感知礦山物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu).ppt

1、,感知礦山物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu) 特征及標(biāo)準(zhǔn)問題,中國礦業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)(感知礦山)研究中心 徐州市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心 2010年 9 月,煤礦基本系統(tǒng)簡介 感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 感知礦山物聯(lián)網(wǎng)主要特征 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)及建設(shè)問題 中國礦業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)(感知礦山)研究中心,1、煤礦基本系統(tǒng)簡介,其他輔助系統(tǒng),煤礦生產(chǎn)涉及的系統(tǒng)多，戰(zhàn)線長，綜采設(shè)備、綜掘設(shè)備、膠帶運(yùn)輸、提升機(jī)、輔助運(yùn)輸、系統(tǒng)等；,煤礦生產(chǎn)還要面對復(fù)雜的地質(zhì)條件、礦山壓力、瓦斯、一氧化碳、地下水及煤塵等；排水、通風(fēng)、供電、供壓,電力監(jiān)測系統(tǒng),1 號變電站,井下系統(tǒng),地面系統(tǒng),2 號變電站,洗煤廠集控系統(tǒng),井上運(yùn)輸集控系統(tǒng),井下環(huán)境安全監(jiān)

2、測系統(tǒng),排水監(jiān)測系統(tǒng),多套系統(tǒng)共存 系統(tǒng)總體復(fù)雜 沒有冗余 信息孤島 子系統(tǒng)孤島 備品備件多 維護(hù)人員多 維護(hù)工作量大,沖擊地壓事故,瞬間,電磁幅射監(jiān)測系統(tǒng),便攜式礦用四通道聲發(fā)射儀,在線式礦用雙通道聲發(fā)射儀,聲發(fā)射感知探頭,有限空間的無線通信問題,軌道運(yùn)輸巷,皮帶運(yùn)輸巷,采煤工作面,2 感知礦山物聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用模型與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)三層應(yīng)用架構(gòu),總體設(shè)計(jì) 分步實(shí)施,3 感知礦山物聯(lián)網(wǎng)主要特征,MEMS傳感及分布式傳感技術(shù) 無線傳輸與自組網(wǎng)技術(shù) 統(tǒng)一數(shù)據(jù)描述 災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià) 實(shí)時(shí)避災(zāi)方案 個(gè)人安全環(huán)境感知 等等,作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，“感知礦山”是通過各種感知、信息傳輸與處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對真實(shí)

3、礦山整體及相關(guān)現(xiàn)象的可視化、數(shù)字化及智能化，打造本質(zhì)安全型礦井。 感知礦山建設(shè)的核心內(nèi)容 三個(gè)感知 感知礦山災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報(bào)。 感知礦山設(shè)備工作健康狀況，實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修 感知礦工周圍安全環(huán)境，實(shí)現(xiàn)主動式安全保障,目前物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用還處在早期應(yīng)用階段。 典型應(yīng)用如上海推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十大應(yīng)用示范工程：環(huán)境監(jiān)測、智能安防、智能交通、物流管理、樓宇節(jié)能管理、智能電網(wǎng)、醫(yī)療、精準(zhǔn)控制農(nóng)業(yè)、世博園區(qū)、應(yīng)用示范區(qū)和產(chǎn)業(yè)基地。 早期應(yīng)用的典型特征就是功能單一、網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立、數(shù)據(jù)私有、缺乏標(biāo)準(zhǔn)。,盡管這些系統(tǒng)大都以Internet為骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，但是： 無線覆蓋的感知層網(wǎng)絡(luò)是各行其是，長此以往，隨著物聯(lián)

4、網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)越來越多，勢必會出現(xiàn)同一地區(qū)存在多個(gè)無線感知網(wǎng)絡(luò)，而相互之間不能共用，形成子系統(tǒng)孤島。,當(dāng)前地面物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中存在的問題,缺乏統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，私有數(shù)據(jù)不能在系統(tǒng)間充分利用等尷尬局面。 缺乏統(tǒng)一的應(yīng)用平臺，各種應(yīng)用均是各自獨(dú)立的平臺。 造成重復(fù)投資、資源浪費(fèi)，形成新的信息孤島。,為什么這種問題還未引起人們足夠的重視。 一是由于目前尚處于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的早期階段，處于應(yīng)用試點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)積累階段； 二是由于地面單功能應(yīng)用系統(tǒng)相對較大，如公共智能交通信息系統(tǒng)，覆蓋幾種不同的交通工具，數(shù)十條線路，數(shù)百輛車及數(shù)千個(gè)站臺，系統(tǒng)相對獨(dú)立是可以理解和接受的。 但這種模式顯然不能復(fù)制到感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。,標(biāo)準(zhǔn)先

