目的

　　针对煤矿井下特点，研究煤矿物联网技术，解决煤矿安全标志准用产品和矿用关键设备全程跟踪监管等问题，以满足煤矿安全生产的需求。

方法

　　对比分析我国与世界主要产煤国煤矿安全生产现状；分析煤矿井下特点和需求；提出煤矿物联网关键技术。

结果

　　(1)我国煤矿百万吨死亡率高于美国、南非、印度、波兰和俄罗斯等主要产煤国。2008年我国煤矿百万吨死亡率好于乌克兰，是美国的42.2倍、南非的14.8倍、印度的7.7倍、波兰的7.0倍、俄罗斯的6.2倍。2008年我国井工煤矿百万吨死亡率是美国的13.5倍、南非的7.9倍、俄罗斯的2.1倍、印度的0.97倍。我国煤矿机械化、自动化、信息化程度低，是煤矿事故多发的主要原因之一。 (2)煤矿井下有瓦斯等爆炸性气体、矿尘大、潮湿、有淋水、巷道空间狭小、巷道弯曲和分支，用于地面的物联网技术和设备，难以直接用于煤矿井下。 (3)煤矿物联网涉及掘进机、采煤机、刮板输送机、液压支架、液压泵站、转载机、破碎机、带式输送机、提升机、电机车、胶轮车、通风机、水泵、压风机、移动变电站、电气开关、变压器、监控、通信等大量的机电设备生产、运输、仓储、使用、维护等全过程监管。因此，需要研究制定煤矿物联网信息编码、传输、处理等标准。 (4) 2006―11―05T11:38，山西省大同煤矿集团轩岗煤电公司焦家寨煤矿发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成47人死亡。经分析认定，引爆瓦斯的火源是假冒伪劣电气产品失爆产生电火花，引起瓦斯爆炸。因此，需要研制煤矿物联网，加强防爆电气设备等矿用安全标志准用产品监管，避免假冒机电产品在煤矿使用。 (5) 2010―06―21T01:22，河南省平顶山市卫东区兴东二矿主井区井下发生特别重大炸药燃烧事故，造成49人死亡。经分析认定，事故矿井下长时间大量存放非法购买的私制炸药自燃引发事故。因此，需要研制煤矿物联网，实现矿用安全炸药生产、运输、储存、领退、使用等全过程跟踪管理，避免私制炸药引起炸药燃烧和爆炸事故，避免火工品运输、储存、使用不当造成伤亡事故。 (6)掘进机、采煤机、刮板输送机、带式输送机、提升机、电机车、胶轮车、通风机、水泵、压风机、移动变电站等大型机电设备正常运行是煤矿安全生产的重要保障。因此，需要研制煤矿物联网，实现矿用重大关键设备生产、运输、仓储、使用、维护等全过程跟踪管理和健康诊断，为煤矿安全生产提供快速有效的物资保障、优化采购和库存、降低成本。 (7)煤矿井下事故应急救援和煤矿井下作业人员管理，迫切需要煤矿井下人员精确定位、虹膜和人脸自动识别、安全培训和上岗证管理等，通过设置在人员出入井口的虹膜和人脸等检测装置，检测入井人员特征，与上岗培训时的虹膜和人脸数据库资料对比，没有取得上岗证的人员不允许下井。 (8)持证上岗、专人操作、瓦斯风电闭锁、电气设备安全闭锁、一炮三检和三人联锁、瓦斯检查员定时巡检等是煤矿安全生产的重要保障。因此，需要研究煤矿物联网，实现瓦斯检查员、安全检查员、电钳工、放炮工、绞车司机、采煤机司机、水泵操作工等及其操作设备、作业环境人机环闭锁控制。 (9)煤炭长期储存会自燃，煤炭短缺会影响发电、钢铁、建材和煤化工等产业，煤炭供求关系直接影响着市场价格等。因此，需要通过煤矿物联网，监控煤矿的煤炭产量、煤种、煤质和库存等，铁路、船舶、公路等运输和库存等，发电厂等煤炭用户煤炭库存和用量等，实现经济调度，供需平衡。 (10)应急预案、救援装备、救援队伍等是及时有效救援的保障。因此，需要研究煤矿物联网技术，为煤矿事故应急救援提供及时有效的支持。

结论

　　(1)埋藏深度较浅等适宜露天开采的煤田应优选露天开采。 (2)煤矿物联网需针对煤矿井下特殊环境，解决下列问题：电气防爆；电磁波传输衰耗大；GPS信号不能完全覆盖煤矿井下；无线发射功率小；抗干扰能力强；网络结构宜采用树形结构；传输距离相对较远；不宜采用中继器；电源电压波动适应能力强；抗故障能力强；防护性能好；设备体积小等。 （3）煤矿物联网关键技术与应用：①煤矿物联网信息编码、传输、处理等标准。②矿用安全标志准用产品和矿用重大关键设备生产、运输、仓储、使用、维护等全过程管控。③矿用安全炸药生产、运输、储存、领退、使用等全过程管控。④煤矿井下人员精确定位、自动识别与培训监管。⑤瓦斯检查员、安全检查员、电钳工、放炮工、绞车司机、采煤机司机、水泵操作工等及其操作设备、作业环境人机环闭锁控制。⑥煤炭产、运、销、用全程管控。⑦应急救援装备与救护队等管理。