物聯(lián)網(wǎng)礦山工程方案

1、感知礦山（物聯(lián)網(wǎng)）示范工程設(shè)計(jì)方案中國礦業(yè)大學(xué)感知礦山研發(fā)中心徐州市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心二一一年一月1 項(xiàng)目概述1.1物聯(lián)網(wǎng)的基本概念物聯(lián)網(wǎng)的概念有許多，2010年溫家寶總理的政府工作報(bào)告附錄中給出的物聯(lián)網(wǎng)解釋比較具有權(quán)威性。中國物聯(lián)網(wǎng)專家委員會主任委員鄔賀銓院士對這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的概念又進(jìn)一步做了修正：“物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把需要聯(lián)網(wǎng)的物品與網(wǎng)絡(luò)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展應(yīng)用”。這個(gè)概念不特意指明國際互聯(lián)網(wǎng)，明確提出是需要聯(lián)網(wǎng)的物體，同時(shí)強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的延伸和擴(kuò)展應(yīng)用。這就非常清楚地將行業(yè)應(yīng)用

2、涵蓋在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，更為適合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。感知礦山物聯(lián)網(wǎng)主要就是依據(jù)這個(gè)概念來進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃的。1.2我國煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀煤炭是我國主要能源，目前在我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)中，煤炭約占73。據(jù)專家預(yù)測，到2050年煤炭仍會占中國能源消費(fèi)的50%以上，煤炭作為主要能源的地位將會在相當(dāng)長的歷史時(shí)期中不會改變。我國煤炭資源豐富，勞動力廉價(jià)，在國際市場競爭中本應(yīng)占有優(yōu)勢，但由于我國煤炭儲存條件復(fù)雜，煤礦自動化水平低，井下用人多，生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)采用的技術(shù)比較落后，功能單一，再加上管理等因素，使得生產(chǎn)成本高，安全形勢不容樂觀。全國煤礦事故死亡人數(shù)居高不下，百萬噸死亡率大大高于世界主要產(chǎn)煤國家平均水平，嚴(yán)重影響了煤

3、炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和社會的穩(wěn)定。隨著國家對礦山安全的重視程度不斷加強(qiáng)，礦山企業(yè)在各種安全、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)方面的投入逐年加大，對保證礦山的安全和正常生產(chǎn)起到了重要作用。但是在目前的裝備和技術(shù)水平下，無法根除各種安全隱患，礦山災(zāi)害時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)有的安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，由于生產(chǎn)廠商和系統(tǒng)建設(shè)時(shí)期不同，各個(gè)系統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議和接入技術(shù)，系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異很大，呈現(xiàn)多源性和異構(gòu)性。由于礦山開采的對象礦床是分布于三維地理空間、并隨著開采進(jìn)程不斷變化著的地質(zhì)實(shí)體，礦山安全生產(chǎn)的一切過程都離不開三維空間，無論是礦層、構(gòu)造等地質(zhì)實(shí)體，還是縱橫交錯(cuò)的井下巷道系統(tǒng)和各種監(jiān)測監(jiān)控信息都具有空間屬性。不僅如此

4、，礦山生產(chǎn)活動又是始終處于一種隨時(shí)間動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)之中，所以反映其實(shí)際狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，如果得不到有效集成，就只能形成彼此隔離的“信息孤島”，同時(shí)探測同一地質(zhì)實(shí)體的多數(shù)系統(tǒng)只能對其采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單轉(zhuǎn)換、存儲、顯示和打印，而面向同一地質(zhì)實(shí)體同時(shí)探測到的多源信息往往得不到有效地綜合利用，更談不上有效地為煤礦安全提供決策依據(jù)。隨著開采深度的加大和賦存地質(zhì)條件的惡化，使得深部煤炭開采的力學(xué)環(huán)境、巖體組織結(jié)構(gòu)、基本力學(xué)行為特征和工程響應(yīng)與淺部明顯不同，導(dǎo)致沖擊礦壓、頂板大面積來壓和采空區(qū)失穩(wěn)等動力災(zāi)害事故明顯增加，已對深部煤炭資源的安全開采造成嚴(yán)重威脅。在重大災(zāi)害的預(yù)測方面，缺少實(shí)時(shí)、在線、連

5、續(xù)的監(jiān)測預(yù)警裝備?！拔锫?lián)網(wǎng)”概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施分開。對煤礦安全生產(chǎn)而言，在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，瓦斯、CO等各類傳感器、電纜、電氣機(jī)械設(shè)備、鋼筋混凝土等等，所有這些將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，基于物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以對煤礦復(fù)雜環(huán)境下生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施更加實(shí)時(shí)有效的協(xié)同管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)概念為建立煤礦安全生產(chǎn)與預(yù)警救援新體系提出了新的思路和方法。如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決煤礦生產(chǎn)中人員安全環(huán)境的感知問題，解決礦山災(zāi)害狀況的預(yù)測預(yù)報(bào)、減少或避免重大災(zāi)害事故的發(fā)生，解決安全生產(chǎn)的智能控制；礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展潮流以及研究的核心

6、內(nèi)容是什么；如何形成產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。這都是感知礦山物聯(lián)網(wǎng)示范工程需要解決的問題。2感知礦山物聯(lián)網(wǎng)總體目標(biāo)與特征2.1感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的概念及目標(biāo)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)礦山整體及相關(guān)現(xiàn)象的可視化、數(shù)字化及智慧化。其總體目標(biāo)是：將礦山地理、地質(zhì)、礦山建設(shè)、礦山生產(chǎn)、安全管理、產(chǎn)品加工與運(yùn)銷、礦山生態(tài)等綜合信息全面數(shù)字化，將感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、信息處理、智能計(jì)算、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代信息管理等與現(xiàn)代采礦及礦物加工技術(shù)緊密相結(jié)合，構(gòu)成礦山中人與人、人與物、物與物相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，動態(tài)詳盡地描述并控制礦山安全生產(chǎn)與運(yùn)營的全過程。以高效、安全、綠色開采為

7、目標(biāo)，保證礦山經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)增長，保證礦山自然環(huán)境的生態(tài)穩(wěn)定。2.2感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的特征近些年在礦山提出過許多概念，如數(shù)字礦山、礦山綜合自動化、信息化礦山、智能礦山等，而“感知礦山”是在綜合了這些概念的基礎(chǔ)上，更加具體、全面、動態(tài)、詳盡地描述真實(shí)礦山。比如說，在開始提數(shù)字礦山時(shí)，要花很大的精力去解釋數(shù)字礦山與地理信息系統(tǒng)不同，是要將礦山生產(chǎn)過程、礦山安全信息集成在內(nèi)的；在開始實(shí)施礦山綜合自動化時(shí)，又在花時(shí)間去解釋要有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺和數(shù)據(jù)平臺，地理信息系統(tǒng)也是綜合自動化中的一個(gè)重要平臺，還要解釋網(wǎng)絡(luò)化控制是一種分布式控制等等。而在物聯(lián)網(wǎng)礦山的概念下，這些都不需要去作任何解釋。這是由于物聯(lián)網(wǎng)本身就是

8、基于統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用；物聯(lián)網(wǎng)本身就是要在GIS（地理信息系統(tǒng)）和GPS（全球定位系統(tǒng)）下實(shí)現(xiàn)定位的應(yīng)用；物聯(lián)網(wǎng)本身就是控制與網(wǎng)絡(luò)一體化的應(yīng)用；物聯(lián)網(wǎng)本身就是分布式應(yīng)用等等。此外，物聯(lián)網(wǎng)還明確提出了物與物相聯(lián)的概念，而在以前的數(shù)字礦山等諸多概念中，基本是人與人、人與物相聯(lián)的概念為主。因此，對礦山移動物體的監(jiān)控，相對較弱。而煤礦移動作業(yè)過程的監(jiān)控正是礦山生產(chǎn)的特點(diǎn)，物與物相聯(lián)需要更大范圍的無線自組網(wǎng)的能力，需要基于網(wǎng)絡(luò)的分布式感知能力。綜合自動化實(shí)現(xiàn)了將煤礦各種監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)集成到一個(gè)平臺里，實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)與安全系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，這為實(shí)現(xiàn)感知礦山打下了良好的基礎(chǔ)。綜合自動化系統(tǒng)基本是礦山原來各種系統(tǒng)

