魏興義

（1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西太原030024；2.同煤集團(tuán)馬脊梁礦，山西大同037027）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究

魏興義1,2

（1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西太原030024；2.同煤集團(tuán)馬脊梁礦，山西大同037027）

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了簡要的分析，并對(duì)煤礦可視化管理相關(guān)技術(shù)、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；煤礦；可視化管理；應(yīng)用研究

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念介紹

物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代信息技術(shù)中占有非常重要的地位，它不僅是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，同時(shí)也是“信息化”時(shí)代發(fā)展過程中的一個(gè)重要時(shí)期。從字面上來理解，物聯(lián)網(wǎng)就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)物與物之間相互連通的互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的一種延伸和拓展，并通過傳感器、互聯(lián)網(wǎng)等的相互配合來形成的一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)物品與物品間的信息交換、通信的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的又一個(gè)突破，但在目前我國的煤礦管理中，還沒有完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤礦可視化管理還存著比較明顯滯后性，這也是我國煤礦企業(yè)發(fā)展過程中必須重視的一個(gè)問題。

2 物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可快速建立網(wǎng)絡(luò)體系，還可以更方便、更快捷地進(jìn)行信息收集、信息反饋等工作。通常情況下，物聯(lián)網(wǎng)是由若干個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)所組成的，它不僅可以進(jìn)行信息靜態(tài)傳輸，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了信息的動(dòng)態(tài)傳送。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)總共包含了以下幾點(diǎn)：

1）高速性。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息的傳送與反饋的，加上近些年來光纖的普及，使得信息的傳輸?shù)竭_(dá)更高的速度。同時(shí)，組成物聯(lián)網(wǎng)傳感器和終端服務(wù)器的種類繁多，數(shù)量龐大，起到了分擔(dān)信息拾取工作的效果，進(jìn)而也加快了物聯(lián)網(wǎng)的工作效率。

2）不穩(wěn)定性。由于組成物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數(shù)量龐大，網(wǎng)絡(luò)信息的選取工作必須由不同的傳感器相互協(xié)調(diào)支撐完成的，在實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)體系中，如果其中一個(gè)傳感器出現(xiàn)了任何問題，都可能會(huì)引起一些不良的連鎖反應(yīng)，再加上其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡單，使得物聯(lián)網(wǎng)存在著較為明顯的不穩(wěn)定性，這一特性在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、級(jí)別多樣的物聯(lián)網(wǎng)體系更為突出。

3）適用性低。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)體系中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，它在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的中心是不確定的，再加上傳感器的傳感范圍小，通常只能在幾米到幾十米的范圍內(nèi)正常工作，這也決定了物聯(lián)網(wǎng)適用范圍小的這一特性。

4）信息采集效率偏低。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)中的主要信息采集設(shè)備，雖然占據(jù)著非常重要的地位，但作為一個(gè)信息采集端，它需要在固定時(shí)間內(nèi)將采集后的數(shù)據(jù)推送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器終端，在這一點(diǎn)上，物聯(lián)網(wǎng)的信息采集工作的效率是無法與互聯(lián)網(wǎng)相比較的。

5）對(duì)數(shù)據(jù)的安全性有著非常高的要求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是運(yùn)用在物體與物體的信息交流中的一種智能化體系，它與人工操控有著明顯的區(qū)別，同時(shí)它的信息采集、信息傳輸都是自動(dòng)完成的，在這過程中，如果存在著任何被黑客入侵的情況，是非常容易導(dǎo)致信息的的外泄的。所以，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息源的數(shù)據(jù)安全有著非常高要求，這樣才可以更好地保障相關(guān)企業(yè)的信息安全，避免造成不必要的損失。

3 煤礦可視化技術(shù)分析和設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 煤礦可視化的相關(guān)技術(shù)分析

“物聯(lián)網(wǎng)”是現(xiàn)代信息技術(shù)的一種集成和創(chuàng)新，它的發(fā)展無疑會(huì)給人們的工作、生活帶來便利。在煤礦可視化技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，首先進(jìn)行相關(guān)煤礦數(shù)據(jù)的查找，并建立相應(yīng)的煤礦數(shù)據(jù)庫，然后在此基礎(chǔ)上繪制出更為形象的圖形圖畫，并進(jìn)行煤礦的藏煤點(diǎn)、藏煤量等信息的模擬，讓煤礦的具體情況可以清晰地展現(xiàn)在人們面前，從而形成煤礦信息的可視化管理系統(tǒng)。

在煤礦的生產(chǎn)工作中，主要運(yùn)用到的可視化技術(shù)有四種，它們分別是幾何投影技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、分層技術(shù)以及像素技術(shù)等。

第一，幾何投影技術(shù)。幾何投影技術(shù)是可以將煤礦的相關(guān)數(shù)據(jù)信息形象表現(xiàn)出來的一種技術(shù)，它利用投影技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化處理，從而得出可視的幾何圖形，從而更快捷、更方便地查找和閱讀煤礦中的各種信息，并發(fā)現(xiàn)其中存在著的問題。

第二，圖形圖像技術(shù)。這一技術(shù)是通過投射圖像的方式將煤礦信息可視化，讓煤礦內(nèi)部的各種信息更容易被人們接收。

第三，分層技術(shù)。分層技術(shù)是模擬煤礦實(shí)際的分布情況的一種先進(jìn)技術(shù)。它是通過對(duì)煤礦數(shù)據(jù)空間的分層、分類和模擬來實(shí)現(xiàn)的。

