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

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)開展研究中心2021年9月煤礦根本系統(tǒng)簡介感知礦山物聯(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、煤礦根本系統(tǒng)簡介其他輔助系統(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，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)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(píng)價(jià)實(shí)時(shí)避災(zāi)方案個(gè)人平安環(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(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)平安型礦井。 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平安環(huán)境，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式平安保障目前物聯(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)開展十大應(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)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)越來越多，勢(shì)必會(huì)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(tái)，私有數(shù)據(jù)不能在系統(tǒng)間充分利用等為難局面。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)與平安系統(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)是不適宜的。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)，標(biāo)準(zhǔn)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)施的原那么進(jìn)行。按真正物聯(lián)網(wǎng)概念集成所面臨的主要問題感知礦山物聯(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)與平安子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制外，還用于對(duì)礦山平安生產(chǎn)形勢(shì)評(píng)估、煤礦災(zāi)害預(yù)警與防治、煤礦平安隱患排查、礦山資源環(huán)境控制及評(píng)價(jià)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)礦山的優(yōu)化管理與平安動(dòng)態(tài)跟蹤。因此，必須對(duì)應(yīng)用層平臺(tái)及數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一考慮與設(shè)計(jì)。各個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控功能宜采用模塊化方式，可任意參加或退出應(yīng)用平臺(tái)。3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)企業(yè)信息化三層架構(gòu)統(tǒng)一數(shù)據(jù)倉庫平臺(tái)生產(chǎn)安全管理決策應(yīng)用層數(shù)據(jù)倉庫信息處理信息挖掘信息融合各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控應(yīng)用平臺(tái)信息集成與MES感知與控制層骨干網(wǎng)平臺(tái)辦公自動(dòng)化專家決策支持系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行管理三維仿真及VR經(jīng)營管理生產(chǎn)計(jì)劃與接續(xù)管理生產(chǎn)保障管理考勤與勞資安全生產(chǎn)信息管理生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)度指揮通信系統(tǒng)工作面膠帶運(yùn)輸提升系統(tǒng)井下供電井下排水地面供電供壓系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)水處理統(tǒng)束管監(jiān)測(cè)安全系統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)供電系統(tǒng)多媒體業(yè)務(wù)瓦斯抽放防滅火人員監(jiān)測(cè)選煤廠鍋爐房井下降溫給水系統(tǒng)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)地理信息系統(tǒng)視頻系統(tǒng)感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型感知網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)安全生產(chǎn)監(jiān)控安全生產(chǎn)監(jiān)控安全生產(chǎn)監(jiān)控安全生產(chǎn)監(jiān)控安全生產(chǎn)監(jiān)控安全生產(chǎn)監(jiān)控感知層網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)分步實(shí)施統(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)的根本概念、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，防止出現(xiàn)重復(fù)投資、自動(dòng)化孤島和信息孤島等現(xiàn)象。提供綜合業(yè)務(wù)效勞感知層網(wǎng)絡(luò)。無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)為井下所有移動(dòng)物體提供感知效勞，包括各種設(shè)備、人員、環(huán)境及工況監(jiān)測(cè)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、效勞發(fā)現(xiàn)、移動(dòng)Agent等問題，使感知礦山從開始就向著標(biāo)準(zhǔn)化的方向開展。提供礦山主干網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)合一解決方案。礦山生產(chǎn)與平安數(shù)據(jù)從每天只需幾個(gè)的靜態(tài)數(shù)據(jù)到動(dòng)態(tài)要求很高的振動(dòng)、語音、視頻。提供感知礦山應(yīng)用平臺(tái)。包括礦山MES監(jiān)控平臺(tái)，各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用