《煤矿物联网安全管理方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿物联网安全管理方案（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、煤矿物联网安全管理方案井下人员定位管理系统二零一年年十一月目录：0.引言41.项目背景52.需求分析63.物联网平台架构73.1.“感知煤矿”总体架构73.2.物联网应用平台总体架构83.3.物联网应用平台技术架构103.4.“感知煤矿”物联网平台特点113.4.1.架构完整清晰113.4.2.标准化程度高113.4.3.统一的信息模型113.4.4.高实时性和可靠性113.4.5.高度灵活扩展123.4.6.丰富的接入手段124.系统方案124.1.瓦斯安全监测系统134.2.矿井通风网络监测系统134.3.矿井矿压监测系统144.4.井下人员定位系统144.5.有毒气体检测系统154.6.
2、智能决策分析系统154.7.数字矿山系统164.8.物联网平台软件系统164.8.1.概述164.8.2.系统功能164.8.2.1.接入层164.8.2.2.事件引擎164.8.2.3.配置管理174.8.2.4.电子地图174.8.2.5.视频监控174.8.2.6.告警管理174.8.2.7.设备联动174.8.2.8.统计报表174.8.2.9.安全管理184.8.2.10.系统管理185.井下人员定位系统185.1.背景185.2.系统概述195.3.设计依据195.4.网络架构215.5.组成与功能215.5.1.人员定位系统软件225.5.2.数据传输接口235.5.3.读卡分站
3、235.5.4.识别卡245.5.5.RFID电脑检测仪245.5.6.隔爆兼本安型不间断电源245.5.7.通信电缆255.5.8.其他设备255.6.技术参数及产品特点255.6.1.技术参数255.6.2.主要特点265.7.设备安装示意图285.8.设备清单286.泛联人员定位产品的优势297.应用前景300. 引言国家主席胡锦涛早在2006年1月全国科技大会上指出：抓住信息科技更新换代的难得机遇，掌握信息产业核心技术的自主知识产权，作为提高我国产业竞争力的突破口；2009年8月，国务院总理温家宝在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察时，首次明确提出我国要大力发展“物联网”，掌
4、握信息产业核心技术，尽快建立“感知中国”中心，在信息科技更新换代的物联网时期，避免以前在计算机和互联网产业大规模发展时，因没有掌握核心技术而走过的一些弯路；同年11月，温总理发表题为让科技引领中国可持续发展的重要讲话，物联网正式写进政府工作报告,被列为国家五大新兴战略性产业之一，提升到国家战略层面；12月，中央经济工作会议以及随后七部委对2010年工作的重点安排中，均围绕对发展包括物联网在内的战略性新兴产业的重视和扶持，并进行落实，强化政策支持，加大财政投入，推进物联网产业发展，培育新的经济增长点；2010年3月，十一届全国人大三次会议上，国务院总理温家宝作政府工作报告时再次强调，2010年要
5、大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。我国对物联网的发展已经予以高度关注和政策支持，未来几年将是中国物联网研发应用迅猛发展的时期。“物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮，是信息科技更新换代的“信息化新阶段”，如果说互联网是人人相联的话,那么物联网就是物物相联、物人相联。作为物理世界与虚拟信息世界桥梁，其不仅是通信网络和先进计算技术的自然延伸，更是在探求物理世界本质的基础上对物理世界进行系统化、信息化后的产物。物联网的核心理念是突破人物（机）交互的局限，使人力得以解放，管理更加智能化。物联网是信息化的深化，从信息化向智能化提升的全球信息化发展新阶段，其应用将
