利用物联网技术，建立矿山安全管理系统，将矿山重大危险源的信息进行采集、传输、分析[5]，然后将采集到的环境与设备的信息及时处理，实现矿山生产、安全信息的实时监控与管理，从而达到矿山安全管控智能化目的。本文提出的基于物联网技术的矿山安全管理系统主要是由三个层面构成：采矿现场和重大危险源的感知系统层、信息传输层和智能处理应用层。感知层是物联网的感官，主要利用RFID标签和读写器、M2M终端、传感器、GPS以及其他感知设备感知物理世界中发生的物理事件与采集各类数据，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层，它是实现物联网全面感知的关键；信息传输层是物联网的神经中枢和大脑，主要实现异构网络之间信息的可靠传递，包括局域网、延伸网、接入网和主干网，可以通过电信网、互联网、行业专用通信网络实现传输；智能处理应用层提供物联网和用户之间的接口，它与具体的现实场景相结合，实现物联网的智能应用。矿井环境监测及管理系统主要的功能模块为矿山资源监控运维平台、通风系统监测监控、视频监控、地压监测、系统管理、查询平台、统计分析平台和报表平台等。系统模型如图1所示。
矿井环境监测监控系统由有毒有害气体监测、通风系统监测监控、地压监测和视频监控等4个部分构成。1）有毒有害气体监测。矿井中通常含有很多有毒有害气体，其中需要监测的有毒有害气体主要有：一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(S02)、瓦斯气等，其中对H2S和S02的监测主要在深部中段。2）通风系统监测监控。对通风系统的监测监控主要有两方面的内容：一是对通风系统环境及其设备运行状态参数的监测，包括井下风速、温湿度、粉尘浓度的监测，主通风机的负压、电机温度、电流、电压监测，主通风机、局扇、辅扇的开停监测；二是对通风系统中主要设备的控制，如主通风机的开停控制、转速控制以及风机的自动轮换控制等。3）地压监测。为保证矿体开采过程的安全可靠，需对深部中段的地压实施监测。4）视频监控。井下视频监控的主要目的是对井下重要区域的可视化直观监视以及对井下工作现场生产情况的图像记录，使值班人员能够及时掌握现场实际情况，及时发现生产过程中的安全隐患，并为事后分析事故或特定查询提供相关的视频资料。
通过矿山安全管理平台物联网技术的应用，能实现智能矿业、数字矿山。本技术具有如下特点：（1）实时性：矿山安全管理物联网能获取原始的采矿生产过程数据、生产安全信息，实现实时控制与管理；（2）可视化：通过安全管理平台，将生产安全管理有效数据可视化展现；（3）精准化：决策者通过对实时生产、安全信息数据的判断，实现精确化管理[6]；（4）自动化：通过物联网功能，实现管理和决策的自动反馈与实施，从而提高矿山生产效率。
应用物联网技术完善矿山信息化建设，尤其是提高矿山安全生产管理水平己成为矿山开采者的共识。然而，物联网技术在矿山开采行业方面的成功的案例还比较少，相应的技术研究也较少，概念上研究多，实际应用相对来说较少。基于物联网技术的矿山开采安全管理系统的感知、传输和智能管理的研究与应用尚处于起步和摸索阶段，希望更多的人来研究和实现这样的系统，为矿山开采的安全提供更加有力的保障。
作者：时强 王国帅 单位：甘肃工程地质研究院