9、的簡單集成，比較好地做到了減人提效，但礦山集成網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值沒得到應(yīng)有的提升，也沒有給礦山安全帶來明顯的改善。以太網(wǎng)發(fā)明人之一邁特卡夫曾預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值是與聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)的平方成正比。煤礦綜合自動化將眾多子系統(tǒng)聯(lián)接到了總體網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)的基本還是原來各分立的子系統(tǒng)的功能，沒有實(shí)現(xiàn)1+1>2。而利用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺技術(shù)，提高集成信息的價(jià)值；利用移動感知技術(shù)，提高煤礦安全信息的感知能力。這是感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)。因此，感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不是簡單的礦山綜合自動化，而是在此基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步完善礦山綜合自動化，使其更加適應(yīng)礦山的真正需要。這正像物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，來進(jìn)一步豐富和擴(kuò)展互

10、聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。2.3 感知礦山建設(shè)的核心問題-三個(gè)感知為保障礦山的安全生產(chǎn)，感知礦山是在實(shí)現(xiàn)綜合自動化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)三個(gè)感知。即：l 感知礦工周圍安全環(huán)境，實(shí)現(xiàn)主動式安全保障；l 感知礦山設(shè)備工作健康狀況，實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修；l 感知礦山災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)各種災(zāi)害事故的預(yù)警預(yù)報(bào)。感知礦山建設(shè)應(yīng)以三個(gè)感知為重點(diǎn)突破點(diǎn)，對煤礦安全信息感知采集技術(shù)、煤礦信息融合、識別與協(xié)同技術(shù)、煤礦傳感網(wǎng)控制技術(shù)、煤礦傳感網(wǎng)絡(luò)安全生產(chǎn)、預(yù)警、災(zāi)后重構(gòu)再生技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)開展研究，形成完備的基于自有技術(shù)的礦山物聯(lián)網(wǎng)體系。礦山災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域和時(shí)間均具有未知性，并且礦山處于動態(tài)開采過程中，要感知這些災(zāi)害產(chǎn)生的前兆信息，只能采用符合礦山

11、生產(chǎn)特點(diǎn)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式、可移動、自組網(wǎng)的信息采集方式。需要研究礦山物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建動態(tài)的感知煤礦災(zāi)害狀況、感知設(shè)備健康狀態(tài)、感知人員安全環(huán)境等信息感知與處理平臺。3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)l 煤礦安全規(guī)程和煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范l 智能調(diào)度室裝備規(guī)范l 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求GB 3836.4-2000l 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求GB 3836.12000l 礦用一般型電氣設(shè)備GB 1217390l 煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT 20990l 工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ 11587l 電力系統(tǒng)通信管理規(guī)程DL/T54494l 企業(yè)供

12、配電系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測方法GB/T 166641996l 通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范GBSOO5593l 礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范GB50O7O94l 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)范l 礦井防滅火規(guī)范 MTT 6981997l 礦井通風(fēng)及安全裝備標(biāo)準(zhǔn)MT/T 501696l 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB500162006l 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范GB502152005 l 火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)GB501662007 l 礦山安全條例l 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB500581992 l 煤炭工業(yè)選煤廠設(shè)計(jì)規(guī)范MT 500794l 軟件開發(fā)規(guī)范DZ/T 01691997l 計(jì)算機(jī)軟件可靠性和維護(hù)性管理GB/T

13、143941993l 建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ162008l 安全技術(shù)防范規(guī)程工程程序技術(shù)規(guī)范GB 503482004l 閉路電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB5019894 4 感知礦山示范工程總體規(guī)劃感知礦山示范工程是在實(shí)現(xiàn)綜合自動化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)三個(gè)感知，形成完備的基于自有技術(shù)的礦山物聯(lián)網(wǎng)體系。4.1 感知礦山系統(tǒng)規(guī)劃原則(1) 立足現(xiàn)在，著眼未來，設(shè)計(jì)開放的感知礦山信息系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)起點(diǎn)定位要切合實(shí)際，做到標(biāo)準(zhǔn)要高，既保證目前應(yīng)用的需要，同時(shí)保證將來系統(tǒng)擴(kuò)展和提升的需要。真正起到示范作用。(2) 以東升、金宏煤礦為主，預(yù)留到集團(tuán)和到物聯(lián)網(wǎng)中心的信息接口。(3) 明確感知礦山應(yīng)用主體，找準(zhǔn)重心，重點(diǎn)

14、突破，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)面結(jié)合。(4) 充分利用現(xiàn)有資源條件，降低系統(tǒng)應(yīng)用成本?？傮w規(guī)劃要盡量將已有系統(tǒng)的信息孤島進(jìn)行整合，充分利用已有的硬件設(shè)施。(5)感知礦山系統(tǒng)設(shè)計(jì)要本著為需求設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃。(6)總體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施?？傮w規(guī)劃要根據(jù)感知礦山的需求及遠(yuǎn)期目標(biāo)進(jìn)行，分步實(shí)施要根據(jù)資金、人才等資源條件，合理分配項(xiàng)目實(shí)施階段，循序漸進(jìn)，避免盲目投入。4.2 感知礦山的三層結(jié)構(gòu)模型圖41 感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型物聯(lián)網(wǎng)是典型的以應(yīng)用為驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此，基于應(yīng)用目的提出感知礦山物聯(lián)網(wǎng)總體設(shè)計(jì)模型。由于綜合自動化及數(shù)字礦山模型在我國煤礦企業(yè)己經(jīng)有眾多的實(shí)際應(yīng)用，感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)該建立在這些己有工作

15、的基礎(chǔ)上，充分借鑒己有的經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)，而不是全盤推翻，另搞一套。因此，感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的模型勢必與數(shù)字礦山、礦山綜合自動化的模型有很緊密的聯(lián)系。感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型如圖41所示，這是一個(gè)三層結(jié)構(gòu)的模型，感知礦山的總體目標(biāo)已經(jīng)很好的體現(xiàn)在模型中。4.3 三層結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)4.3.1 感知與控制層根據(jù)煤礦作業(yè)的特點(diǎn)，本層由兩層網(wǎng)絡(luò)組成，骨干傳輸網(wǎng)和感知層網(wǎng)絡(luò)。（1）骨干網(wǎng)功能與要求：骨干網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)化的煤礦監(jiān)測與控制系統(tǒng)、語音信號及視頻信號傳輸與管理提供了信息高速公路。在此網(wǎng)絡(luò)上建立了一個(gè)基于統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)的多子系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)、語音通信系統(tǒng)和多路工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，在調(diào)度指揮控制中心監(jiān)控煤礦井上、下安全生產(chǎn)全過程，

16、并通過網(wǎng)絡(luò)將其傳輸?shù)矫旱V各科室和局調(diào)度中心。骨干傳輸網(wǎng)與礦山綜合自動化骨干傳輸網(wǎng)基本相同，使用防爆1000M工業(yè)以太網(wǎng)。對骨干網(wǎng)的總體要求：煤礦各種信息均能融入骨干網(wǎng)進(jìn)行傳輸，即能實(shí)現(xiàn)礦山的三網(wǎng)合一；快速環(huán)形冗余網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)時(shí)間嚴(yán)格小于300ms；對各監(jiān)控子系統(tǒng)可建立虛擬專用網(wǎng)，保證各子系統(tǒng)的相對獨(dú)立運(yùn)行；系統(tǒng)模塊化具有的熱插拔結(jié)構(gòu)適合煤礦的不間斷生產(chǎn)和維護(hù)、維修的需要；可實(shí)現(xiàn)有效的流量限制，防止廣播風(fēng)暴對控制系統(tǒng)造成災(zāi)難；系統(tǒng)統(tǒng)一的編程組態(tài)方式，降低對煤礦用戶專業(yè)知識的要求；豐富的網(wǎng)絡(luò)管理和診斷功能，便于故障定位和設(shè)備的維護(hù)和維修。例如：采用西門子網(wǎng)管型Profinet工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以X系

