感知礦山物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)特征及標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

感知礦山物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)特征及標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題中國(guó)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(jiǎn)介感知礦山物聯(lián)網(wǎng)主要特征感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)問(wèn)題中國(guó)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(jiǎn)介其他輔助系統(tǒng)通風(fēng)排水供電供壓安監(jiān)壓力防火降塵煤礦生產(chǎn)涉及的系統(tǒng)多，戰(zhàn)線長(zhǎng)，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(duì)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1井下主干網(wǎng)2調(diào)度室設(shè)備與大屏3主井提升系統(tǒng)4副井提升系統(tǒng)5井下主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)6井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)7采煤工作面系統(tǒng)8礦井選煤廠集控系統(tǒng)9地面矸石皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)10井下各斜井提升系統(tǒng)11掘進(jìn)工作面系統(tǒng)12地面變電所系統(tǒng)13井下中央變電所系統(tǒng)14其他峒室變電所15采區(qū)變電所16通風(fēng)機(jī)房控制17壓風(fēng)系統(tǒng)18井下水泵房自動(dòng)控制19井下供水系統(tǒng)20安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)21束管系統(tǒng)22瓦斯抽放站自動(dòng)控制23礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)24調(diào)度電話25礦井無(wú)線通信系統(tǒng)26井下人員定位系統(tǒng)27考勤系統(tǒng)28工業(yè)電視系統(tǒng)29制冷站自動(dòng)控制系統(tǒng)30鍋爐房系統(tǒng)31日用消防水泵房系統(tǒng)32礦井雨水泵房系統(tǒng)33污水處理監(jiān)控系統(tǒng)34防滅火系統(tǒng)35能源計(jì)量與管理系統(tǒng)36IP電話電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1號(hào)變電站井下系統(tǒng)地面系統(tǒng)2號(hào)變電站洗煤廠集控系統(tǒng)井上運(yùn)輸集控系統(tǒng)膠帶機(jī)集控系統(tǒng)井下環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)排水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多套系統(tǒng)共存系統(tǒng)總體復(fù)雜沒(méi)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(cè)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(wú)線通信問(wèn)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)主要特征MEMS傳感及分布式傳感技術(shù)無(wú)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(píng)價(jià)實(shí)時(shí)避災(zāi)方案?jìng)€(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(guò)各種感知、信息傳輸與處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)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(dòng)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(cè)、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(wú)線覆蓋的感知層網(wǎng)絡(luò)是各行其是，長(zhǎng)此以往，隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)越來(lái)越多，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)同一地區(qū)存在多個(gè)無(wú)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(wèn)題缺乏統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，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(tái)，各種應(yīng)用均是各自獨(dú)立的平臺(tái)。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(wèn)題還未引起人們足夠的重視。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：早期應(yīng)用試點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)積累階段；地面單功能應(yīng)用系統(tǒng)相對(duì)較大，如公共智能交通信息系統(tǒng)，覆蓋數(shù)十條線路，數(shù)百輛車及數(shù)千個(gè)站臺(tái)，系統(tǒng)相對(duì)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。

煤礦生產(chǎn)與安全系統(tǒng)多達(dá)數(shù)十種，這些多種系統(tǒng)主要布置在巷道里由不同廠商提供，其數(shù)據(jù)格式、通信方式與協(xié)議、自動(dòng)化水平均各不相同。然而每種子系統(tǒng)中待監(jiān)測(cè)與控制的對(duì)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。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)應(yīng)用是針對(duì)多種功能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測(cè)、控制與管理一體化的系統(tǒng)。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.真正按物聯(lián)網(wǎng)所要求的開(kāi)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。

按真正物聯(lián)網(wǎng)概念集成所面臨的主要問(wèn)題感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層需要對(duì)各種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合，除用于對(duì)礦山各種生產(chǎn)與安全子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制外，還用于對(duì)礦山安全生產(chǎn)形勢(shì)評(píng)估、煤礦災(zāi)害預(yù)警與防治