物联网背景下当代M2M技术在矿区环境数字化中的应用分析

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　　摘要：本文探讨了物联网概述下的M2M技术，研究分析了利用M2M技术构建矿山环境数字化系统总体设计及基本功能。
　　关键词：物联网;M2M技术;矿区环境;系统设计
　　中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0232-02
　　0 引言
　　十三五以来，我国在很多领域开始大力推动信息和工业化融合，并利用信息技术改造传统产业，打造工业技术“4.0”。煤炭工业是一个高度密集的技术产业，具有多种职业合作。它的信息一直伴随着行业的发展并起到了作用巨大的作用。数字矿上是煤矿信息的更高阶段，是信息网络的科学建模和数字化。通过互动发展应用需求和技术创新，基于物联网技术在矿井环境数字化人员安全调度，环境通风安全调度方面具有非常广阔的应用前景。
　　1 物联网概述下的M2M技术概述
　　物联网的核心技术是机器之间的互联互通，即M2M （Machine To Machine）。M2M是所有增强机器设备通信和网络能力技术的统称。物联网（IOT），正如其名称所暗示的那样，是互联网进行物体连接的技术。目前，基于技术需求，物联网技术由三个层级构成[1]。
　　（1）第一层是感知层，这层的主要特征是利用识别技术对物体（或者设备）进行感知，类似于人体的皮肤，对对象的信息进行采集。（2）网络层，这层的主要特征类似于人类的大脑，可以对信息进行有效的处理，并对特性的信号做出预测和判断。（3）应用层，是目前互联网技术向物联网技术发展的重要层级，即物联网的深度融合和专业的行业技术，结合行业需求，实现行业情报。
　　2 利用M2M技术构建矿山环境数字化系统总体设计及基本功能
　　2.1 总体设计
　　矿井环境数字化是对实际煤矿的虚拟表达，可以收集煤炭的天然和人类信息。人们可以查询虚拟机并与之互动。矿井环境数字化在本质上分为两层：（1）数字化固有的矿井信息，即与空间位置直接相关的固定信息。例如地面地形，地下地质，采矿方案和完成地下工程等，根据3D全面详尽地描绘矿山和矿体协调组织“数字挖掘”。（2）在上述基础上再次嵌入所有相关信息（即相对变更信息间接与尺寸位置有关，如储备，安全，电子设备，人员，生產，技术，营销等。）形成更加重要，多维的数字化矿。
　　基于M2M技术的矿井环境数字化是专门针对管理采矿地质信息信息、危险信息和生产信息开发的。一旦系统建立后，所有采矿设计都可以提前模拟采矿进度的动态结果，包括发掘隐藏的安全故障，可以消除大多数隐藏的安全麻烦。随着采矿生产的发展，监控系统和监控系统返回的各种动态数据可以实时使用通过分析岩体变形，瓦斯突出，突水洪水等危险因素模型库和系统提供的方法库，提前预测各种安全隐患，提前改善不安全因素，同时，要特别地监测更大的危险区域，为不可避免的情况，快速启动相应的应急预案。如果必须要进行危险区域生产作业，可启用远程设备启动，不需要人员现场启动。
　　物联网支持的矿井环境数字化是将影响煤矿安全的因素生产作为数据收集源，包括矿山地质，矿井压力，水文，天然气，火灾，灰尘，提升，运输等，通过本地光纤网，GPRS / CDMA通信网等传输方法，数据自动采集设备（如传感器），即可实时采集海量数据到信息管理中心数据库，包括地应力监测数据、地震监测数据、故障检测结果、水文监测信息、气体信息（浓度、压力、含量）、通风监测数据和矿工定位信息等;最后，根据数据的组织和科学管理数据模型等过程，然后使用丰富的商业软件，使用智能识别、数据融合、移动计算，云计算技术实现协同智能化测量管理，用于采矿设计，供电计算，人员指挥和其他方面。
　　基于M2M技术构建矿井环境数字化，可以实现在所有时间和所有采矿区域对地面和地下物体进行透明管理——气候，地形，采矿水文，建筑，道路，桥梁，地面设施和地下煤层，断层，裂缝，坍塌柱，水，气和各种地下工程和地下设施得到控制，使整个矿区从设计，生产到管理层可以很好地被检测与管理，设备可靠性、抗灾能力、生产效率和生产安全性大大提高。此外，基于M2M技术构建矿井环境数字化，不仅为所有工作人员创造了安全舒适的工作环境，更重要的是将整个矿井变成“透明管理单元”。指挥人员在电脑屏幕上将看到目前为止所有的内容，如果添加虚拟现实设备，他可以到达“场景”随时可以在“场景”作业和命令的任何角落。
