煤矿综合自动化中物联网技术的实现
王冲，赵志伟，刘志贺
(唐山学院，河北唐山063000)
摘要：文章介绍了煤矿物联网综合自动化系统的软硬件配置及特点，阐述了该系统构架及接人方式，从实际应用
角度分析煤矿综合自动化中物联网的各项功能及特点，最后得出结论该技术在煤矿企业的应用可以提高生产可靠
性，适合在煤矿综合自动化系统构建上大力推广。
关键词：煤矿企业；综合自动化；物联网
中图分类号：TD67；TP316．8文献标识码：A文章编号：1008—8725(2012)12-0268-03
RealizationofinternetofThingsMineIntegrated
Automation
WANGChong．ZHAOZhi-wei，LIUZhi-he
(TangshanCollege，Tangshan063000，China)
Abstract：ThispaperintroducesinternetofThingscoalmineintegratedautomationsystem
softwareandhardwareconfigurationandcharacteristic，elaboratedthesystemarchitectureandthe
wayofaccess，fromtheviewpointofthepracticalapplicationofcoalmineintegratedautomation
internetofThingsfunctionandthecharacteristic，finallydrawstheconclusionthetechniqueand
itsapplicationincoalenterprisescanimprovetheproductionreliability，issuitableforthecoal
minecomprehensiveautomationthesystemconstructiontopromote．
Keywords：coalmineentorprises；integratedautomation；internetofThings
口口日
图8YⅢ网络系统设计结构图
受方式，另一端连接数据库，可以把数据接收器接受
的数据分为实时数据、进油数据、定时盘存数据3大
主要类型。
2．2．2数据库和表
数据和数据表上传到服务器上之后，服务器会
建立起一个检测数据的数据库。数据接收器接收到
数据之后进行复杂的分析处理，并把数据结果插入
到油罐实时接收表格当中，然后使用触发器对油罐
的实时查询数据表进行相应的更新。触发器在向油
罐实时插入新数据的时候，更新油罐查询表对应的
实时数据，这样就不至于发生掌控不到油罐现阶段
的情况。
2．2．3B／S网络管理软件系统的实现
石化产品主要是运用B／S模式进行前台页面开
发的，B／S模式具有不用安装客户端的优点，重要的
操作都能够在服务端得以完成和处理，减轻了系统
维护和升级所带来的额外费用支出，还大大降低了
工作量。主页面如图9所示。
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图9石化产品进销存综合管理系统的主页面
3结论
石化产品进销存综合管理系统以中小型石油公
司为研究对象，以Web服务器为研究平台，通过
GPRS通讯技术，实现了各加油站、油库的储油、付
油及各项工作参数的实时数据远程上传，自动生成
各类管理报表；自动跟踪各下属加油站销售情况，依
据库存管理理论，自动生成成品油配送计划及调度
指令；远程检测各个油库、加油站盈亏状况，对异常
盈亏状况进行预警，并根据历史数据进行异常盈亏
原因的初步分析。
参考文献：
【11马骅．浅谈石油制品进销存综合管理的实现田．邢台职业技术学
院学报，2003(3)：47-49．
【2】马骅，张国勋．Modbus通讯协议在液位监测系统中的应用【J】．邢
台职业技术学院学报，2004(3)：36-38．
(责任编辑李富文)
收稿日期：2012-09-06；修订日期：2012—10—18
作者简介：王冲(1980-)，男，河北唐山人，唐山学院计算中心讲师，硕士学历，研究方向：数据库。
万方数据
第12期王冲，等：煤矿综合自动化中物联网技术的实现．269．
0引言