17、列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)硬件為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)環(huán)形冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為全礦井各生產(chǎn)子系統(tǒng)的綜合傳輸平臺。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)提供了對網(wǎng)絡(luò)的控制和監(jiān)視，通過SNMP查看各種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，包括收/發(fā)的字節(jié)數(shù)、收/發(fā)的幀數(shù)、錯(cuò)誤數(shù)與端口狀態(tài)等，保證服務(wù)質(zhì)量（QoS）、虛擬局域網(wǎng)（VLAN）、端口鏡像、IGMP Snooping、冗余與SNMP等功能的實(shí)現(xiàn)。（2）感知網(wǎng)功能與要求：主要是無線網(wǎng)絡(luò)。礦山地理、地質(zhì)、礦山建設(shè)、礦山生產(chǎn)與安全管理、產(chǎn)品加工與運(yùn)銷、礦山生態(tài)等綜合信息均需要移動的感知。引發(fā)礦山事故的災(zāi)害源如瓦斯、礦壓、透水等均散布在尚未開采的地層中，且具有流動性，開采擾動會造成它們相對集中，演化為災(zāi)害前兆事件。但隨著

18、開采的進(jìn)行，災(zāi)害源集中的地點(diǎn)、強(qiáng)度、顯示度、危害程度也在不斷的發(fā)生變化，而災(zāi)害事故的產(chǎn)生卻具有突發(fā)性。顯然，無法用固定的接觸式傳感器直接監(jiān)測災(zāi)害源，只能通過對前兆事件發(fā)生時(shí)通過地層傳播出來的物理量（如電磁幅射、聲發(fā)射等）進(jìn)行監(jiān)測和識別、處理，但傳播這些物理量的地層也具有不確定性。需要隨時(shí)能移動的無線分布式感知手段。煤礦生產(chǎn)是移動作業(yè)，人員、設(shè)備、車輛等集中在巷道中，隨著煤礦生產(chǎn)的進(jìn)行，這些巷道及設(shè)備位置均處在不斷變化之中，移動感知監(jiān)控正是礦山生產(chǎn)的特點(diǎn)。各種無線接入網(wǎng)絡(luò)，如WiFi、Zigbee等是構(gòu)成感知層物與物相聯(lián)的主要技術(shù)，具有自組網(wǎng)功能的無線網(wǎng)絡(luò)，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在這一層起著不可或缺的

19、作用。感知層網(wǎng)絡(luò)通過無線網(wǎng)關(guān)分段接入骨干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)井下主要工作區(qū)域的無線覆蓋或全覆蓋。感知層網(wǎng)絡(luò)除用于各種需要分布式移動監(jiān)測，如礦山災(zāi)害監(jiān)測、移動設(shè)備監(jiān)控外，還用于個(gè)人安全信息的無線接入，并可擴(kuò)展為移動語音及視頻提供傳輸通道。與綜合自動化系統(tǒng)相比，感知礦山物聯(lián)網(wǎng)在感知層更多的是分布式感知與控制，而綜合自動化系統(tǒng)更多的是如何將子系統(tǒng)接入骨干網(wǎng)。感知與控制層主要實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)與安全過程中各種傳感與控制信息的采集與施用。4.3.2 信息集成與MES層信息集成與MES層由兩大部分組成，一是信息集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括調(diào)度指揮控制中心以太網(wǎng)，互為冗余的I/O服務(wù)器組和數(shù)據(jù)服務(wù)器集群。服務(wù)器集群通過1000M工業(yè)以

20、太網(wǎng)骨干傳輸，采集全礦生產(chǎn)、安全等全部信息，將信息集成到控制中心，進(jìn)行各種智能信息處理，如信息融合、信息挖掘等等。服務(wù)器上的重要?dú)v史信息能夠保留一年或更長時(shí)間。另一部分是在信息集成基礎(chǔ)上的MES（Manufacturing Execution System），包括在調(diào)度指揮控制中心以太網(wǎng)上，設(shè)計(jì)多臺操作員站，操作員站完成對子系統(tǒng)的監(jiān)控：如綜采工作面監(jiān)控子系統(tǒng)、主運(yùn)輸集控子系統(tǒng)、地面供電監(jiān)控子系統(tǒng)、井下供電監(jiān)控子系統(tǒng)、主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控子系統(tǒng)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)等各種子系統(tǒng)的監(jiān)控。以及煤礦生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理，根據(jù)煤礦生產(chǎn)流程，當(dāng)某個(gè)實(shí)時(shí)事件發(fā)生時(shí)，MES對此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們

21、進(jìn)行指導(dǎo)和處理，減少煤礦企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動，有效地指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)作過程，提高生產(chǎn)力、生產(chǎn)安全性、改善物料的流通性能、又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES需要與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成。本層的關(guān)鍵技術(shù)之一是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫平臺。各種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)描述形式、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理格式和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理方式，便于信息的挖掘和融合。例如，對礦山進(jìn)行安全運(yùn)行評價(jià)，需要監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、通風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、礦壓監(jiān)測的數(shù)據(jù)、地下水位及涌水量的數(shù)據(jù)等等，如果各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的描述形式和存貯方式，信息挖掘與融合將是一句空話。由于數(shù)字礦山子系統(tǒng)眾多，將來的發(fā)展需要對各子系統(tǒng)的數(shù)

22、據(jù)進(jìn)行綜合分析和數(shù)據(jù)挖掘，因此，從一開始就利用數(shù)據(jù)倉庫具有海量數(shù)據(jù)存儲的能力，利用OLAP聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)大的多維數(shù)據(jù)分析，為實(shí)現(xiàn)決策支持功能提供條件。4.3.3 管理決策與應(yīng)用層管理決策與應(yīng)用層主要是各種軟件應(yīng)用模塊。礦山及相關(guān)現(xiàn)象的信息在中間層得到提升后，目的是為了利用這些信息去動態(tài)詳盡地描述與控制礦山安全生產(chǎn)與運(yùn)營的全過程，保證礦山經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)增長，保證礦山自然環(huán)境的生態(tài)穩(wěn)定。管理決策層的各種軟件應(yīng)用模塊就是這種目的的具體體現(xiàn)。根據(jù)礦山的具體應(yīng)用不同，這些模塊是可增減的。通過企業(yè)Intranet網(wǎng)絡(luò)，礦山各個(gè)職能部分可實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。如：礦山安全生產(chǎn)評價(jià)與監(jiān)管；煤礦災(zāi)

23、害預(yù)警與防治；煤礦供應(yīng)鏈管理；大型設(shè)備故障診斷；礦山資源環(huán)境控制及評價(jià)等。4.4感知礦山示范工程建設(shè)內(nèi)容感知礦山示范工程本著統(tǒng)一設(shè)計(jì)，分布實(shí)施的原則進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。整體項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)是建成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺（骨干網(wǎng)絡(luò)平臺、無線網(wǎng)絡(luò)平臺），結(jié)合“六大安全避險(xiǎn)系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)井下工人精確定位、周圍安全環(huán)境感知；使東升、金宏煤礦在采用先進(jìn)的技術(shù)裝備上達(dá)到國內(nèi)一流水平，實(shí)現(xiàn)井下和地面各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)和大型機(jī)電設(shè)備、供電系統(tǒng)、管網(wǎng)等的監(jiān)控及診斷，即設(shè)備工況感知；使礦井生產(chǎn)安全可靠，有效地預(yù)防和及時(shí)處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害，即礦山災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)感知；實(shí)現(xiàn)全礦井的各種數(shù)據(jù)采集，使生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營管理、決策指揮實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、信息