6、渗透到每个行业和社会生活的各个角落，承载着国家和公共安全及国家经济命脉的伟大使命。在未来,物联网将广泛应用到安防反恐、交通管理、市政管理、节能环保、医疗健康、家具建筑、金融保险、能源电力、物流零售、智能工农业等各个方面。1. 项目背景我国煤矿的安全事故多，煤矿的百万吨死亡率一直居高不下，特别是煤矿重大及特大瓦斯（煤尘）灾害事故的频发，给国家财产和公民生命的造成了巨大损失。究其原因，都是生产过程或系统控制不当，造成秩序或能量失控所致。理论上讲，这些事故都是来自于技术系统的风险问题。目前，我国煤矿的安全管理主要是由管理人员凭主观意志和经验进行工作，管理技术和手段落后。这种管理模式很难适应矿井灾害事
7、故的复杂多变条件，要想改变煤矿企业安全管理现状，必须依靠信息化技术，建立起煤矿企业数字化信息系统，才能全面有效地提升煤矿企业的安全管理水平。物联网技术综合了物联网平台、数据采集、GPS远程监控、电信、信息等技术，提供了设备在系统之间、远程设备之间、个人之间实时地建立连接、传输数据的手段。物联网技术与企业安全管理的有效结合，必将有力提升我国煤矿安全管理的整体水平，并在安全监控、安全预警、事故预防、安全监管、安全调度以及突发性事故救援等方面发挥其重要的作用。2. 需求分析近年来，国家煤矿监管部门采取加强煤矿治理整顿，加大安全改造投入和科研攻关，强化管理监督和现场督导力度等多种措施，有力地推动了煤矿
8、安全生产，特别是瓦斯防治工作。但煤矿重特大事故时有发生，安全生产状况依然十分严峻，事故总量居高不下。矿山领域安全生产事故高发生率的形势，反映出我国煤矿安全生产令人担忧的现状和特点，面临的问题主要包括：1.煤矿地质条件复杂，容易引发重大事故，给安全生产造成极大的困难。而且随着开采深度的不断增加，冲击地压危险性增大，围岩温度提高，通风排水难度增大，使得矿山安全生产管理更是面临巨大的考验。2.安全管理手段落后。与西方发达产煤国相比，我国煤矿应用技术研究起步较晚。人力、财力不足，一些重大的安全技术问题，如冲击地压、煤与瓦斯突出、突水等灾害控制仍不彻底。而且我国煤生生产装备及安全监控设备还比较落后。3.
9、安全信息管理体系不完善。安全信息是安全管理工作的主要依据，它包括事故及职业伤害的记录、分析、统计；职业安全卫生设备的研究、设计、生产及检验技术；法律、规章、技术标准及其变化动态；教育、培训、宣传及社会活动，国内新技术动态、隐患评价及技术经济分析、咨询、决策系统等。4.安全生产投入不足，基础薄弱，安全管理科技相对滞后，不能为安全生产管理提供技术支撑和保障。3. 物联网平台架构3.1. “感知煤矿”总体架构“感知煤矿”整体框架图：图1 “感知煤矿”整体框架图 “感知煤矿”总体架构采用分层体系结构，从下至上分为物联网感知层、物联网平台层、物联网应用层和煤矿应用层。物联网传感层主要完成物体信息的采集、
10、融合处理和传输。从煤矿场所范围内的各类对象例如人员、物品、场景等采用传感器、智能视频、RFID等多种技术实时采集各种信息。采集得到的信息需要逐级进行融合，从而实现协同感知和协同控制。物联网平台层主要实现网络设备的管理、网络设备层面信息到业务信息的转换、设备信息和业务信息的呈现。平台有效地屏蔽了底层设备及其网络的复杂性和多样性，统一了设备管理接口和平台信息模型。平台采用组件化的构建方式，通过对组件的组态、编排、策略调度等手段灵活支持从简单到复杂的应用场景。物联网应用层从应用视角出发，以物联网平台提供的各类组件为基础，将细粒度的技术组件组织为更大粒度的功能组件，进而组织为一个个特定的物联网应用。煤
