煤礦井下機電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)

時間：2024-05-17 22:56:14 其他類論文我要投稿

　　摘要：

　　從煤礦井下機電設(shè)備的種類入手，對煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)進行研究，包括系統(tǒng)組成和信息組成功能。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用試驗得出，通過開發(fā)運用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，降低了煤礦井下機電設(shè)備的故障率，提高了生產(chǎn)效率。

　　關(guān)鍵詞：

　　煤礦井下機電設(shè)備;物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng);開發(fā)

　　引言

　　對于煤礦企業(yè)而言，運用人工的方式對煤礦井下機電設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控的實現(xiàn)難度較高，并且監(jiān)控過程中煤礦井下機電設(shè)備出現(xiàn)問題的可能性較大，因此對煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)進行研究具有一定的現(xiàn)實意義。

　　1煤礦井下機電設(shè)備及其物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　1.1煤礦井下機電設(shè)備的種類

　　煤礦井下機電設(shè)備主要包括采煤機、電機車、液壓支架、通風機以及變壓設(shè)備等。煤礦井下機電設(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)該充分考慮機電設(shè)備的特點進行開發(fā)設(shè)計。

　　1.2煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　煤礦井下機電設(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。它通過數(shù)據(jù)、視頻等多種形式設(shè)備運行狀態(tài)的實時傳輸，保證煤礦井下機電設(shè)備運行的穩(wěn)定和安全。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以運用控制中心對監(jiān)測過程中監(jiān)測出的機電設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合分析結(jié)果對設(shè)備進行有效控制。在煤礦井下機電設(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，它的功能主要是對煤礦井下不同的機電設(shè)備進行實時定位，通過設(shè)備實際運行狀態(tài)的智能化感知和可視化監(jiān)控的實現(xiàn)，提升煤礦井下機電設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行，促進生產(chǎn)活動的順利進行，進而為煤礦企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟利潤。為了保證感知層相關(guān)功能的實現(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

　　管理層通過煤礦井下機電設(shè)備運行顯示和決策環(huán)節(jié)的智能化，促進煤礦井下機電設(shè)備運行狀態(tài)管理智能化的實現(xiàn)。管理層可以對煤礦井下的所有機電設(shè)備的運行是否存在故障進行診斷。當診斷結(jié)果顯示設(shè)備存在故障問題時，管理層可以對其進行相應(yīng)的維護和維修。為了實現(xiàn)上述功能，需要將遠程控制技術(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

　　控制層對煤礦井下機電設(shè)備的控制功能是通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的，在控制層中，主要包含網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)、自動控制技術(shù)以及智能計算技術(shù)等。

　　2煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)

　　組成煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)示意圖如下頁圖1所示。該監(jiān)測系統(tǒng)主要是由以下幾部分組成的：

　　2.1主站和邏輯分站

　　在煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)測系統(tǒng)中，主站的作用是對所有設(shè)備進行智能管理和安全監(jiān)控。主站的控制功能需要通過控制器實現(xiàn)，煤礦井下機電設(shè)備的正常運行是生產(chǎn)活動順利進行的基礎(chǔ)。邏輯分站的組態(tài)需要利用主站進行配置，通過分站覆蓋區(qū)域的擴大，實現(xiàn)信息傳輸成分的有效降低，進而促進煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升[2]。

　　2.2通信網(wǎng)絡(luò)

　　在煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)占據(jù)了較為重要的地位。煤礦井下機電設(shè)備可以通過無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時監(jiān)控，通過對所有機電設(shè)備的全方位監(jiān)控，保證煤礦井下機電設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。隨著通信技術(shù)發(fā)展的不斷深入，人們對物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(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，傳感器會形成一種無線網(wǎng)絡(luò)的特點，這種特點的產(chǎn)生簡化了網(wǎng)絡(luò)接入過程。在配置網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)控制器

　　網(wǎng)絡(luò)控制器的功能是對物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)所獲得的信息進行處理，當主站將控制指令傳輸至網(wǎng)絡(luò)控制器中之后，網(wǎng)絡(luò)控制器通過控制指令的合理執(zhí)行，實現(xiàn)對煤礦井下機電設(shè)備的有效控制。

　　2.5網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器

　　煤礦井下機電設(shè)備通過控制接口完成設(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，進而實現(xiàn)對煤礦井下機電設(shè)備的相關(guān)信息的有效控制。

　　3煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的功能

　　3.1信息采集功能

　　在煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，信息采集功能是實現(xiàn)監(jiān)測的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(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、單機片等相關(guān)設(shè)備與煤礦井下機電設(shè)備的智能控制設(shè)備連接起來，利用傳感設(shè)備和智能芯片將機電設(shè)備的實際運行信息傳輸至服務(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)果得出煤礦井下機電設(shè)備的運行情況[3]。

　　3.2物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸功能

　　信息傳輸功能的設(shè)計質(zhì)量從一定程度上決定著物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)對煤礦井下機電設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸功能是通過數(shù)據(jù)信息從多個串口傳輸至網(wǎng)絡(luò)，再由網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心，最后由監(jiān)控中心傳輸至遠程遙控中心這個過程實現(xiàn)的。在煤礦井下機電設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸功能的設(shè)計過程中，應(yīng)該對通信管理功能、協(xié)議設(shè)計功能以及數(shù)據(jù)管理功能等相關(guān)功能的設(shè)計加以重視[4]。

　　3.3本地服務(wù)模塊

　　物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的最終目的是促進煤礦井下機電設(shè)備可視化管理的實現(xiàn)，并對設(shè)備的管理水平進行有效提升。對此，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)計加以重視。

　　3.4診斷和遠程監(jiān)測功能

　　診斷功能和遠程監(jiān)測功能是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的核心功能。這兩種功能使得物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)可以對煤礦井下機電設(shè)備實際運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，當設(shè)備的運行過程出現(xiàn)問題時，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)可以進行預(yù)警。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)還可以對煤礦井下機電設(shè)備的故障進行合理預(yù)測，促進設(shè)備的穩(wěn)定、安全運行。

　　3.5用戶使用模塊

　　物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的用戶使用模塊主要是為煤礦井下機電設(shè)備專家、煤礦井下機電設(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煤礦井下不同的機電設(shè)備運行進行有效管理。在設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)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(shè)置，提升煤礦企業(yè)對煤礦井下機電設(shè)備的管理水平，進而幫助煤礦企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟利潤[5]。

　　4物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用試驗

　　為了保證開發(fā)出的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)具有較好的實用性能，應(yīng)該對物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用進行實驗。將開發(fā)出的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用到某煤礦的煤礦井下機電設(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，煤礦井下機電設(shè)備的運行更容易出現(xiàn)問題，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)γ旱V井下所有機電設(shè)備的實際運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障時，能夠及時進行補救處理，將故障設(shè)備對生產(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)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果，需要對煤礦井下相關(guān)機電設(shè)備信息進行統(tǒng)計。該煤礦井下機電設(shè)備信息如表1所示。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的一年時間內(nèi)，該煤礦井下機電設(shè)備的故障變化和生產(chǎn)效率變化如表2所示。煤礦井下機電設(shè)備的運行得到了有效控制，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)的煤礦井下機電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)具有較好的使用效果[6]。

　　5結(jié)語

　　為了保證煤礦企業(yè)生產(chǎn)活動的順利進行，需要對煤礦井下機電設(shè)備的運行狀態(tài)進行有效監(jiān)控。機電設(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)測系統(tǒng)的過程中，需要結(jié)合煤礦井下機電設(shè)備的運行特點，對物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的功能和組成結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計。

　　參考文獻：

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