24、化、科學(xué)化。實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設(shè)備控制等信息的有機(jī)集成，達(dá)到減人增效和提高礦井安全水平的目的。4.4.1 示范工程建設(shè)總體內(nèi)容示范工程建設(shè)內(nèi)容包括的幾大方面：l 系統(tǒng)集成平臺建設(shè)：建設(shè)全礦井安全、人員、設(shè)備的感知集成平臺，實(shí)現(xiàn)全礦井地面遠(yuǎn)程監(jiān)控，包括集群服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫平臺、集成軟件平臺建設(shè)等。l 感知礦山網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)：包括井上、井下1000M高速工業(yè)以太網(wǎng)和調(diào)度指揮控制中心工業(yè)以太網(wǎng)建設(shè)；利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建立覆蓋煤礦井下，并與1000M工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)合的無線自組網(wǎng)系統(tǒng)（實(shí)現(xiàn)人員管理、無線語音、無線數(shù)據(jù)、無線視頻的統(tǒng)一平臺），保障出現(xiàn)故障或?yàn)?zāi)害情況下通信鏈路的通暢。l 人

25、員安全環(huán)境感知：集成現(xiàn)有安全監(jiān)測、人員定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦工對周圍環(huán)境的主動感知、實(shí)現(xiàn)與礦工的雙向信息傳輸。l 設(shè)備健康狀態(tài)感知：對井上、井下各生產(chǎn)及輔助系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少井下操作人員，對礦井主要的生產(chǎn)與輔助系統(tǒng)進(jìn)行自動化監(jiān)控（膠帶機(jī)、排水、變電所、通風(fēng)機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房無人值守，提升系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，少人工作面監(jiān)控）；感知礦山設(shè)備工作健康狀況，實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修。l 礦山災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)感知：包括煤礦災(zāi)害預(yù)警與防治，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控與決策管理等。4.4.2一期工程建設(shè)內(nèi)容l 系統(tǒng)集成平臺建設(shè)：建設(shè)全礦井安全、人員、設(shè)備的感知集成平臺，實(shí)現(xiàn)全礦井地面遠(yuǎn)程監(jiān)控，包括集群服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫平臺、集成軟件建設(shè)等。l 骨干網(wǎng)建設(shè)

26、：包括井上、井下1000M高速工業(yè)以太網(wǎng)和調(diào)度指揮控制中心工業(yè)以太網(wǎng)建設(shè)。l 感知網(wǎng)建設(shè)：利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建立覆蓋煤礦井下，并與1000M工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)合的無線自組網(wǎng)系統(tǒng)。l 人員安全環(huán)境感知：新型基于無線覆蓋的移動雙向數(shù)據(jù)信息終端在煤礦井下應(yīng)用。l 對井上、井下各生產(chǎn)及輔助系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少井下操作人員，對礦井主要的生產(chǎn)與輔助系統(tǒng)進(jìn)行自動化監(jiān)控（膠帶機(jī)、排水、變電所、通風(fēng)機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房無人值守，提升系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控）。l 工業(yè)電視及大屏建設(shè)。4.4.3 二期工程建設(shè)內(nèi)容l 三維GIS（煤礦安全生產(chǎn)仿真環(huán)境）平臺建設(shè)：利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和礦井集成監(jiān)控系統(tǒng)，研制一個(gè)用于煤礦安全生

27、產(chǎn)信息綜合管理的軟件系統(tǒng)平臺。l 感知礦山設(shè)備工作健康狀況：實(shí)現(xiàn)礦山主要運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備工況分析、預(yù)知維修。l 礦山災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)感知：包括煤礦災(zāi)害預(yù)警與防治，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控與決策管理等。l 對采煤工作面及掘進(jìn)面的主要運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備監(jiān)控進(jìn)行攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)無人或少人工作面。5示范工程集成平臺建設(shè)調(diào)度指揮中心是感知礦山系統(tǒng)中各種信息的集散地，因而它又是一個(gè)信息中心。對于感知礦山來說，它就是一個(gè)“管控一體化”中心。在感知礦山示范工程建設(shè)中，調(diào)度指揮中心的功能與原來生產(chǎn)方式下的單純的調(diào)度室相比得到了大大加強(qiáng)與擴(kuò)大，各種系統(tǒng)的信息均通過綜合傳輸網(wǎng)絡(luò)送到調(diào)度指揮中心，是感知礦山的上層集成平臺。通過示范工程集成平臺建設(shè)，解決原礦

28、山各系統(tǒng)相對獨(dú)立、信息孤島問題；解決異構(gòu)系統(tǒng)接口問題，形成統(tǒng)一的礦山集成平臺標(biāo)準(zhǔn)。集成平臺建設(shè)包括硬件平臺建設(shè)和軟件平臺建設(shè)。5.1硬件平臺建設(shè)圖5-1 調(diào)度指揮控制中心設(shè)備布置圖1) 設(shè)置1臺服務(wù)器用于應(yīng)用程序開發(fā)、部署、維護(hù)及管理的一種基礎(chǔ)架構(gòu)。2) 設(shè)置1臺I/O服務(wù)器,采集全礦生產(chǎn)、安全等全部信息，并提供給以太網(wǎng)上各個(gè)操作員站，各個(gè)工作站對全礦子系統(tǒng)的控制信息也由服務(wù)器，經(jīng)由工業(yè)以太網(wǎng)上相應(yīng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到被控子系統(tǒng)。3) 設(shè)置1臺WEB服務(wù)器，負(fù)責(zé)Web發(fā)布，把信息傳送到局域網(wǎng)。4) 設(shè)置1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲全礦安全、生產(chǎn)等信息，產(chǎn)生實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫，供管理網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢與分

29、析5) 設(shè)置1臺定位服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對礦井人員位置信息的采集及定位計(jì)算。6) 設(shè)置4臺工作站，用于監(jiān)控各個(gè)子系統(tǒng)的工況、設(shè)備的狀態(tài)、控制各種設(shè)備的運(yùn)行。7) 設(shè)置1臺工程師站，負(fù)責(zé)全部控制系統(tǒng)的組態(tài)和維護(hù)，工程師站由經(jīng)過專門培訓(xùn)過的工程師操作。8) 設(shè)置1臺硬件防火墻負(fù)責(zé)將監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與煤礦局域網(wǎng)隔離，以保證監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的相對獨(dú)立。9) 設(shè)置1臺核心工業(yè)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦山安全、生產(chǎn)信息的交互。10) 配置容量30kVA，后備時(shí)間不小于4h的UPS電源設(shè)備。5.2軟件平臺建設(shè)軟件平臺確保煤礦所有安全生產(chǎn)、人員、設(shè)備、管理信息等復(fù)雜異構(gòu)信息在一個(gè)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺上運(yùn)行，在異構(gòu)條件下進(jìn)行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的

30、應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)有序運(yùn)行，使各自獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)共享。5.2.1功能結(jié)構(gòu)軟件平臺實(shí)現(xiàn)的主要功能有：異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入接口、控制命令輸出接口、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與存儲、通信狀態(tài)監(jiān)控與報(bào)警、實(shí)時(shí)報(bào)警與預(yù)警、數(shù)據(jù)報(bào)表與曲線。具體功能接口如圖52所示。圖5-2 統(tǒng)一平臺功能結(jié)構(gòu)模型（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理。將各種安全生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、人員井下位置信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、環(huán)境安全實(shí)時(shí)信息等實(shí)時(shí)信息通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫功能快速存儲。（2）異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入。將煤礦現(xiàn)有各種系統(tǒng)按照統(tǒng)一協(xié)議規(guī)范，設(shè)計(jì)協(xié)議轉(zhuǎn)換接口。利用現(xiàn)有的具備OPC、ODBC等接口功能的系統(tǒng)，直接將數(shù)據(jù)接入到實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫；對于非標(biāo)準(zhǔn)接口的

