智慧化矿山的概念推动了煤矿安全生产技术向前发展,实现矿井智慧化应该以物联网为基础,把安全生产技术中的关键要素互联,实现监测、响应、控制,达到高效、稳定、少人无人值守、安全目标。
生产矿井的物联网建设是一个系统工程,基本骨架由终端设备、LoRa局域网、网关、后台服务器组成。下面生产矿井物联网最基础架构示意图。

用物联网构建智慧化煤矿底层基础
示意图
一、终端设备

终端设备是最接近生产现场的设备,通传感器采集数据,通过远程控制自动化设备运行,终端成为计算机与生产联结的纽带。
终端设备各种硬件以STM32 MCU为核心,使用LoRa和网关进行通信。
通过对STM32 MCU进行编程驱动传感器采集数据,通过指令代码传递自动化指令驱动设备安全运行。

二、LoRa通讯

终端设备通过LoRa模块同网关通讯。LoRa模块与MCU正确联结并进行初始化后,通UART模块any()方法监听串口数据,用read()方法接收数据,write()方法发送数据。

通讯可以根据实际情况采用ZigBee、NB–IoT组网,常用的是LoRa。

三、网关

网关向上通过WIFI、移动网络、有线等方式,采用HTTP、JSON等协议联结后台服务器,向下通过LoRa模块联结终端,网关还有手机报警、数据存储、文件备份等功能。

四、服务器端

服务器端包含数据库、中间件、应用程序,是物联网的最顶层,可以实现远程控制、数据分析、预警信息查看。这一层也可以生成物联网数据中心,积累数据做大数据分析。

这四层架构上的讲述到的设备都是可编程的,所以可以定制、可以灵活运用,也能实现扩展,这些方面就是信息人员显示价值的地方。

物联网上设备是种类多,数量大,实际应用中结构相当复杂,本文采用四层结构论从原理上描述生产矿井物联网,只把主要设备与原理进行浅显说明,不当之处请多批评。

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