　　2.2 具体设计及基本功能
　　矿井环境数字化建设由数据采集和传输网络层构成，信息显示层，数据存储层（数据库），系统配置层（DBA），核心应用程序层，数据挖掘层，决策命令层和WEB操作平台，并实现信息共享和各种业务的完全无缝集成[2]。
　　第一层是指数据采集和传输。这一层的主要构件包括主服务器、交换机等设备，在煤矿地下，为了有效的进行数据沟通，需要搭配以太网和现场数据传输网络，并配备路由器。在矿井地面上方，由于信息传输相对容易，所以可以采用多种形式进行信息传输，传输的方式和接入的方式可以选择无线或者有线，接口的标准化可以保证数字化的质量稳步提升。在此基础上，需要第二层结构，即信息显示。这一层的主要设备包括LED组成的大荧幕，显示设备等，在很多的工业系统中，显示设备应用已经非常广泛，但是需要强调的是，信息显示的相关设备在近两年更新较快，已经出现很多移动式显示设备，电视和投影设备，这些设备的合理应用可以有效加快系统的数字化建设。第三层，是对第一层的信息收集，也就是构建信息收集存储层。这一层主要是通过服务器建设相应的数据库，主要用于信息收集和存储。第四层，系统的配置层，即DBA，此级别是高级管理员操作级别。主要的功能是编码管理，定义报告格式等。在应用层方面，本系统主要设置了核心应用层及挖掘层，主要的功能是对数字化平台的数字挖掘，并对多种系统（技术、安全等系统）进行统一管理，此外，在这一层，主要是对各个系统的协同进行统一调用，这关系到整体数字化建设的效果。最后一层是决策命令及WEB操作平台：通过DBA WEB发布设置，实现远程操作互联网和信息管理，主要针对集团公司，省，国家等优秀部门等用户。主要包括效益分析等，其效果代表了数字挖掘建设的成败。整体结构层次结构与各系统之间的关系，协同运作主要通过数据库关联字段和图形文件关联层。
　　3 结语
　　综上所述，在信息产业技术发展的第十三个五年计划纲要中，融合宽带无线移动通信网络和物联网是最重要的发展方向，是我国信息化、工业化的快速融合的有力武器。M2M的存在是为了增强机器设备通信和网络能力。基于物联网技术中的M2M技术的矿井环境数字化建设有煤矿数据采集，远程监控，和安全生产信息管理等模块，不仅适用于地下和地下工作人员创造安全舒适的工作环境，也大大提高了煤炭防灾能力和生产效率。
　　参考文献
　　[1] 孙权.煤矿井下机电设备的物联网监测系统开发及研究[J].工程建设与设计，2019（9）：179-182.
　　[2] 刘振华，徐绪堪.基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台设计[J].工矿自动化，2019（4）：101-104+108.
　　Application and Analysis of Contemporary M2M Technology in Digitalization of Mining Area Environment under the Background of Internet of Things
　　CHENG Hong-ying
　　（Shaanxi Fashion Engineering University， Xi'an Shaanxi  712046）
　　Abstract：This paper discusses M2M technology under the outline of the Internet of Things， and studies and analyses the overall design and basic functions of mining environment digitization system based on M2M technology.
　　Key words：Internet of Things; M2M technology; mining environment; system design
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