感知矿山物联网架构及特征分析

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1、感知矿山物联网感知矿山物联网架构感知矿山物联网架构特征及标准问题特征及标准问题中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心徐州市物联网产业发展研究中心 江苏省感知矿山物联网工程实验室 江苏省感知矿山工程研究中心 2010年 11 月感知矿山物联网1.物联网的一些基本定义2.煤矿基本系统简介3.感知矿山物联网主要特征 4.感知矿山物联网应用模型及网络架构5.中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心感知矿山物联网1 1、物联网的一些基本定义、物联网的一些基本定义感知矿山物联网感知矿山物联网感知矿山物联网感知矿山物联网感知矿山物联网感知矿山物联网2009年8月7日，温家宝总理在无锡视察时指出，要在激烈的竞争

2、中 在无锡迅速建立中国传感信息中心，或者叫做感知中国中心。2009年11月3日，温家宝总理在让科技引领中国可持续发展讲话 中将物联网定位于国家战略性新兴产业之一。2010年3月5日，温家宝总理在作政府工作报告指出“加快物联网 的研发应用”，抢占经济科技制高点，这标志着物联网已正式进入我 国国家战略层面。报告附录中解释物联网：物联网是指通过信息传感 设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连起来，进行信息交换 和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种网络，它 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。2010年6月5日，胡锦涛总书记在两院院士大会上讲话中指出，当前 要“加快发展物联网技术”

3、，争取尽快取得突破性进展。感知矿山物联网物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品 与互联网连起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、 定位、跟踪监控和管理的一种网络，它是在互联网基础上的延 伸和扩展的网络。中国电子学会副理事长、中国工程院院士、中国物联网专家委 员会主任委员邬贺铨院士修正：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把需要联网 的物品与网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化 识别、定位、跟踪监控和管理的一种网络，它是在网络基础上 的延伸和扩展应用。Intranet of Things VS Internet of Things感知矿山物联网2 2、煤矿

4、基本系统简介煤矿基本系统简介感知矿山物联网感知矿山物联网其他辅辅助系统统通风排水供电供压安监压力防火降尘煤矿生产涉及的系统多，战线长，综采设备、综掘设备、胶带运输、提 升机、辅助运输、系统等；煤矿生产还要面对复杂的地质条件、矿山压力、瓦斯、一氧化碳、地下 水及煤尘等；排水、通风、供电、供压感知矿山物联网1井下主干网 2调调度室设备设备 与大屏 3主井提升系统统 4副井提升系统统 5井下主煤流运输输系统统 6井下辅辅助运输输系统统 7采煤工作面系统统 8矿矿井选选煤厂集控系统统 9地面矸石皮带带机运输输系统统 10井下各斜井提升系统统 11掘进进工作面系统统 12地面变电变电 所系统统 13井下

5、中央变电变电 所系统统 14其他峒室变电变电 所 15采区变电变电 所 16通风风机房控制 17压风压风 系统统 18井下水泵泵房自动动控制19井下供水系统统 20安全监测监测 系统统 21束管系统统 22瓦斯抽放站自动动控制 23矿压监测矿压监测 系统统 24调调度电话电话 25矿矿井无线线通信系统统 26井下人员员定位系统统 27考勤系统统 28工业电视业电视 系统统 29制冷站自动动控制系统统 30锅锅炉房系统统 31日用消防水泵泵房系统统 32矿矿井雨水泵泵房系统统 33污污水处处理监监控系统统 34防灭灭火系统统 35能源计计量与管理系统统 36IP电话电话感知矿山物联网电力监测系统

6、电力监测系统1 1 号变电站号变电站井下系统井下系统地面系统地面系统2 2 号变电站号变电站洗煤厂集控系统洗煤厂集控系统井上运输集控系统井上运输集控系统胶带机集控系统胶带机集控系统井下环境安全监测系统井下环境安全监测系统排水监测系统排水监测系统多套系统共存多套系统共存 系统总体复杂系统总体复杂 没有冗余没有冗余 信息孤岛信息孤岛 子系统孤岛子系统孤岛 备品备件多备品备件多 维护人员多维护人员多 维护工作量大维护工作量大感知矿山物联网冲击地压事故瞬间感知矿山物联网感知矿山物联网电磁幅射监测系统便携式矿用四通道声发射仪便携式矿用四通道声发射仪在线式矿用双通道声发射仪在线式矿用双通道声发射仪声发射感

7、知探头声发射感知探头感知矿山物联网有限空间的无线通信问题轨道运输巷皮带运输巷感知矿山物联网采煤工作面感知矿山物联网3 感知矿山物联网主要特征感知矿山物联网MEMS传感及 分布式传感技术无线传输与自 组网技术统一数据描述灾害风险评价实时避灾方案个人安全环境 感知等等感知矿山物联网作为物联网应用的一个重要领域，“感知矿山”是通过 各种感知、信息传输与处理技术，实现对真实矿山整 体及相关现象的可视化、数字化及智能化，打造本质 安全型矿井。 感知矿山建设的核心内容三个感知感知矿山灾害风险，实现灾害的预警预报。感知矿山设备工作健康状况，实现预知维修感知矿工周围安全环境，实现主动式安全保障感知矿山物联网感

