矿山物联网技术的发展与挑战

实现矿产资源的安全开采，一直都是采矿工作者关心的问题，而近几年兴起的矿山物联网技术恰能有效解决这一问题。矿山物联网是指利用物联网技术，实现矿山开采的自动化、数字化、信息化。近年来我国逐渐加大了对于矿山物联网方面的研究，提出了以“感知矿山物联网模型”为代表的多个理论，研发了多个产品，为指导矿山物联网的建设打好了基础。本文将介绍标识卡、智能矿车和智能矿灯为代表的产品研究进展和各自面临的挑战：

标识卡 标识卡分为无源标识卡、半有源标识卡和有源标识卡，我国的井下定位也经历了从无源到有源的过程。基于RFID技术的定位方法主要有TOA、TDOA和RSSI等定位法。虽然在我国矿山物联网标识卡方面的研究取得了巨大的发展，但是对于实现矿山数字化、智能化的目标，仍存在以下挑战：在矿山物联网标识卡方面的研究起步较晚，技术还未成熟；未能与矿车、矿灯紧密结合，且标识卡功能较单一，无法适应井下复杂多变的环境；目前市场上的标识卡一般是基于RFID或ZigBee技术，未能将2种技术有机结合，导致定位精度不高。

智能矿车 如今矿车定位系统一般基于RFID射频技术，由智能标签、阅读器、光端机、通信光缆和系统监控软件等构成。在矿井下设置监测地点，安装阅读器，每辆矿车都安装智能标签。当矿车到达监测点，阅读器通过天线与电子标签进行无线通信，实现对标签中的信息读出或写入操作，并把所获数据传输回系统终端，系统通过计算处理，能够知道井下矿车的精确位置与数量。除矿车定位系统的研究外，智能矿车计数装置也是目前的研究方向之一。该智能装置可以提高矿车装矿系数，避免装车不满现象的发生。如今对智能矿车的研究还比较少，因此矿车在智能化方面还存在以下挑战：矿车功能单一，基本只用于运输煤矿，没有其他扩展功能；矿车运行过程中缺乏预警系统，导致井下矿车撞人的情况时有发生。

智能矿灯 矿灯作为煤矿生产作业中重要的工具之一，关系着工人的人身安全。目前我国智能矿灯主要是通过搭载标识卡来实现对井下矿工的定位，通过传感器对周围瓦斯进行监测。在井上智能充电领域的研究也取得了满意的成果，使得矿灯寿命智能化监测、矿灯取放时间智能化监测成为可能，也使得操作更加规范，较好地规避了因矿灯老化而造成的危险，较大节约了企业的成本，提高了煤矿管理系统的效率。然而与国外相比，我国在智能矿灯的研发和使用及管理上还比较落后，其面临的挑战有：随着矿灯功能的增加，势必会导致耗电量增加，在井下无法充电的情况下，矿灯的使用时间应通过一定措施来延长；尽管研发出来的智能充电架可以根据充电次数来判断矿灯的使用寿命，但是无法判断矿灯的外部破损等情况。

未来欲实现矿车、矿灯的高度智能化，必须加大对标识卡的研究，通过拓展标识卡的功能来相应增加矿车和矿灯的功能，使其能更加适应井下复杂多变的环境以及井下工作人员的实际需求。