煤矿机电设备无线检测技术的应用

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摘要：井下机电设备安全运行直接关系到井下作业人员人身以及财产安全，因此需要采用更为科学的方法对井下机电设备状态进行实时检测。分析煤矿企业机电设备传统检测技术存在的不足，提出具体的具体解决方案，并且探讨煤矿机电设备无线检测技术的实际应用。通过应用无线检测技术，能够确保机电设备的维护、监督问题以及状态检测问题均得以有效解决，对保障机电设备安全、稳定运行意义重大。

关键词：煤矿；机电设备；无线检测

0前言

在经济不断的发展过程中，离不开煤炭资源的支持，而在煤炭资源开采过程中，借助于各种先进的机电设备，能够显著降低作业人员工作强度，确保煤矿开采作业能够实现自动化以及智能化的目标，从而进一步提升煤炭资源开采效率[1]。不过，在煤炭资源的开采过程中，由于所应用到的机电设备数量不断增加，导致机电设备在实际维护以及检修过程中不可避免存在管理不到位的问题，而且在煤矿机电设备运行时，也不可避免会发生设备零件磨损以及失效问题，给煤矿企业安全生产埋下隐患。通过不同的识别技术对煤矿机电设备的实时运行状态加以检测以及对机电设备的故障进行有效识别，是目前相对先进的机电设备维护与检测方式。针对一些检测数据进行进一步的分析，可对机电设备故障问题进行提前预警，避免出现突发性的安全事故。而通过利用RFID射频技术以及无线网络通信技术，能够对煤矿机电设备运行过程中的实时状态加以记录，同时还可以对机电设备的维护工作开展全面监督，还能够利用无线通信网络实现机电设备维护数据的无线实时上传，对机电设备维护任务进行实时的推送处理，从而更好地保障机电设备能够安全、可靠运行。

1煤矿企业机电设备传统检测技术

现阶段，在对煤矿井下机电设备进行检测过程中，所使用到的相关检测技术和系统非常多。不过，大部分检测技术实际检测范围相对不大，而且整个检测系统相对而言不够开放，不同检测技术以及系统之间存在非常突出的异构性特征，无法确保在实际检测过程中可以达到信息实时共享的目标，要想实现协同操作便更为困难。尤其是进行信息的输送过程中，由于煤矿井下所涉及的设备数量以及种类等均相对多，很多机电设备的检测信息均是借助于模拟设备完成传输工作，此种方式下不仅或导致井下现场布线工作变得非常困难，而且在实际运行过程中，要求所投入的维护成本也相对高[2]。同时，借助于有线网络进行检测信息输送工作，因为会受到井下作业环境影响，并且井下机电设备数量较多，作业人员较为复杂，导致了采用有线传输的方式受到极大限制，其安全性也变得较差。另外，由于采用有线信息传输的方式，使得整个信息输送过程较长，若一旦出现突发性机电设备事故，则极易延误最佳抢救时机。

2具体解决方案

在煤炭开采过程中，所应用到的主要机电设备包含有运输设备、掘进设备、提升设备以及通风和排水设备等等。上述机电设备依照其运行过程中自身位置是否发生改变，能够进一步划分成静止类设备以及运动类设备。之前在对煤矿设备检测过程中，针对煤矿开采中移动设备检测工作往往做得不到位，但是对于煤矿开采过程中移动机电设备进行检测却是现阶段煤矿开采中非常关键的一项工作[3]。现阶段，借助于自动化平台可以把煤矿机电设备检测相关数据信息均集中于特定的平台上，能够达到对机电设备网络化监控的目标，却未能实现不同机电设备检测数据的实时共享。而借助于无线检测技术，能够进一步提升信息集成度，可以更好地满足煤炭动态开采过程相关要求，有效地对煤矿机电设备实时运行状态加以检测与监督，为机电设备的安全可靠运行提供保障。

3煤矿机电设备无线检测技术的实际应用

3.1无线检测系统的结构设计

依照物联网系统自身所拥有的3层结构，同时结合煤矿机电设备自身所拥有的特征，在此对物联网结构进一步加以优化，制定基于无线检测技术的煤矿机电设备状态检测系统的4层网络结构。

3.2感知层结构

此层结构属于最底层的结构，其中包含有WIFI智能终端设备、RFID射频设备、各种传感装置以及相应的移动通讯装置等。为了能够更好地对井下各个机电设备实际运行状况进行检测，要求此层结构中的基础设备应当达到一定的智能化要求。在所构建的无线检测系统中，实际组网的过程利用无线传感网络，在系统设置无线传输功能模块之后，即能够有效提升各个节点位置的灵活性[4]。针对井下机电设备，借助于WIFI智能终端设备以及RFID射频设备等确保能够实时对设备运行状态进行检测。

