煤礦井下機(jī)電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
煤礦井下機(jī)電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中融合了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等。它通過(guò)數(shù)據(jù)、視頻等多種形式設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)傳輸，保證煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定和安全
摘要：
從煤礦井下機(jī)電設(shè)備的種類入手，對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)行研究，包括系統(tǒng)組成和信息組成功能。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用試驗(yàn)得出，通過(guò)開發(fā)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，降低了煤礦井下機(jī)電設(shè)備的故障率，提高了生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：
煤礦井下機(jī)電設(shè)備;物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);開發(fā)
引言
對(duì)于煤礦企業(yè)而言，運(yùn)用人工的方式對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)難度較高，并且監(jiān)控過(guò)程中煤礦井下機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題的可能性較大，因此對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)行研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
1煤礦井下機(jī)電設(shè)備及其物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
1.1煤礦井下機(jī)電設(shè)備的種類
煤礦井下機(jī)電設(shè)備主要包括采煤機(jī)、電機(jī)車、液壓支架、通風(fēng)機(jī)以及變壓設(shè)備等。煤礦井下機(jī)電設(shè)備種類的復(fù)雜性決定了監(jiān)控工作的難度較高，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該充分考慮機(jī)電設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。
1.2煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
煤礦井下機(jī)電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中融合了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等。它通過(guò)數(shù)據(jù)、視頻等多種形式設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)傳輸，保證煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以運(yùn)用控制中心對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)出的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合分析結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效控制。在煤礦井下機(jī)電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)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(duì)煤礦井下不同的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，通過(guò)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的智能化感知和可視化監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)，提升煤礦井下機(jī)電設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，進(jìn)而為煤礦企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。為了保證感知層相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該將設(shè)備定位技術(shù)、職能傳感技術(shù)以及射頻識(shí)別技術(shù)等相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到感知層中。
1.2.2管理層
管理層通過(guò)煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行顯示和決策環(huán)節(jié)的智能化，促進(jìn)煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理智能化的實(shí)現(xiàn)。管理層可以對(duì)煤礦井下的所有機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行是否存在故障進(jìn)行診斷。當(dāng)診斷結(jié)果顯示設(shè)備存在故障問(wèn)題時(shí)，管理層可以對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)和維修。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，需要將遠(yuǎn)程控制技術(shù)、故障診斷技術(shù)以及智能控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到管理層中[1]。
1.2.3控制層
控制層對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的控制功能是通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，在控制層中，主要包含網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及智能計(jì)算技術(shù)等。
2煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
組成煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖如下頁(yè)圖1所示。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)測(cè)系統(tǒng)中，主站的作用是對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行智能管理和安全監(jiān)控。主站的控制功能需要通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)，煤礦井下機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行是生產(chǎn)活動(dòng)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。邏輯分站的組態(tài)需要利用主站進(jìn)行配置，通過(guò)分站覆蓋區(qū)域的擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)信息傳輸成分的有效降低，進(jìn)而促進(jìn)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升[2]。
2.2通信網(wǎng)絡(luò)
在煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)占據(jù)了較為重要的地位。煤礦井下機(jī)電設(shè)備可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)所有機(jī)電設(shè)備的全方位監(jiān)控，保證煤礦井下機(jī)電設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。隨著通信技術(shù)發(fā)展的不斷深入，人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全性和穩(wěn)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(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備一定的故障自動(dòng)恢復(fù)能力。
2.3網(wǎng)絡(luò)傳感器