31、系統(tǒng)，按照指定的CVS協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。Ø 安全生產(chǎn)及設(shè)備數(shù)據(jù)：具有實(shí)時(shí)值、時(shí)間、位置，相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)基本信息顯示功能，具有關(guān)聯(lián)信息查詢功能；Ø 人員信息：具有人員位置、時(shí)間實(shí)時(shí)顯示功能，具有人員復(fù)雜信息查詢功能；Ø 環(huán)境感知數(shù)據(jù)：具有區(qū)域數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)值、時(shí)間顯示功能。（4）數(shù)據(jù)聯(lián)機(jī)分析。根據(jù)一段時(shí)間范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的變化趨勢進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，預(yù)測數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢；綜合人員、環(huán)境、設(shè)備的持續(xù)工作和變化狀態(tài)，通過引入智能信息處理技術(shù)來預(yù)測人員和設(shè)備的健康狀況、工作狀態(tài)，預(yù)測環(huán)境的安全態(tài)勢；根據(jù)各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對區(qū)域信息、人員信息、設(shè)備信息進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警提示功能

32、。（5）數(shù)據(jù)報(bào)表功能。根據(jù)用戶需求提供各種復(fù)雜的查詢，提供跨系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)查詢、篩選、分析功能，按照生產(chǎn)需要提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的統(tǒng)一數(shù)據(jù)報(bào)表打印功能；支持報(bào)表的EXCEL的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。（6）曲線功能。按照組態(tài)原則繪制實(shí)時(shí)、歷史曲線。（7）智能數(shù)據(jù)決策輔助支持。引出數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在復(fù)雜數(shù)據(jù)環(huán)境中智能搜索符合特殊條件的各類數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)本身的內(nèi)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行人員定位、設(shè)備故障、環(huán)境安全的智能分析檢測，為高層決策提供更客觀全面的技術(shù)支持。（8）通信狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測。監(jiān)測多系統(tǒng)在接入過程中的數(shù)據(jù)、通信狀態(tài)。（9）預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)開放接口。5.2.2 軟件平臺設(shè)計(jì)圖5-3 軟件平臺模型根據(jù)示范

33、工程要求及東升、金宏煤礦實(shí)際，建立軟件平臺模型并就此展開設(shè)計(jì)規(guī)劃，以確定軟硬件組成。軟件平臺主要由5大部分組成：1) 數(shù)據(jù)輸入接口。標(biāo)準(zhǔn)的OPC、ODBC實(shí)現(xiàn)與已有系統(tǒng)銜接；此外制定符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的CVS輸入接口。 2) 數(shù)據(jù)中心。包含工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫和商務(wù)數(shù)據(jù)庫Sql Server兩部分，其中工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫主要負(fù)責(zé)對符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的現(xiàn)場的工業(yè)控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮處理。3) 應(yīng)用系統(tǒng)。在建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，構(gòu)建符合不同需求的應(yīng)用服務(wù)。如：生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)、GIS與VR子系統(tǒng)、安全信息管理、災(zāi)害預(yù)防與防治、運(yùn)銷管理、材料與設(shè)備管理、辦公自動化、人員信息管理、系統(tǒng)安全管理等若干面向應(yīng)用的子系統(tǒng)。4)

34、 數(shù)據(jù)輸出接口。根據(jù)各監(jiān)控系統(tǒng)的反饋控制需求，按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范，提供標(biāo)準(zhǔn)輸出接口。5) WEB SERVER。為各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示與控制提供WEB服務(wù)功能。6感知礦山骨干網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)圖6-1感知礦山網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖6-1所示是感知礦山示范工程系統(tǒng)實(shí)施示意圖。根據(jù)感知礦山模型的要求，系統(tǒng)由三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組成。骨干網(wǎng)為1000M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，以保證系統(tǒng)的高可靠性。如果在使用過程中存在光纖網(wǎng)絡(luò)某點(diǎn)斷開，網(wǎng)絡(luò)也能照常工作，而且系統(tǒng)能及時(shí)診斷出故障點(diǎn)以便維修。敷設(shè)光纜根據(jù)環(huán)網(wǎng)需求和冗余性選用單模阻燃光纜。它理所當(dāng)然是三網(wǎng)合一的系統(tǒng)，除接入各種監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)外，將有線IP電話、無線移動電話、人員定位系統(tǒng)、數(shù)字視

35、頻系統(tǒng)都接入網(wǎng)絡(luò)。主干網(wǎng)通過工業(yè)級交換機(jī)為全礦地面及井下各個(gè)子系統(tǒng)提供方便靈活的工業(yè)以太網(wǎng)接口。圖6-1中感知層網(wǎng)絡(luò)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，感知層網(wǎng)絡(luò)通過無線網(wǎng)關(guān)分段接入骨干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)井下主要工作區(qū)域的無線覆蓋。感知層網(wǎng)絡(luò)除用于各種需要分布式移動監(jiān)測，如礦山災(zāi)害監(jiān)測外，還用于個(gè)人安全信息的無線接入，并可擴(kuò)展為移動語音及視頻提供傳輸通道。調(diào)度指揮控制中心以太網(wǎng)，設(shè)計(jì)互為冗余的I/O服務(wù)器組和數(shù)據(jù)服務(wù)器集群，并設(shè)立相應(yīng)的操作員站。服務(wù)器集群采集全礦生產(chǎn)、安全等全部信息。服務(wù)器上的重要?dú)v史信息能夠保留一年或更長時(shí)間。在調(diào)度指揮控制中心以太網(wǎng)上，設(shè)計(jì)1臺工程師站，工程師站負(fù)責(zé)全部控制系統(tǒng)的組態(tài)和維護(hù)，工程師站

36、由經(jīng)過專門培訓(xùn)過的工程師操作。在調(diào)度指揮控制中心以太網(wǎng)上，將設(shè)計(jì)4臺操作員站，各個(gè)操作員站實(shí)現(xiàn)對全礦子系統(tǒng)的控制，其中控制信息也由服務(wù)器經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)上相應(yīng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到被控子系統(tǒng)。地面調(diào)度控制中心的操作員站完成礦山各系統(tǒng)的監(jiān)控、人員安全感知、設(shè)備健康狀態(tài)感知等。7感知網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)煤礦井下移動設(shè)備、人員、及礦山災(zāi)害的分布式監(jiān)測均需要無線網(wǎng)絡(luò)，這包括無線語音、無線數(shù)據(jù)、無線視頻等信息的傳輸。其用途包括：設(shè)備工況監(jiān)測監(jiān)控、災(zāi)害環(huán)境信息監(jiān)測、人員定位、機(jī)車管理、語音通信、工業(yè)電視等，形成一個(gè)完善的無線感知平臺。7.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有體積小、數(shù)量大、布置靈活、不需單獨(dú)供電、不需要專人維護(hù)等特點(diǎn)

37、，將傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于礦山，實(shí)現(xiàn)礦山的完全感知，是利用無線節(jié)點(diǎn)的多樣性和無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣的特點(diǎn)，將礦山的設(shè)備信息、環(huán)境信息、井下人員信息與定位信息及時(shí)地傳輸給地面監(jiān)控中心，不僅可以擺脫現(xiàn)有有線網(wǎng)絡(luò)線纜的束縛，還可以填補(bǔ)現(xiàn)有礦山監(jiān)控系統(tǒng)的諸多漏洞。無線感知礦山傳感網(wǎng)的設(shè)計(jì)主要是對圖4-1中地面和井下骨干網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)部分進(jìn)行改造，主要依托千兆骨干環(huán)網(wǎng)布置分支交換機(jī)和無線基站，利用無線基站實(shí)現(xiàn)礦井的覆蓋，利用無線技術(shù)的帶寬高、傳輸速率快以及網(wǎng)絡(luò)可靠性高等特點(diǎn)，為井下視頻、VOIP等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)搭建基礎(chǔ)平臺。設(shè)計(jì)的感知礦山傳感網(wǎng)系統(tǒng)示意圖如圖7-1所示。圖7-1 礦山傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)示意圖井下系統(tǒng)的無線基站，交

