技术,火灾事故的发生率总体降低了5%、透水事故的发生率降低了6%爆炸事故的发生率降低了5%,在整体应用的过程中都达到了良好的效果。
  4煤矿井下机电设备状态监测系统设计
  4.1系统整体设计
  煤矿井下机电设备的检测系统主要分为三大功能模块,一是现场检测模块,二是网络通信模块,三是控制管理模块,按照层级划分,现场检测模块属于感知层,网络通信模块属于网络层,控制管理模块属于应用层。感知层对煤矿井下机电设备的工作状态进行感知,包括电压的稳定性、空气中二氧化碳浓度、井下温度、湿度等,感知层将各项数据通过网络层传输给控制中心,控制中心能够通过显示屏幕了解到机电设备运转的各项参数。当感知到的参数与控制设定的参数不符,超出了设定的國值,系统则向用户发送声光预警,保证机电设备出现故障前能够及时的进行处理,保护生命及财产安全。
  4.2系统硬件设计
  煤矿井下机电设备监测系统硬件由三个无线基站和五个MIMO天线组成,三台基站都配置为AP+WDS模式,相互之间以无线分布式桥接模式(WDS模式)进行组网,目的是实现厂区地面机电设备的网络全覆盖,所有的数据采集终端工作于同一个无线局域网中。三台基站的ESSID和无线密码做了相同的设置。感知层的硬件选择S3C6410型ARM处理器芯片进行设计。S3C6410型ARM是一种RISC微处理器,它的特点是功耗低、成本低,处理速度快結构简单等,对于煤矿井下设备工作状态的监测感知具有良好的应用价值。S3C6410型ARM采用了32位内部总线架构。结构由AXI.AHB和APB总线三部分组成。
  4.3系统软件设计
  对于煤矿井下机电设备状态监测系统的软件设计主要分为感知层软件系统和应用层软件系统两部分。感知层软件部分负责对煤矿井下机电设备的工作状态信息进行采集,并通过网络层将各项参数传递到上位机上,应用层软件则可以对机电设备进行控制,保证设备的安全。感知层软件采用嵌入式设计,通过对煤矿井下机电设备的工作电压、电流,功率,工作环境中的气压、二氧化碳浓度、温度湿度等进行感知,将数据通过网络层传递到上位机的应用层软件系统中,显示相关的数据;应用层系统软件设置各项参数的参数值范围,当煤矿井下机电设备正常工作时,则各项参数均在参数值范围内,若出现感知的某项参数超出参数值设定阈值范围,则发出警报。
  5物联网技术的应用效果
  在传统故障的维修过程中,经常会出现故障误判或者是维修人员没有办法对发生故障的位置进行准确判断的情况。很多时候,故障频发的原因只是由于维修,人员在之前没有对机械的故障进行全面分析而造成的。物联网技术的应用则能够对发生的位置进行准确的预报和评估,并由此更好地解决安全隐患。物联网技术能够通过利用无线传感器来对信息进行全面地收集,更加全面地把信息反映给每一个部分,以便能够更好地达到资源的共享。
  6结语
  在对煤矿井下机电设备状态进行监控的过程中,除了要采用日常的检修工作来更好地实现参数采集分析的功能,最终实现对设备的有效把握,更重要的是要通过灵活运用物联网技术来更好地对煤矿井下设备状态进行监测,并对相应的技术进行进步的研究,从根本上提高机电设备的使用寿命。
  参考文献
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  [2]王光辉.煤矿机电设备故障监测与诊断技术分析[J].煤矿现代化2016(2):76-84.
  [3]李跃.浅析物联网技术及其应用前景[J].黑龙江科技信息,2013(5):118-120.
  [4]熊洪刚,毛洪宇.煤矿机电设备故障诊断及维修技术分析[J].魅力中国,2015(6):38-42.

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