在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，傳感器會(huì)形成一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，這種特點(diǎn)的產(chǎn)生簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)接入過(guò)程。在配置網(wǎng)絡(luò)傳感器的過(guò)程中，不需要考慮量程和類型的問(wèn)題，縮短了配置過(guò)程所需的時(shí)間。
2.4網(wǎng)絡(luò)控制器
網(wǎng)絡(luò)控制器的功能是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)所獲得的信息進(jìn)行處理，當(dāng)主站將控制指令傳輸至網(wǎng)絡(luò)控制器中之后，網(wǎng)絡(luò)控制器通過(guò)控制指令的合理執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的有效控制。
2.5網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器
煤礦井下機(jī)電設(shè)備通過(guò)控制接口完成設(shè)備開關(guān)的控制，因此可以將網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器安裝在控制開關(guān)周圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的相關(guān)信息的有效控制。
3煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能
3.1信息采集功能
在煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，信息采集功能是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息采集模塊中，主要包含接口功能、信息配置功能、設(shè)備管理和控制功能。首先，要將DSP、單機(jī)片等相關(guān)設(shè)備與煤礦井下機(jī)電設(shè)備的智能控制設(shè)備連接起來(lái)，利用傳感設(shè)備和智能芯片將機(jī)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行信息傳輸至服務(wù)器中，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合服務(wù)器的信息處理結(jié)果得出煤礦井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況[3]。
3.2物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息傳輸功能
信息傳輸功能的設(shè)計(jì)質(zhì)量從一定程度上決定著物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息傳輸功能是通過(guò)數(shù)據(jù)信息從多個(gè)串口傳輸至網(wǎng)絡(luò)，再由網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心，最后由監(jiān)控中心傳輸至遠(yuǎn)程遙控中心這個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。在煤礦井下機(jī)電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息傳輸功能的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)通信管理功能、協(xié)議設(shè)計(jì)功能以及數(shù)據(jù)管理功能等相關(guān)功能的設(shè)計(jì)加以重視[4]。
3.3本地服務(wù)模塊
物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最終目的是促進(jìn)煤礦井下機(jī)電設(shè)備可視化管理的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)設(shè)備的管理水平進(jìn)行有效提升。對(duì)此，在系統(tǒng)的本地服務(wù)模塊中增加了組態(tài)和列表。為了保證本地服務(wù)模塊相關(guān)功能的發(fā)揮，應(yīng)該對(duì)組態(tài)功能、信息配置功能、顯示功能以及權(quán)限功能等方面的設(shè)計(jì)加以重視。
3.4診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能
診斷功能和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心功能。這兩種功能使得物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以進(jìn)行預(yù)警。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，促進(jìn)設(shè)備的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。
3.5用戶使用模塊
物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的用戶使用模塊主要是為煤礦井下機(jī)電設(shè)備專家、煤礦井下機(jī)電設(shè)備使用人員等相關(guān)人員提供服務(wù)。用戶使用模塊的主要功能是幫助管理人員對(duì)煤礦井下不同的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行有效管理。在設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用戶使用模塊的過(guò)程中，要對(duì)信息傳輸功能、信息儲(chǔ)存功能以及信息查詢功能等加以重視，通過(guò)用戶管理模塊的合理設(shè)置，提升煤礦企業(yè)對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的管理水平，進(jìn)而幫助煤礦企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)[5]。
4物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用試驗(yàn)
為了保證開發(fā)出的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有較好的實(shí)用性能，應(yīng)該對(duì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將開發(fā)出的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到某煤礦的煤礦井下機(jī)電設(shè)備監(jiān)控中。該煤礦井下工作環(huán)境較為惡劣，在這種工作環(huán)境中，煤礦井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行更容易出現(xiàn)問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)γ旱V井下所有機(jī)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救處理，將故障設(shè)備對(duì)生產(chǎn)效率的影響降至最低水平。為了更好地反映物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果，需要對(duì)煤礦井下相關(guān)機(jī)電設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。該煤礦井下機(jī)電設(shè)備信息如表1所示。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一年時(shí)間內(nèi)，該煤礦井下機(jī)電設(shè)備的故障變化和生產(chǎn)效率變化如表2所示。煤礦井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行得到了有效控制，該煤礦企業(yè)的煤礦井下生產(chǎn)效率從75%提升至82%，這一數(shù)據(jù)表明所開發(fā)的煤礦井下機(jī)電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有較好的使用效果[6]。
5結(jié)語(yǔ)
為了保證煤礦企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，需要對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控。機(jī)電設(shè)備工作環(huán)境的特殊性提升了監(jiān)控工作的難度，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用可以獲得較好的效果。在開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的過(guò)程中，需要結(jié)合煤礦井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能和組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。
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