随着科学技术的不断发展,人类对矿山安全管理的需求也在不断增加。 智慧矿山安全管控系统以信息化、数字化、智能化为手段,通过先进的信息技术手段实现矿山生产系统智能化管理,并通过对矿山安全、环保生产、经营及服务全过程的信息化控制管理,形成具有煤矿安全、环保特征的智慧矿山信息平台,提升信息化水平和安全管控能力。 传统的煤矿事故调查主要依靠事后进行数据分析、事故原因分析等方法来完成,难以实现对事故人员行为和相关设备状态以及生产系统状态等精准数据的采集。 此外,传统煤矿生产信息采集方式存在成本高、效率低等问题;同时数据质量较低、无法保证煤矿现场实时作业环境等。 智慧矿山安全管控系统将物联网技术进行整合应用,通过部署各种传感器和无线通信网络对煤矿井下工作区域的人员进行远程控制,使煤矿现场作业过程实现远程控制、实时监测和故障诊断分析,同时也可以实时监控生产环境数据并通过分析数据及时发现危险源,保证矿井人员和设备在一个良好的安全态势下工作。 那么要实现智慧煤矿安全管控系统又需要哪些硬件设施呢? 为了保障员工生命财产安全;对井下工作人员的活动区域进行实时监控;对矿井现场生产状态进行管理和控制等等一系列问题需求。 基于此背景下诞生了智慧矿山安全管控系统— SAAS系统。
1、煤矿井下无线定位终端
煤矿井下无线定位终端主要用于井下人员、设备的定位,其可以为井下作业人员提供安全保障,并可对井下人员的活动区域进行实时监控。 煤矿井下无线定位终端安装在井口,具有体积小、安装方便、功能强大、可远程控制等优点。 无线定位终端包括工作单元和无线接收单元,其中工作单元由传感器组成,可以实现对井下水、电参数进行采集,包括温度和压力; 无线接收单元由基站组成,通过采集的数据与网络进行通讯。 工作人员通过佩戴无线终端可以随时查看设备状态参数;在特殊环境中还可配合监测传感器使用。
2、工业网关
工业网关是矿井下生产设备与地面信息交互的桥梁,也是将煤矿井下生产数据上传至地面的核心枢纽,通过工业网关,可以让煤矿井口信息显示在地面或者井下。
(1)传感器:采集井下温度、压力、环境湿度以及瓦斯浓度等参数。
(2)控制单元:远程开关、启停矿用电机等。
(3)视频采集单元:视频采集终端通过工业网关实现数据上传,包括:图像采集和视频监控。
(4)通信单元:煤矿井口通信单元通过工业网关实现与井下控制单元通讯,以及接收来自远程监控中心的现场视频信号等。
3、服务器
服务器是整个系统的大脑,它具有处理数据、管理数据库、维护设备等功能,负责管理整个系统,包括文件系统以及数据库。 服务器具有对数据进行存储、加工、共享和应用的能力。 服务器主要包括:服务器的主机以及网络接入设备等。 主机主机主要负责运行业务需要的软件,包括操作系统、浏览器/服务器等,网络接入设备主要负责连接到主控制界面上,包括传感器、监测终端和控制器等。
4、数据中心
将矿井生产数据,如:监控视频数据、设备运行数据、井下人员轨迹等与矿井的相关信息实时传输到中心服务器,形成大数据,便于管理决策。 通过对矿井各类相关信息的分析,可提供预警、决策依据,为智慧矿山安全管控系统提供支撑与保障。 目前煤矿井下视频监控设备主要有红外摄像头、激光扫描摄像头等。 对于煤矿来讲,其对井下人员动态行为监控的要求非常高,但这种方式需要布线和维护成本较高。 因此需要采用一种低成本、高可靠、低功耗等特点的嵌入式设备,如:超低功耗的嵌入式微处理器以及相关的智能控制模块、网络通信模块等组成。 在嵌入式设备中加入各种传感器及执行器或可编程逻辑控制器(PLC),使之具备了多种数据采集方式和通信接口,如有线通信方式、无线网络接口方式、 GPRS无线网络接口方式等。