3.3网络层结构

在所构建的无线检测系统中，该层结构除了包含所有设置的无线网络之外，同时也包含有互联网以及局域网。由于井下作业环境相对较为复杂，同时涉及的机电设备数量也相对多，存在相对较大干扰性。所以，在井下信息的通信过程中，对于网络要求相对高。可以依照不同机电设备位置将其划分成为两种不同类型，即静止类型(已知节点)以及运动类型(未知节点)。唯有确保能够把对静止类机电设备以及运动类机电设备检测工作更好融合，使之形成完整的检测网络，确保检测信息能够更加及时、高速地传输，才能够确保对井下机电设备运行状态的全面检测以及感知。因为RFID射频技术仅仅可以针对一些距离相对较短的信号进行输送以及接收工作，同时其信息输送的速率相对较低，在该系统中主要将其应用在一些固定机电设备和一些近距离通信过程中。相对而言WIFI智能终端设备其所拥有的信息输送能力性对强，同时也能够应用到长度相对较大的巷道通讯中，尤其是针对井下移动设备以及一些远距离设备而言，WIFI智能终端设备在进行状态检测过程中更为适宜。在所建立的无线检测系统中，根据不同设备的分类情况，将两者均应用于机电设备状态检测过程中，确保井下无线网络实现全方位覆盖[5]。

3.4业务逻辑层结构

在该层结构之中，主要是相应感知层所收集到的各种机电设备运行参数以及信息，并且对感知层所发出的各种命令请求，从相应数据库中调取数据信息开展处理工作，同时将所收集信息进行分析。在设计的无线检测系统中，目前主要是针对井下各种机电设备进行管理，在今后的应用过程中，还可以进一步拓展，将井下人员轨迹、井下车辆信息以及井下温度显示等等各种信息管理功能均融合进来，确保能够实现井下无线检测的集成化与系统化[6]。

3.5数据库层结构

在该层结构中，涉及有各个种类的数据信息库，同时也是无线检测系统中输出与显示数据的来源。通过此层所包含的各个数据库，能够确保所收集到的各种设备检测信息可以更好实现共享目标，同时也可以进一步针对不同数据加以比对，对机电设备未来的实际运行状态进行进一步的准确预测。

4井下机电设备无线检测中无线覆盖方案

4.1硬件设备

（1）设置有服务器设备，该设备主要的功能是针对无线检测系统进行开发以及部署，同时也承担无线检测系统的管理工作。（2）设置有数据库服务器设备，该设备主要功能是针对所检测到的各种机电设备信息加以储存，确保对信息的实时查询拥有可靠的且准确的数据源。（3）设置RFID以及WIFI定位服务器设备，其是对各个机电设备中无线终端所检测到的机电设备运行状态信息进行收集，同时也完成信息的传输工作。（4）设置UPS电源，并且要求所配置电源应当拥有特定的后备时间，避免突然断电时无线检测系统无法运行以及数据丢失的问题发生[7]。（5）设置地面工作站，主要是针对井下无线检测系统所检测到的各种数据信息进一步分析与监控，确保井下机电设备能够正常运行。

4.2无线覆盖方案

在煤矿的井下作业面以及巷道之中设置有WIFI基站，同时还设置有RFID基站，所设置的WIFI基站能够支持WIFI终端设备，不仅可以全面对安装有WIFI终端设备的机电设备进行检测，同时也能够确保井下作业人员以及管理人员的手持WIFI终端设备能够接入至网络中。RFID基站其所拥有的功能是针对巷道中一些位置相对固定的机电设备和距离相对较近的机电设备加以检测，两者之间相互配合，从而形成对井下各个作业面全面覆盖的无线检测网络，然后将所有检测到的机电设备信息均汇总于无线根基站，再利用有线资源将信息输送至地面工作站中。这样便能够确保井下机电设备检测不再受到有线网络输送线路的制约，有效弥补煤矿井下网络布线所存在的不足[8]。例如，在对主副井提升机电设备进行无线检测过程中，在其上设置特定标签，并且安装上无线传感装置，借助于对标签信息的接收，依照系统所设定的算法，可以对提升机电设备实时运行情况加以检测，例如检测提升设备运行速率以及钢丝绳的损耗情况等，具体状态检测流程图如图2所示。

5结语

煤矿机电设备无线检测技术的应用，能够确保在煤矿生产过程中对机电设备运行状态实时、全方位的检测，使得机电设备管理工作能够得以强化，而且可以针对井下作业人员的操作情况加以有效监督。对井下机电设备所出现的故障问题能够实现实时的反馈，确保管理人员可以及时地制定决策，从而使得机电设备的维护以及安全事故处理工作能够争取到更多的宝贵时间。

参考文献：

［1］范红斌.煤矿井下机电设备状态监测技术分析［J］.煤炭科技，2017（2）：89-91.

［2］余东校，赵晓柯.基于物联网的矿井机电设备状态监测技术研究［J］.建筑工程技术与设计，2015，（29）：115.

［3］张洺棋.机电设备维护无线检测系统研究［D］.太原：太原理工大学，2015.

［4］陈勇.煤矿机电设备技术故障及解决策略［J］.科学技术创新，2018（8）：191-192.

［5］李江涛.基于模糊数学理论的煤矿机电设备故障诊断分析［J］.煤矿机械，2017（7）：130-132.

［6］雷永臻，朱倍佐，陈永康，等.基于无线Mesh网络的智能车位检测系统设计［J］.仪器仪表用户，2018，25（05）：36-40.

［7］曹永刚.无线智能工具管理系统设计［J］.常州信息职业技术学院学报，2018，17（01）：21-23.

［8］李合菊，宋文敏，胡尊广.基于蚁群算法的煤矿检测无线传感网络负载平衡路由优化策略研究［J］.煤炭技术，2013，32（12）：196-197.

作者:郭强 单位:山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