隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對(duì)礦山安全管理的需求也在不斷增加。 智慧礦山安全管控系統(tǒng)以信息化、數(shù)字化、智能化為手段，通過(guò)先進(jìn)的信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)系統(tǒng)智能化管理，并通過(guò)對(duì)礦山安全、環(huán)保生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)及服務(wù)全過(guò)程的信息化控制管理，形成具有煤礦安全、環(huán)保特征的智慧礦山信息平臺(tái)，提升信息化水平和安全管控能力。 傳統(tǒng)的煤礦事故調(diào)查主要依靠事后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、事故原因分析等方法來(lái)完成，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)事故人員行為和相關(guān)設(shè)備狀態(tài)以及生產(chǎn)系統(tǒng)狀態(tài)等精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的采集。 此外，傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)信息采集方式存在成本高、效率低等問(wèn)題；同時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量較低、無(wú)法保證煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)作業(yè)環(huán)境等。 智慧礦山安全管控系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用，通過(guò)部署各種傳感器和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)煤礦井下工作區(qū)域的人員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使煤礦現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷分析，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)并通過(guò)分析數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，保證礦井人員和設(shè)備在一個(gè)良好的安全態(tài)勢(shì)下工作。 那么要實(shí)現(xiàn)智慧煤礦安全管控系統(tǒng)又需要哪些硬件設(shè)施呢？ 為了保障員工生命財(cái)產(chǎn)安全；對(duì)井下工作人員的活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)礦井現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行管理和控制等等一系列問(wèn)題需求。 基于此背景下誕生了智慧礦山安全管控系統(tǒng)— SAAS系統(tǒng)。
1、煤礦井下無(wú)線定位終端
煤礦井下無(wú)線定位終端主要用于井下人員、設(shè)備的定位，其可以為井下作業(yè)人員提供安全保障，并可對(duì)井下人員的活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 煤礦井下無(wú)線定位終端安裝在井口，具有體積小、安裝方便、功能強(qiáng)大、可遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)。 無(wú)線定位終端包括工作單元和無(wú)線接收單元，其中工作單元由傳感器組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下水、電參數(shù)進(jìn)行采集，包括溫度和壓力； 無(wú)線接收單元由基站組成，通過(guò)采集的數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。 工作人員通過(guò)佩戴無(wú)線終端可以隨時(shí)查看設(shè)備狀態(tài)參數(shù)；在特殊環(huán)境中還可配合監(jiān)測(cè)傳感器使用。
2、工業(yè)網(wǎng)關(guān)
工業(yè)網(wǎng)關(guān)是礦井下生產(chǎn)設(shè)備與地面信息交互的橋梁，也是將煤礦井下生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至地面的核心樞紐，通過(guò)工業(yè)網(wǎng)關(guān)，可以讓煤礦井口信息顯示在地面或者井下。
（1）傳感器：采集井下溫度、壓力、環(huán)境濕度以及瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)。
（2）控制單元：遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)、啟停礦用電機(jī)等。
（3）視頻采集單元：視頻采集終端通過(guò)工業(yè)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，包括：圖像采集和視頻監(jiān)控。
（4）通信單元：煤礦井口通信單元通過(guò)工業(yè)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與井下控制單元通訊，以及接收來(lái)自遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)等。
3、服務(wù)器
服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，它具有處理數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)庫(kù)、維護(hù)設(shè)備等功能，負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)，包括文件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)。 服務(wù)器具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、加工、共享和應(yīng)用的能力。 服務(wù)器主要包括：服務(wù)器的主機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備等。 主機(jī)主機(jī)主要負(fù)責(zé)運(yùn)行業(yè)務(wù)需要的軟件，包括操作系統(tǒng)、瀏覽器/服務(wù)器等，網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備主要負(fù)責(zé)連接到主控制界面上，包括傳感器、監(jiān)測(cè)終端和控制器等。
4、數(shù)據(jù)中心
將礦井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如：監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、井下人員軌跡等與礦井的相關(guān)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)街行姆?wù)器，形成大數(shù)據(jù)，便于管理決策。 通過(guò)對(duì)礦井各類相關(guān)信息的分析，可提供預(yù)警、決策依據(jù)，為智慧礦山安全管控系統(tǒng)提供支撐與保障。 目前煤礦井下視頻監(jiān)控設(shè)備主要有紅外攝像頭、激光掃描攝像頭等。 對(duì)于煤礦來(lái)講，其對(duì)井下人員動(dòng)態(tài)行為監(jiān)控的要求非常高，但這種方式需要布線和維護(hù)成本較高。 因此需要采用一種低成本、高可靠、低功耗等特點(diǎn)的嵌入式設(shè)備，如：超低功耗的嵌入式微處理器以及相關(guān)的智能控制模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊等組成。 在嵌入式設(shè)備中加入各種傳感器及執(zhí)行器或可編程邏輯控制器（PLC），使之具備了多種數(shù)據(jù)采集方式和通信接口，如有線通信方式、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口方式、 GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口方式等。