11、矿应用层是物联网总体应用体系架构在煤矿这一特定应用场景下的物化和具化。围绕“感知煤矿”这一核心内容，集合煤矿行业的管理现状，可以提炼出面向人员、设备、环境的识别、监控等系统。功能和技术实现上，这类系统可以由上述各类物联网功能组件和应用映射得到。物联网感知层侧重解决“感”的问题；物联网平台层侧重解决“知”的问题；而物联网应用层和煤矿应用层则重在“用”的方面。以上四个层面组成了一个有机的、完整的煤矿行业感知体系结构。3.2. 物联网应用平台总体架构图. 物联网应用平台总体架构物联网应用平台从体上分为接入层、服务层、逻辑层和界面层。接入层主要功能是通过分布式代理和协议适配等技术手段，屏蔽底层传感器设
12、备、汇聚设备、辅助设备、网络传输设备的差异。这些差异包括厂家制式、版本、信息模型、外部接口、组网等诸多方面。参照TMN等行业规范采用面向对象等设计原则，将上述被管对象抽象为属性和行为一致的管理对象。抽象的管理对象及其关系是平台共享信息模型的基础。服务层以平台共享信息模型为基础，从上层应用的视角出发，提炼和抽取出一组业务层面的公共服务。这些公共服务包括：配置服务、事件服务、关系服务、位置服务、拓扑服务、策略服务、安全审计服务等。这些服务与具体的行业和应用服务无关。服务的设计采用面向对象、面向服务等设计原则，服务统一透明部署在软件总线上。物联网应用具有多样性和复杂性等特点，平台通过逻辑层来向上支撑
13、多样化的、差异化的业务应用。具体说是通过对服务层各服务的编排来支撑业务流程；通过业务规则在服务和流程中实现业务逻辑判断；通过在服务上加载调度策略实现设备层面的联动控制。友好的人机界面是物联网应用的基础。从各类应用场景出发，我们可以提炼出各类通用的HMI组件例如GIS、拓扑、事件列表、图表等，通过对这些组件的合理组织，能够快速搭建丰富多彩的物联网应用。3.3. 物联网应用平台技术架构图. 物联网应用平台技术架构物联网应用具有组网复杂、数量巨大、地理区域分散、异构环境、个别场景实时性要求高等特点，因此对平台技术架构设计方面存在非常高的要求。物联网应用平台采用开放的技术架构，主要体现为采用分布式软件
14、总线技术构建整体技术框架。平台的各层面之间、各服务之间、各组件之间均采用软总线实现互联互通。软件总线为平台提供了一致的开发、设计、部署和运行框架，同时具备透明部署、稳定运行、高可靠性等诸多优点。具体而言，平台技术架构由分布式中间件和基础服务构成。分布式中间件是软总线的核心内容，包括分布式对象请求代理、Web容器等内容。基础服务是附属软总线的基础设施，是业务服务稳定运行的基础；基础服务包括：流程引擎、规则引擎、命名服务、事物服务、目录服务等内容。3.4. “感知煤矿”物联网平台特点3.4.1. 架构完整清晰 平台根据各层的特性分为：物联网感知层、物联网平台层、物联网应用层、煤矿应用层；每一个平台
15、功能根据平台的名称即可一目了然的知晓各层的功能。3.4.2. 标准化程度高 平台以易用、实用、够用为开发原则，结合中科院几百位专家的经验和调研，定位于对物联网业务应用实施深入而全面的监控，把网络拓扑发现、资源管理、设备管理、终端管理、性能管理、故障分析、异常流量监测、服务器管理、数据库管理、WEB监控等融为一体。3.4.3. 统一的信息模型 通过物联网应用平台实现煤矿安防和信息中心数据监控的整合，同时可以通过传感器探测、智能视频分析、报警点管理、RFID技术等，对煤矿安全状况进行检测和对人员身份识别，对安全进行数据统计，真正做到多个系统的整合应用，有效降低成本，真正的实现实现了统一管理、统一授权、统一指挥。 3.4.4. 高实时性和可靠性清晰全天候的监控、各子系统间的联动，减少了煤矿人力资源的投入，大大的减轻了保卫人员的压力；3.4.5. 高度灵活扩展 提供并开放标准的接口，为后续的系统升级改造节约大量的人力物力；3.4.6.