38、換機(jī)均采用本安型產(chǎn)品，井下網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)主要由光纖和電纜組成。因井下巷道為一狹長空間，無線網(wǎng)絡(luò)的匯結(jié)必須通過礦用本安型以太網(wǎng)延長器或光纖耦合器進(jìn)行延長到分支交換機(jī)。每個(gè)分支交換機(jī)可管理6-8個(gè)無線基站，交換機(jī)再通過光纖連接到井下的骨干環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，從而完成井下無線系統(tǒng)的主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在井上部分，需要為無線語音平臺加入語音服務(wù)器、為無線監(jiān)控平臺加入管理服務(wù)器、為定位信息提供定位服務(wù)器，以及與Internet相連的web服務(wù)器等，從而完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理與信息處理功能。由于無線基站(AP)選用可支持WIFI（IEEE802.11n）的設(shè)備，井下各種支持WIFI協(xié)議的終端，如身份識別卡、無線攝像

39、機(jī)、WIFI手機(jī)等，都可以通過無線網(wǎng)絡(luò)接入到井下骨干網(wǎng)中，各種終端產(chǎn)品的信息也可以通過骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄?，由管理服?wù)器對這些信息進(jìn)行管理和顯示，達(dá)到井下無線產(chǎn)品綜合監(jiān)控和管理的目的。7.2無線覆蓋方案設(shè)計(jì)井下無線系統(tǒng)的搭建主要是利用本安交換機(jī)、光纖耦合器、本安以太網(wǎng)延長器以及無線基站完成整個(gè)礦井的無線覆蓋。無線覆蓋工作主要由無線基站完成，根據(jù)井下環(huán)境布置大量的無線基站，利用無線基站的覆蓋范圍來保證所有無線終端的信息都能夠被基站所接收，基站與本安交換機(jī)通過本安以太網(wǎng)延長器或光纖耦合器，將接收到的終端信息發(fā)送給交換機(jī)，交換機(jī)通過光纖耦合器接入井下光纖骨干網(wǎng)，從而將終端的信息傳輸給骨干網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而傳輸

40、到地面指揮中心；如果無線基站與交換機(jī)距離過遠(yuǎn)，或者不方便計(jì)入骨干環(huán)網(wǎng)時(shí)，如分支巷道、斜井等環(huán)境，采用總線延長器或光纖耦合器將無線基站與骨干網(wǎng)相連；為了節(jié)省有線傳輸資源，基站之間先通過無線MESH的方式多跳來傳輸數(shù)據(jù)，最終匯接到無線根基站，再通過有線資源連接到網(wǎng)絡(luò)。井上部分的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)井下無線網(wǎng)絡(luò)所采集數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的應(yīng)用選擇服務(wù)器，由于我們所設(shè)計(jì)的無線定位和無線環(huán)境感知系統(tǒng)構(gòu)成，因此，我們選用無線定位服務(wù)器和無線數(shù)據(jù)控制服務(wù)器通過核心交換機(jī)接入地面骨干網(wǎng)，完成對井下系統(tǒng)的管理和控制，保證信息的實(shí)時(shí)性。(1) 無線覆蓋安裝示意圖無線覆蓋設(shè)備安裝示意圖如圖7-2所示。圖7-2 井下無線設(shè)備覆蓋

41、示意圖8人員安全環(huán)境感知煤礦井下個(gè)人周圍安全環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)礦工主動式安全監(jiān)測的方法。個(gè)人安全信息監(jiān)測系統(tǒng)由雙向個(gè)人信息終端、有線與無線通信網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用管理平臺組成。結(jié)合現(xiàn)有的電子礦圖實(shí)時(shí)顯示整個(gè)礦井以及各個(gè)盤區(qū)、煤層的人員的數(shù)量和分布；以及指定人員的移動路線；可對指定人員進(jìn)行定位和跟蹤；查詢特定人員在井下的位置?，F(xiàn)有煤礦井下人員定位系統(tǒng)實(shí)際是類似于地面使用的巡更系統(tǒng)，即在一些關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置讀卡器，檢測有哪些人員在什么時(shí)間到達(dá)過這些關(guān)鍵位置。煤礦巷道長而復(fù)雜，既使設(shè)置了較多的讀卡器，仍避免不了工作人員離線的情況。利用個(gè)人信息終端，實(shí)現(xiàn)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人員精確定位系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)人員的定位跟蹤。通

42、信網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用平臺前面己經(jīng)有過介紹。圖8-1 個(gè)人信息終端個(gè)人信息終端包括：微控制器部分、溫度傳感器部分、加速度傳感器部分、瓦斯傳感器部分、液晶顯示及通信電路組成。個(gè)人信息終端采用IEEE802.11b通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與地面的通信?？梢酝ㄟ^微控制器本身的MAC地址區(qū)分每臺個(gè)人信息終端，進(jìn)而確定礦工的身份。個(gè)人信息終端各個(gè)部分的功能如下：（1）個(gè)人信息終端同時(shí)集瓦斯監(jiān)控、溫度監(jiān)控于一身大大降低成本；（2）個(gè)人信息終端實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，通過無線通信方式將各傳感器采集信號，通過礦井已經(jīng)部署的無線網(wǎng)絡(luò)向上位機(jī)發(fā)送；（3）個(gè)人信息終端可以監(jiān)測到工人的活動狀態(tài)，礦難發(fā)生后能夠監(jiān)測被困人員的生命活動跡象；（4）當(dāng)井

43、下出現(xiàn)險(xiǎn)情或者礦工被困時(shí)，個(gè)人信息終端不僅能向上位機(jī)發(fā)送呼救信號，而且能告知上位機(jī)發(fā)出呼救信號的類型；（5）個(gè)人信息終端能夠接收調(diào)度室發(fā)送的避災(zāi)路線；（6）個(gè)人信息終端具有精確定位的功能。9主要系統(tǒng)信息化改造9.1 井下主運(yùn)輸皮帶無人值守系統(tǒng)根據(jù)感知礦山的要求，應(yīng)實(shí)現(xiàn)皮帶系統(tǒng)的自適應(yīng)控制，根據(jù)皮帶負(fù)荷情況，動態(tài)調(diào)節(jié)皮帶的運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能減排。膠帶機(jī)控制分站采用PLC，控制分站完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、信息傳輸及網(wǎng)絡(luò)通訊。具有集控、就地、檢修等工作方式。PLC有通訊接口模塊，可接入井下1000M工業(yè)以太網(wǎng)，并提供完整的控制變量表，控制系統(tǒng)能夠在線診斷，并且其控制程序可在地面主機(jī)在線下載。安

44、全保護(hù)系統(tǒng)具有膠帶機(jī)打滑、堆煤、滿倉、煤位、超溫灑水、煙霧、溫度、沿線急停、跑偏、斷帶、撕裂和語音系統(tǒng)等多種保護(hù)和裝置。l 智能跑偏/拉線保護(hù)：對膠帶機(jī)運(yùn)行當(dāng)中的跑偏故障進(jìn)行保護(hù)和沿線出現(xiàn)緊急情況時(shí)進(jìn)行緊急停車。由于選用的智能跑偏/拉線開關(guān)，在操縱臺上可以監(jiān)視到智能跑偏/拉線開關(guān)的動作位置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障地點(diǎn)，進(jìn)行處理，恢復(fù)生產(chǎn)。l 堆煤保護(hù)：監(jiān)測上煤點(diǎn)是否堵塞，出現(xiàn)故障能控制膠帶機(jī)緊急停車。l 煙霧保護(hù)：監(jiān)測驅(qū)動部因機(jī)械摩擦產(chǎn)生的煙霧，并能提供信號控制膠帶機(jī)緊急停車。l 超溫灑水保護(hù)：對驅(qū)動部發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行停車，灑水保護(hù)。l 打滑保護(hù)：膠帶機(jī)上安裝測速傳感器，連續(xù)監(jiān)測膠帶機(jī)的速度，并提供打滑