随着我国煤矿事业的蓬勃发展，大多煤炭企业
要向网络化、自动化和智能化方向发展，但是井下开
采的特殊性使得企业很难做到对实际生产的实时、
有效、可靠的监控。因此，在煤矿综合自动化中引人
物联网技术，目的是开发集工作面监控、电气设备控
制、通风系统监测等信息平台于一身的矿山数字化
系统。文中结合了物联网技术设计了矿山综合自动
化网络信息平台。
1基于物联网的自动化系统配置及特点
1．1系统配置
为用户提供综合解决方案是煤矿综合自动化系
统的宗旨。对原有的井下生产系统加以改造，建立工
作面监控、电气设备控制、通风系统监测等功能的开
放式监控系统，在统一的网络平台上综合电器设备
运行状态及井下环境安全信息，从而实现将整个矿
山的综合自动化系统进行组态设计，如图1所示。
图1系统配置图
图1的系统中，有2台核心交换机进行主干网
络的数据交换，还配备支线的接人交换机，Web服务
器、安全信息采集服务器以及历史记录存储服务器，
同时还有硬件防火墙防止外来安全入侵。软件配置
有微软系统开发的SQL2008数据库，组态软件
WINCC，卡巴斯基杀毒软件及OPC通信协议。系统
的网络结构分为2种，地下1000Mbit／s环网和地面
控制中心的1000Mbit／s环网，全部采用光纤通信。
地面的监控中心、40kW变电站。地面主压风通风系
统，井工主副提升绞车系统、管路监测地面系统、污
水处理系统、井上视频中心以及人员定位中心系统
都接在地面控制中心的1000Mbit／s环网上。井下的
工作子系统如刮板运输机综保系统、皮带综保系统
以及井下给排水系统、井下配电系统、综采控制系统
都接在地下1000Mbit／s环网上。
这样的配置保证了该系统具有组网技术先
进、数据传输安全可靠、节点连接通畅、操作简单
等特点。
1．2系统特点
(1)整个环网冗余是通过2台核心交换机实现
的，为了保证井下生产数据的高速处理及稳定可靠
性，2台高速交换机能达到小于200ms的自愈合
速度。
(2)安全信息采集服务器的硬盘这列存储来自
各个工作面子系统的安全数据，这些安全数据通过
光纤环网实时采集。该服务器的历史记录查询功能
能够实现对工作面及灾难的历史数据查询，以便分
析生产环境及灾难预警。
(3)企业用户可以通过该物联网系统的Web服
务器实时地浏览数据，管理网接受工业以太网的单
向数据信息，安设在煤矿管理网终端的IE能够提供
Web服务器的访问功能。
(4)该物联网综合自动化系统具有安全双保险，
卡巴斯基企业杀毒软件和高端硬件防火墙，网络病
毒和非法用户没有可乘之机。
(5)该物联网综合自动化系统采用基于客户端
和浏览器的双重构架，基于客户端的C／S架构保证
数据采集的高效稳定性，同时基于浏览器的B／S架
构保证数据浏览的高速和流畅性。
1．3系统架构
该物联网综合自动化系统分为设备层、控制层
及信息层三层体系。其中设备层负责将井下工作面
的各种控制器和网络的底层设备相连，其具备的智
能化接口能够对控制器实时地诊断并报警，既操作
简单又节约了成本；控制层保证了网路中的数据信
息的正确和实时有效，将对等信息网络和I／0功能
集于一体，实现网络的闭锁功能、报文传送功能和I／O
控制功能；信息层的TCP／IP协议通过物联网和煤炭
企业的信息管理系统对话，实现软件控制、编程控制
以及网关和接口控制。
2煤矿物联网综合自动化系统的接入
方式
该物联网系统实现的基础是煤矿工业以太网，
三层网络交换机通过光纤将设备层向量化，实现井
下数据的共享和交换。根据煤矿井下的实际情况可
以将工作面子系统用以下几种方式进行连接。
(1)OPC协议的接人方式
支持OPC协议的组态软件被安设在管控网络
单元的服务器中，在现场单元安设的OPC服务器能
直接和该服务器进行数据交换，通过和工作面控制
单元的桥接以及通信应用程序的调用可以实现实时
的数据存取。
(2)地面控制中心的实时数据库接入方式
其他数据库系统和地面控制中心的组态软件控
制接口连接，只对WINCC组态软件进行动态数据的
简单开发，就能很容易实现连接。
万方数据
·270．煤．炭技术第3l卷
(3)Rs485总线转换以太网接入方式
目前，煤矿井下存在着大量的RS485／422和
CAN总线通信方式的设备，该设备的实时采集数据
不能直接连到以太网数据交换机，自由通过转换才