5、行 應(yīng)用先行之爭 這是一個(gè)先有雞還是先有蛋之爭,煤礦生產(chǎn)與安全系統(tǒng)多達(dá)數(shù)十種. 由不同廠商提供，其數(shù)據(jù)格式、通信方式與協(xié)議、自動化水平均各不相同。 這么多種系統(tǒng)主要均布置在巷道里 然而每種子系統(tǒng)中待監(jiān)測與控制的對象并不象地面那樣多，如礦井交通系統(tǒng)通常只有幾輛車，礦井主運(yùn)輸皮帶系統(tǒng)只有幾條皮帶，排水系統(tǒng)只有兩三個(gè)泵房等等。 感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是針對多種功能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測、控制與管理一體化的系統(tǒng)。 顯然，象地面應(yīng)用那樣為這些子系統(tǒng)分別建設(shè)單一功能的感知層網(wǎng)絡(luò)，在狹窄的巷道空間里形成數(shù)十套感知層網(wǎng)絡(luò)是不合適的。,感知礦山物聯(lián)網(wǎng)一定要打破物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用初期那種功能單一、網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立、數(shù)據(jù)私有、缺乏標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀.

6、 真正按物聯(lián)網(wǎng)所要求的開放、標(biāo)準(zhǔn)、物與物互聯(lián)的方式. 采用適當(dāng)?shù)牡V山物聯(lián)網(wǎng)模型架構(gòu)，規(guī)范應(yīng)用模式，統(tǒng)一數(shù)據(jù)描述方式，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè). 按照統(tǒng)一規(guī)劃，整體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施的原則進(jìn)行。,在物聯(lián)網(wǎng)地面應(yīng)用初期階段，其應(yīng)用層平臺同樣也基本是單功能平臺，數(shù)據(jù)平臺通常也是采用普通的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)描述方法和格式相對簡單。 而感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層需要對各種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合，除用于對礦山各種生產(chǎn)與安全子系統(tǒng)的監(jiān)測與控制外，還用于對礦山安全生產(chǎn)形勢評估、煤礦災(zāi)害預(yù)警與防治、煤礦安全隱患排查、礦山資源環(huán)境控制及評價(jià)等，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)礦山的優(yōu)化管理與安全動態(tài)跟蹤。 因此，必須對應(yīng)用層平臺及數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行統(tǒng)一考慮與設(shè)計(jì)。

7、 各個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控功能宜采用模塊化方式，可任意加入或退出應(yīng)用平臺。,有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)問題,感知層綜合業(yè)務(wù)服務(wù)。無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)必須能為井下所有移動物體提供感知服務(wù)，包括各種設(shè)備、人員、環(huán)境及工況監(jiān)測等等，真正實(shí)現(xiàn)物與物相聯(lián)； 移動代理與服務(wù)發(fā)現(xiàn)。隨著感知層應(yīng)用的擴(kuò)大，多個(gè)系統(tǒng)共同組成物與物相聯(lián)的WSN網(wǎng)絡(luò)，這些系統(tǒng)可能是由多個(gè)廠商來實(shí)現(xiàn)的。因此需要解決如標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、移動Agent等問題，使感知礦山從開始就向著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，有利于M2M設(shè)備層的移動。,動態(tài)與靜態(tài)兼容。礦山生產(chǎn)與安全數(shù)據(jù)從每天只需幾個(gè)的靜態(tài)數(shù)據(jù)到動態(tài)要求很高的振動、語音、視頻。 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)描述方法。用元數(shù)據(jù)技術(shù)為上述對象及數(shù)據(jù)提

8、供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)描述方法，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫平臺。根據(jù)元數(shù)據(jù)信息共享系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模塊和特點(diǎn) ,實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)組織與管理、分布式數(shù)據(jù)共享、分布式數(shù)據(jù)快速索引機(jī)制以及跨平臺數(shù)據(jù)訪問，為信息融合、信息挖掘提供良好的數(shù)據(jù)平臺；,統(tǒng)一規(guī)劃、總體設(shè)計(jì) 分步實(shí)施、逐步完善,中國礦業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)(感知礦山) 研究中心簡介,采取“政產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合的方式,研究了感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、主要特征、應(yīng)用模型、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、核心內(nèi)容等感知礦山物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的主要問題。 提供感知礦山物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案。按感知礦山的整體概念進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃、總體設(shè)計(jì)、分步實(shí)施，避免出現(xiàn)重復(fù)投資、自動化孤島和信息孤島等現(xiàn)象。 提供綜合業(yè)務(wù)服務(wù)感知層網(wǎng)絡(luò)。無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)為井下所有移動物體提供感知服務(wù)，包括各種設(shè)備、人員、環(huán)境及工況監(jiān)測等等； 提供礦山異構(gòu)系統(tǒng)M2M解決方案。解決礦山子系統(tǒng)異構(gòu)互聯(lián)問題，解決如標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、移動Agent等問題，使感知礦山從開始就向著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。 提供礦山主干網(wǎng)與移動網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)合一解決方案。礦山生產(chǎn)與安全數(shù)據(jù)從每天只需幾個(gè)的靜態(tài)數(shù)據(jù)到動態(tài)要求很高的振動、語音、視頻。 提供感知礦山應(yīng)用平臺。包括礦山MES監(jiān)控平臺，各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺，數(shù)據(jù)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。