45、保護(hù)信號。l 煤位監(jiān)測：通過監(jiān)測傳感器可以連續(xù)監(jiān)測煤倉的煤位信號。l 溫度保護(hù)：通過設(shè)置在電機(jī)上的溫度傳感器可以連續(xù)監(jiān)測電機(jī)溫度，并提供溫度超限報(bào)警。l 斷帶保護(hù)：通過斷帶保護(hù)傳感器監(jiān)測膠帶是否斷裂，并能提供信號控制膠帶機(jī)緊急停車。l 撕裂保護(hù)：通過縱撕保護(hù)傳感器監(jiān)測膠帶是否縱向撕裂，并能提供信號控制膠帶機(jī)緊急停車。l 膠帶機(jī)語音電話系統(tǒng)：在膠帶機(jī)沿線單獨(dú)設(shè)有一路電話系統(tǒng)進(jìn)行通話聯(lián)絡(luò)。9.2 井下排水安全系統(tǒng)采用PLC控制技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的傳感器檢測技術(shù)，并改造泵房傳統(tǒng)的手動操作設(shè)備為電動，使得泵房達(dá)到無人值守智能控制的要求。通過建立排水控制模型，綜合水倉水位、涌水速度、排水能力、管路效率、供電

46、峰谷段時(shí)間劃分、電網(wǎng)日負(fù)荷變化曲線等情況，能合理調(diào)度水泵起停運(yùn)行，即可省運(yùn)行費(fèi)用，也能減小電網(wǎng)的承受能力和對其他設(shè)備的影響。系統(tǒng)具備就地手動/遠(yuǎn)方手動/自動等運(yùn)行方式，控制方便、靈活。自動控制（遠(yuǎn)動、程控）功能：根據(jù)工況設(shè)定，以及時(shí)間、水位、煤礦用電負(fù)荷等參數(shù)自動開啟、停止水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，對運(yùn)行中的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。手動控制功能：根據(jù)實(shí)際需要也可以從自動控制方式切換到手動控制方式，此方式下操作人員可在分站上人工手動控制。單機(jī)自動控制：地面監(jiān)控主機(jī)將工作方式切轉(zhuǎn)到單機(jī)自動時(shí)，可在地面監(jiān)控主機(jī)上單獨(dú)控制系統(tǒng)中的各設(shè)備，此時(shí)各分站仍處于自動狀態(tài)，當(dāng)保護(hù)信號動作時(shí)仍報(bào)警停機(jī)。自動、手動、單機(jī)操作模式之

47、間能實(shí)現(xiàn)不停機(jī)切換。就地手動控制可直接在開關(guān)柜上人工手動控制。此方式主要用于設(shè)備檢修時(shí)。（1）具有計(jì)量/時(shí)間/運(yùn)行統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)具有計(jì)量/時(shí)間/運(yùn)行統(tǒng)計(jì)的功能。（2）能控制各泵輪流工作，使每臺磨損程度均等，同時(shí)根據(jù)流量和功率分析水泵的效率，實(shí)現(xiàn)高效率泵優(yōu)先運(yùn)行的機(jī)制，達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)為水泵的維護(hù)保養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)。（3）能檢測水泵及其電機(jī)的工作參數(shù)。如：水泵流量、出口壓力、軸溫、電機(jī)定子溫度及軸溫、電機(jī)電流和功率等。（4）能實(shí)現(xiàn)防水閘門的自動化控制。（5）具有故障報(bào)警、自動保護(hù)等功能。（6）能通過接口向上傳送數(shù)據(jù)，對全礦井涌水量進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)全礦井供電負(fù)荷調(diào)整要求，按預(yù)定的工作程序進(jìn)行定期排水，實(shí)

48、現(xiàn)礦井排水優(yōu)化控制。并根據(jù)水倉水位情況自動控制排水泵的開停，達(dá)到節(jié)能的效果。（7）具有組網(wǎng)功能。通過PLC提供的以太網(wǎng)接口接入全礦綜合自動化系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)水泵開停、水倉水位等工礦參數(shù)全礦井共享；水泵主電機(jī)開停實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控。（8）能實(shí)現(xiàn)水泵房的聯(lián)合控制，使得排水系統(tǒng)運(yùn)行效率最高、安全系數(shù)最高。并具備災(zāi)害運(yùn)行模式，具備透水、冒頂?shù)葹?zāi)害的自動處理預(yù)案，最大限度降低災(zāi)害損失。（9）能達(dá)到水泵房達(dá)到無人（或少人）值守，定期巡視的要求。（10）能實(shí)現(xiàn)與高壓柜綜保裝置的通訊，控制系統(tǒng)與綜保通訊，并可對遙信和遙測量進(jìn)行處理，但與水泵相關(guān)的供電回路的分合控制仍以硬件接線為主。（11）能實(shí)現(xiàn)模擬量檢測和開關(guān)量檢

49、測。模擬量檢測主要完成對監(jiān)控需要的模擬量的采集和處理，并送入PLC。主要包括以下幾類傳感器：l 水倉水位傳感變送器；l 流量傳感器；l 壓力傳感變送器；l 負(fù)壓傳感變送器；l 溫度巡檢儀及傳感器；l 電機(jī)及水泵振動傳感器。開關(guān)量檢測主要是將液壓閘閥、電動球閥、高壓柜等的工作狀態(tài)與啟閉位置等開關(guān)量信號接入PLC，監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)通過高、低壓柜接觸器輔助觸點(diǎn)監(jiān)測接觸器觸點(diǎn)狀態(tài)。系統(tǒng)采集與檢測的數(shù)據(jù)：模擬量為電機(jī)電流、電機(jī)溫度、水泵軸溫、閘閥開度、出水口壓力、水倉水位、主排水管流量、真空度；數(shù)字量有：電動閘閥的開關(guān)限位、電磁閥狀態(tài)、電機(jī)運(yùn)行返回、電機(jī)故障點(diǎn)、電動閥的工作狀態(tài)與開關(guān)限

50、位、射流泵工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集主要由PLC實(shí)現(xiàn)，PLC通過超聲波水位計(jì)連續(xù)檢測汲水小井水位，將水位變化信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入或退出水泵。電機(jī)電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、排水管流量等傳感器，主要用于監(jiān)測水泵、電機(jī)的運(yùn)行狀況，溫度超限報(bào)警。PLC采集各種系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備狀態(tài)的開關(guān)量信號進(jìn)行處理，控制每個(gè)水泵系統(tǒng)的啟停。9.3供電無人值守系統(tǒng)對現(xiàn)有礦井供電監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造，增設(shè)微機(jī)綜保單元，通過礦井1000M工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)供電無人職守。具體功能如下：l 系統(tǒng)設(shè)就地手動控制、現(xiàn)場集中控制和遠(yuǎn)程遙控三種控制方式，在三種中的任一處操作時(shí)，