8、知矿山物联网目前物联网的应用还处在早期应用阶段。典型应用如上海推进物联网产业发展十大应用示 范工程：环境监测、智能安防、智能交通、物流 管理、楼宇节能管理、智能电网、医疗、精准控 制农业、世博园区、应用示范区和产业基地。早期应用的典型特征就是功能单一、网络独立、 数据私有、缺乏标准。感知矿山物联网尽管这些系统大都以Internet为骨干传输网络，但是： 无线覆盖的感知层网络是各行其是，长此以往，随着物联网应用系统越来越多，势必会出现同一地区存在多个无线感知网络，而相互之间不能共用，形 成子系统孤岛。当前地面物联网应用中存在的问题 缺乏统一数据平台，私有 数据不能在系统间充分利 用等尴尬局面。

9、缺乏统一的应用平台，各 种应用均是各自独立的平 台。 造成重复投资、资源浪费 ，形成新的信息孤岛。感知矿山物联网为什么这种问题还未引起人们足够的重视。 物联网应用：早期应用试点和经验积累阶段； 地面单功能应用系统相对较大，如公共智能交 通信息系统，覆盖数十条线路，数百辆车及数 千个站台，系统相对独立是可以理解和接受的 。但这种模式显然不能复制到感知矿山物联网应用 中。 感知矿山物联网煤矿生产与安全系统多达数十种，这些多种系统主要布置在巷道里由不同厂商提供，其数据格式、通信方式与协议、自动化水平均各不相同。然而每种子系统中待监测与控制的对象并不象地面那样多，如矿井交通系统通常只有几辆车，矿井主运

10、输皮带系统只有几条皮带，排水系统只有两三个泵房等等。显然，象地面应用那样为这些子系统分别建设单一功能的感知层网络，在狭窄的巷道空间里形成数十套感知层网络是不合适的。感知矿山物联网应用是针对多种功能系统实现的监测、控制与管理一体化的系统。感知矿山物联网感知矿山物联网一定要打破物联网应用初期那种功能单一、网络独立、数据私有、缺乏标准的现状.真正按物联网所要求的开放、标准、物与物互联的方式.采用适当的矿山物联网模型架构，规范应用模式，统一数据描述方式，加强标准建设.按照统一规划，整体设计，分步实施的原则进行。 按真正物联网概念集成所面临的主要问题感知矿山物联网感知矿山物联网应用层需要对各种不同系统的

11、数据进行信 息融合，除用于对矿山各种生产与安全子系统的监测与控制 外，还用于对矿山安全生产形势评估、煤矿灾害预警与防治 、煤矿安全隐患排查、矿山资源环境控制及评价等，实现对 整个矿山的优化管理与安全动态跟踪。因此，必须对应用层平台及数据平台进行统一考虑与设计 。各个子系统的监控功能宜采用模块化方式，可任意加入或 退出应用平台。 感知矿山物联网4 感知矿山物联网 应用模型与网络架构感知矿山物联网物联网三层应用架构企业信息化三层架构感知矿山物联网统一数据仓库平台生产安全管理决策应用层数据仓库 信息处理 信息挖掘 信息融合 各种监测监控应用平台信息集成与MES感知与控制层骨干网平台办公自动化专家决策

12、支持系统设备运行管理三维仿真及VR经营管理生产计划与接续管理生产保障管理考勤与劳资安全生产信息管理生产监控调度指挥通信系统工作面胶带运输提升系统井下供电井下排水地面供电供压系统通风系统水处理统束管监测安全系统生产系统供电系统多媒体业务瓦斯抽放防灭火人员监测选煤厂锅炉房井下降温给水系统统一网络传输平台地理信息系统视频系统感知矿山物联网应用模型感知矿山物联网应用模型感知网调度网企业网内网外网安全监测安全生产监控安全生产监控安全生产监控安全生产监控安全生产监控安全生产监控感知层网络平台感知矿山物联网总体设计 分步实施感知矿山物联网中国矿业大学物联网(感知矿山) 研究中心简介感知矿山物联网采取“政产学

13、研”结合的方式感知矿山物联网 研究了感知矿山物联网的基本概念、主要特征、应用模型、网络架构、关 键技术、核心内容等感知矿山物联网建设的主要问题。 提供感知矿山物联网整体解决方案。按感知矿山的整体概念进行统筹规划 、总体设计、分步实施，避免出现重复投资、自动化孤岛和信息孤岛等现 象。 提供综合业务服务感知层网络。无线覆盖网络为井下所有移动物体提供感 知服务，包括各种设备、人员、环境及工况监测等等； 提供矿山异构系统M2M解决方案。解决矿山子系统异构互联问题，解决如 标准化、服务发现、移动Agent等问题，使感知矿山从开始就向着标准化的方向发展。 提供矿山主干网与移动网络三网合一解决方案。矿山生产与安全数据从每 天只需几个的静态数据到动态要求很高的振动、语音、视频。 提供感知矿山应用平台。包括矿山MES监控平台，各种物联网应用平台，数据平台的设计与实现。 感知矿山物联网万钢部长在物联网中心指导工作万钢部长表示，感知矿山 是解决煤矿安全的一个很 好的方向，很有创意，这 是解决国家长远发展与近 期问题的很好的举措；