能将采集数据统一传输到安全信息采集服务器中。
(4)井工QWTl98接人交换机
随着网络技术的发展，一些矿用隔爆兼本安网
络交换机被相继研发出来，该类交换机是1000Mbit／s
交换机，具有CAN／以太网信号转换模块和753／以太
网接口。
3煤矿物联网综合自动化系统的功能
及特点
3．1系统的主要功能
(1)集中控制工作面子系统
该系统对各个工作面子系统的控制是通过物联
网和组态软件综合实现的。对电气设备可以进行远
程启动、停止、复位和测试功能。地面控制中心可以
在10s内的响应时间里对组态软件进行远程编程，
保护电气设备、故障排除、运行状态转换、电动操作
等。在对通风设备的远程操作上，该系统可以对主风
机各项参数进行集中自动监控，比如说风机电压、频
率、温度、电机的定子温度、轴承温度，功率以及风机
人口静压、风机流速等参数．如图2所示．
图2主风机各项参数控制界面
(2)显示功能
井下各个工作面的子系统信息都能在该系统
中以画面形式显现。比如说各胶带机、风机、提升
机、泵房、变电所、工作面等。当这些工作面子系统
发生故障时，煤矿物联网综合自动化系统就会发出
语音和文字报警，以便现场工作人员和控制室人员
配合处理，其状态监测周期为1s。比如说井上变电
站监控画面中，变电设备的运行参数和馈电开关的
运行状态都被显现出来，控制中心可以很方便的对
变电设备进行远程合分闸操作。同时，设备的电压、
电流、有功功率、无功功率等参数也被显示出来，如
图3所示。
(3)故障自诊断及报表功能
煤矿物联网综合自动化系统可以准确地将工作
面子系统中设备的故障判断出来，并确定其位置和
故障原因，发出语音报警，然后汇总成图像并打印，
图3并上变电站系统
故障自动切换时间不超过20s。系统可以存储12
个月的故障记录，方便管理员查询和分析历史记录。
3．2系统的主要特点
(1)按照我国的煤矿开采实际情况，以1000Mbit／s
工业以太网为传输基础，建立具有环网冗余技术井
下物联网自动化控制网络平台，以保证地上、地下传
输的可靠性。为了确保本质安全防爆性能，该系统的
主要连接介质均为矿用隔爆兼本安型连接设备。
(2)该系统集合了井下2大监测子系统，生产监
测和安全监测。通过其自动实时监测功能实现了这
个矿区各个工作面的情况及设备状况监测。
(3)为了保证煤矿原有系统的稳定、可靠性，本
系统通过接口和协议的标准化将各个子系统联合，
构成一个整体系统。
(4)该系统的核心为信息集成平台，通过
SQL2008实时数据库、OPC协议、WINCC组态软件
来实现工作面子系统的无缝连接，并可以实时通过
Web服务器浏览井下数据。
4结论
目前，我国部分煤矿通过对物联网综合自动化
系统的实际应用，保障了井下的安全生产，在调度、
实时监控方面表现卓越。和传统的网络结构相比，环
型光纤工业以太网技术的应用使得传统的设备故障
人工修复转化为系统自动恢复，大大缩短了恢复时
间，节省了人力。通过各大煤矿的实际使用经验，该
系统可以提高上百倍的安全可靠性，适合在煤矿综
合自动化系统构建上大力推广。
参考文献：
【l】张登宏．煤矿安全检测系统的物联网技术研究叨．煤炭技术，2011
(12)：95—97．
[2】卫何．基于无线物联网的基站运维管理系统的设计和实现加．煤
炭技术．2011(12)：165—167．
【3】杨希玲．RFID技术应用中的问题及对策分析叨．煤炭技术，2011
(1)：236—238．
【4】邓英剑，刘忠伟．多媒体教学的实践与思考明．湖南冶金职业技
术学院学报．2005(4)：462-464．
【5】陶玉芬．RFID技术应用展望【J】．电脑应用技术，2007(1)：5—8．
(责任编辑李富文)
万方数据
煤矿综合自动化中物联网技术的实现
作者：王冲，赵志伟，刘志贺，WANGChong，ZHAOZhi-wei，LIUZhi-he
作者单位：唐山学院,河北唐山,063000
刊名：煤炭技术
英文刊名：CoalTechnology
年，卷(期)：2012,31(12)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_mtjs201212126.aspx
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