第四，像素技術(shù)。像素技術(shù)是煤礦分布模擬中較為常見的一種技術(shù)，它是利用不同的色素來表示不同的圖形，將煤礦礦產(chǎn)分布一一展示在人們面前，在目前的地理地圖繪制中也經(jīng)常使用到該項(xiàng)技術(shù)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在煤礦信息的采集、傳輸、處理以及數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)中。

第一，信息的采集。在物聯(lián)網(wǎng)的信息采集環(huán)節(jié)中，主要是由感應(yīng)器來完成的，它不僅具有感應(yīng)信息的功能，同時(shí)還可以對(duì)感應(yīng)到的信息進(jìn)行識(shí)別，這樣可以對(duì)煤礦所在地的生產(chǎn)環(huán)境、開采條件、地質(zhì)情況進(jìn)行一個(gè)全面的感知和分析，并在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的煤礦信息數(shù)據(jù)庫，最后將信息傳輸?shù)饺斯た刂贫?，從而完成了整個(gè)煤礦信息采集的智能化控制。

第二，信息的傳輸。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過相關(guān)的通信協(xié)議，組成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)傳輸以及短時(shí)儲(chǔ)存系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有線傳輸和無線傳輸，更好的提升了數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)錄入和數(shù)據(jù)查找的速度。

第三，信息的處理。煤礦信息的可視化處理，首先應(yīng)該建立起相關(guān)的信息處理中心，將采集到的信息源進(jìn)行完整的映射處理，使得煤礦數(shù)據(jù)的分析更為可靠。煤礦的可視化管理就是要將采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化處理，通過圖形圖像的形式展示到相關(guān)工作人員面前。

第四，數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)。數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)是可視化技術(shù)中的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，它是對(duì)煤礦中的隱患數(shù)據(jù)的一種排查和預(yù)測(cè)，是提高煤礦安全性的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。煤礦的可視化管理系統(tǒng)不僅可以對(duì)其中的隱患數(shù)據(jù)進(jìn)行稽查和清理，還可以進(jìn)行相關(guān)情況的模擬，這樣才可以更為徹底地找到安全隱患，將企業(yè)的利益最大化。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理中的應(yīng)用

為了可以更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，應(yīng)該在完成接口設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)備與監(jiān)控物之間的交互來選擇感知服務(wù)，并借助各種監(jiān)控傳感器來完成數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)獲取和實(shí)時(shí)更新。

第一，煤礦定位。這一過程中，主要完成的工作是開采人員和礦產(chǎn)運(yùn)輸?shù)亩ㄎ唬锫?lián)網(wǎng)技術(shù)不僅具有對(duì)開采人員和礦產(chǎn)的即時(shí)定位效果，還能夠?qū)⑵鋵?shí)際定位到的位置信息傳輸?shù)椒?wù)器終端系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)管理人員的全程跟蹤監(jiān)控效果。

第二，數(shù)據(jù)掃描。數(shù)據(jù)掃描主要的工作是對(duì)設(shè)備、礦產(chǎn)等信息掃描，并通過信息掃描來識(shí)別出其中包含著的煤礦開采信息，例如：采納點(diǎn)、礦產(chǎn)質(zhì)量等。并在處理后再傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)終端。

第三，控制系統(tǒng)。這里的控制系統(tǒng)不僅要對(duì)煤礦采集的信息進(jìn)行控制，還要能夠?qū)π畔⒌慕邮蘸托畔⒌奶幚磉M(jìn)行控制，并在互聯(lián)網(wǎng)的支持下完成各種信息的傳遞工作，將所有感應(yīng)點(diǎn)收集到的信息進(jìn)行匯總，實(shí)現(xiàn)整體控制。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦的可視化管理應(yīng)用中有著非常重要的作用，它對(duì)煤礦生產(chǎn)企業(yè)的安全生產(chǎn)和監(jiān)控管理也有著非常重要的意義。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)煤礦信息的智能化采集、傳輸以及處理，大大提升了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全，是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)該重點(diǎn)研究的一項(xiàng)技術(shù)。

[1]劉西青,田慕琴,李雙雙,等.基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦可視化系統(tǒng)研究[J].煤礦機(jī)械,2015,36(5):96.

[2]鄒磊,呂允鵬.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦管理中的應(yīng)用研究[J].魅力中國,2013(14):130.

[3]譚章祿,史后波,方毅芳.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究[J].煤礦機(jī)械,2012(8):280-283.

[4]劉西青.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究[J].軟件,2013 (10):120-121.

（編輯：王璐）

Application of the Technology of the Things Internet on Vision Management

W ei Xingyi1,2
(1.Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi030024; 2.Majiliang Coal Mine of Datong Coal Mine Group,Datong Shanxi030027)

The concept and structure characteristics of the Internet of things is briefly analyzed,and related technology,design and implementation of visual management in coal mine and the application of the Internet of things technology in coal mine visual management for detailed analysis.

the Things Internet;coalmine;visionmanagement;application analysis

TP311

A

2095-0748(2016)20-0082-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.36

2016-10-06

魏興義（1967—），男，山西懷仁人，畢業(yè)于山西礦院采礦系采礦專業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)任同煤集團(tuán)馬脊梁礦副總工程師，主要從事煤礦管理工作。