51、其他各種的相應(yīng)操作均被閉鎖；l 完成狀態(tài)及參數(shù)（電壓、電流、功率（有功、無功）、功率因數(shù)、電度等）的分散采集與集中分析，區(qū)分各種故障類型，如過流、速斷、小電流接地與跳閘回路斷線等；l 常規(guī)保護(hù)功能：過流、過載、短路、漏電等；l 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理；電壓、電流的運(yùn)行曲線；l 事件順序記錄和事故追憶；報(bào)警；顯示；報(bào)表；l 人機(jī)聯(lián)系及系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)等。9.4通風(fēng)機(jī)房無人值守系統(tǒng)結(jié)合示范煤礦通風(fēng)機(jī)房的具體情況，增設(shè)PLC以及相應(yīng)傳感器實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)房無人職守，具體功能如下：l 利用高精度的差壓、負(fù)壓傳感器，依靠PLC高速的數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的準(zhǔn)確計(jì)算；l 具備就地手動/遠(yuǎn)方手動/自動等運(yùn)行方式，控制方便

52、、靈活；l 實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無人值守控制及運(yùn)行參數(shù)（風(fēng)量、負(fù)壓、電流、電壓、振動、溫度等）的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測；l 實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的分級控制，解決風(fēng)機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制與就地控制的沖突問題；l 現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的風(fēng)門開啟、關(guān)閉與風(fēng)機(jī)運(yùn)行的邏輯閉鎖功能，防止各種誤操作的發(fā)生；l 采用高可靠性的上位機(jī)組態(tài)軟件和抗干擾性強(qiáng)的工控機(jī)系統(tǒng)及不間斷電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程故障診斷功能；l 實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)記錄、故障報(bào)警及報(bào)表打印功能；l 采用變頻控制應(yīng)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行；l 實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的“一鍵式啟動”、“故障風(fēng)機(jī)自動化切換”、“自動反風(fēng)”、“瓦斯聯(lián)動風(fēng)量自動調(diào)整”等功能；l 顯示報(bào)警功能：故障報(bào)警顯示。9.5壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控

53、系統(tǒng)增設(shè)主控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的信息傳輸，通過礦井1000M工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)機(jī)房無人職守。壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)所監(jiān)控的內(nèi)容有：l 壓風(fēng)機(jī)排氣壓力、管線壓力、噴油壓力、油過濾器壓力。l 壓風(fēng)機(jī)排氣溫度、分離器罐排氣溫度、噴油溫度。l 空氣濾清器壓差報(bào)警。l 壓風(fēng)機(jī)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間、事故狀態(tài)信息。l 壓風(fēng)機(jī)電機(jī)電流、電壓、功率因數(shù)。9.6提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合示范煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)的具體情況，在提升機(jī)房增設(shè)主控器以及相應(yīng)傳感器，通過礦井1000M工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控。針對裝卸載系統(tǒng)，分別增設(shè)裝載站PLC系統(tǒng)和卸載站PLC系統(tǒng)以及相應(yīng)傳感器，實(shí)現(xiàn)對裝卸載系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)示意圖如

54、下所示：副井提升機(jī)狀態(tài)及控制信號裝卸載系統(tǒng)狀態(tài)及控制信號主井提升機(jī)狀態(tài)及控制信號調(diào)度指揮中心可以通過總體網(wǎng)絡(luò)在調(diào)度室監(jiān)測主、副井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在工作站上進(jìn)行工況的顯示。系統(tǒng)具有語音、圖像以及報(bào)警功能，可以訪問歷史數(shù)據(jù)庫查閱系統(tǒng)工作情況等。通過上位機(jī)可以完成對主付井、儲裝運(yùn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。9.7其他監(jiān)控系統(tǒng)對于瓦斯投放泵站、風(fēng)選機(jī)房、供暖系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)PLC控制器、傳感器，或直接接入1000M環(huán)網(wǎng)，或增設(shè)傳感器和攝像頭進(jìn)行監(jiān)測與控制。10液晶拼接顯示及工業(yè)電視系統(tǒng)10.1 LFD拼接系統(tǒng)組成根據(jù)建設(shè)目標(biāo)、使用要求和物理環(huán)境情況，將高清晰度顯示技術(shù)、電視墻拼接技術(shù)、多屏圖像處理技術(shù)等的應(yīng)用集合

55、為一體，采用三星超窄邊DID液晶拼接屏進(jìn)行大屏系統(tǒng)建設(shè)。具體拼接個(gè)數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定。具有的功能如下：(1) 視頻圖像顯示、控制、調(diào)用的集成l 通過大屏幕組合顯示控制器與視頻切換矩陣系統(tǒng)的集成實(shí)現(xiàn)任意攝像機(jī)視頻信號以視頻窗口的形式在信息化室墻上顯示出來；l 通過大屏幕顯示單元控制軟件與視頻切換矩陣系統(tǒng)的集成實(shí)現(xiàn)任意攝像機(jī)在任意單屏上的顯示，可以設(shè)置顯示預(yù)案。 (2) 系統(tǒng)集成控制功能l 直觀、圖形化的全中文集成操作界面：在統(tǒng)一的圖形操作界面下，通過簡單的鼠標(biāo)操作，便可以完成對集成系統(tǒng)中各項(xiàng)參數(shù)、預(yù)案的設(shè)置、調(diào)用，用戶只需要關(guān)心最終的顯示效果，而無須關(guān)心中間的視頻切換過程、顯示單元切換過程等

56、繁雜的工作。l 預(yù)案設(shè)置、調(diào)用功能：無論是視頻信號、還是計(jì)算機(jī)信號，都可以預(yù)先設(shè)置、存儲、調(diào)用顯示預(yù)案，所有工作都在同一個(gè)圖形控制界面下完成。l 圖形處理器可以說是本系統(tǒng)的一個(gè)核心，在屏幕上要達(dá)到的跨屏顯示、任意開/關(guān)視頻窗口、任意控制視頻窗口的大小等功能都是需要它來實(shí)現(xiàn)的。10.2基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字工業(yè)電視系統(tǒng)隨著傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的視頻傳輸應(yīng)用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也是大趨勢。數(shù)字工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)滿足以下關(guān)鍵功能需求：l 視頻監(jiān)控設(shè)備滿足煤礦防爆、隔爆等級要求。l 系統(tǒng)基于電子地圖（GIS）技術(shù)，具有井下動態(tài)定位監(jiān)測、管理和搜救下井人員的獨(dú)到

57、功能。l 系統(tǒng)采用B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，基于IE瀏覽，統(tǒng)一應(yīng)用平臺?？稍诰W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的任何一臺工作終端上，經(jīng)授權(quán)認(rèn)證后，以人機(jī)對話方式對礦井上下區(qū)域的視頻系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行視頻圖像查詢?yōu)g覽、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、監(jiān)測和控制，便于本企業(yè)信息共享、聯(lián)網(wǎng)集約監(jiān)控管理和對上級機(jī)關(guān)的視頻信息聯(lián)網(wǎng)上傳。l 系統(tǒng)具有高頻寬帶多路并發(fā)傳輸控制功能，具有將井下一路或多路視頻信號進(jìn)行圖像無損并發(fā)實(shí)時(shí)傳輸、遠(yuǎn)程預(yù)覽和錄像的獨(dú)到寬帶視頻效果。l 系統(tǒng)可以通過前端設(shè)備連接報(bào)警探頭，可以實(shí)時(shí)采集、傳輸報(bào)警探頭的變化信息和自動報(bào)警信息，達(dá)到能夠隨時(shí)跟進(jìn)采掘面現(xiàn)場，遠(yuǎn)程監(jiān)控的最佳目的。l 可以實(shí)現(xiàn)各級部門聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級領(lǐng)導(dǎo)終端可通過語音對講對煤礦開采企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。l 系統(tǒng)具有易安裝性和易維護(hù)性。l 系統(tǒng)操作簡單，界面簡潔，功能直觀明確。l 系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘視頻疊加功能：對礦井全程視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘預(yù)覽和錄像，保證采礦過程的完整性和真實(shí)性。其日期和時(shí)鐘顯示位置可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)景進(jìn)行位置調(diào)整。l 系統(tǒng)具有單畫面、多畫面和全屏等多種顯示