感知矿山物联网架构特征及标准问题

感知矿山物联网架构特征及标准问题中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心徐州市物联网产业开展研究中心2021年9月煤矿根本系统简介感知矿山物联网主要特征感知矿山物联网应用模型及网络架构有关标准建设问题中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心1、煤矿根本系统简介其他辅助系统通风排水供电供压安监压力防火降尘煤矿生产涉及的系统多，战线长，综采设备、综掘设备、胶带运输、提升机、辅助运输、系统等；煤矿生产还要面对复杂的地质条件、矿山压力、瓦斯、一氧化碳、地下水及煤尘等；排水、通风、供电、供压冲击地压事故瞬间电磁幅射监测系统便携式矿用四通道声发射仪在线式矿用双通道声发射仪声发射感知探头有限空间的无线通信问题轨道运输巷皮带运输巷采煤工作面2感知矿山物联网主要特征MEMS传感及分布式传感技术无线传输与自组网技术统一数据描述灾害风险评价实时避灾方案个人平安环境感知等等作为物联网应用的一个重要领域，“感知矿山〞是通过各种感知、信息传输与处理技术，实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智能化，打造本质平安型矿井。 感知矿山建设的核心内容三个感知感知矿山灾害风险，实现灾害的预警预报。感知矿山设备工作健康状况，实现预知维修感知矿工周围平安环境，实现主动式平安保障目前物联网的应用还处在早期应用阶段。典型应用如上海推进物联网产业开展十大应用示范工程：环境监测、智能安防、智能交通、物流管理、楼宇节能管理、智能电网、医疗、精准控制农业、世博园区、应用示范区和产业基地。早期应用的典型特征就是功能单一、网络独立、数据私有、缺乏标准。尽管这些系统大都以Internet为骨干传输网络，但是：无线覆盖的感知层网络是各行其是，长此以往，随着物联网应用系统越来越多，势必会出现同一地区存在多个无线感知网络，而相互之间不能共用，形成子系统孤岛。当前地面物联网应用中存在的问题缺乏统一数据平台，私有数据不能在系统间充分利用等为难局面。缺乏统一的应用平台，各种应用均是各自独立的平台。造成重复投资、资源浪费，形成新的信息孤岛。为什么这种问题还未引起人们足够的重视。物联网应用：早期应用试点和经验积累阶段；地面单功能应用系统相对较大，如公共智能交通信息系统，覆盖数十条线路，数百辆车及数千个站台，系统相对独立是可以理解和接受的。但这种模式显然不能复制到感知矿山物联网应用中。

煤矿生产与平安系统多达数十种，这些多种系统主要布置在巷道里由不同厂商提供，其数据格式、通信方式与协议、自动化水平均各不相同。然而每种子系统中待监测与控制的对象并不象地面那样多，如矿井交通系统通常只有几辆车，矿井主运输皮带系统只有几条皮带，排水系统只有两三个泵房等等。显然，象地面应用那样为这些子系统分别建设单一功能的感知层网络，在狭窄的巷道空间里形成数十套感知层网络是不适宜的。感知矿山物联网应用是针对多种功能系统实现的监测、控制与管理一体化的系统。感知矿山物联网一定要打破物联网应用初期那种功能单一、网络独立、数据私有、缺乏标准的现状.真正按物联网所要求的开放、标准、物与物互联的方式.采用适当的矿山物联网模型架构，标准应用模式，统一数据描述方式，加强标准建设.按照统一规划，整体设计，分步实施的原那么进行。按真正物联网概念集成所面临的主要问题感知矿山物联网应用层需要对各种不同系统的数据进行信息融合，除用于对矿山各种生产与平安子系统的监测与控制外，还用于对矿山平安生产形势评估、煤矿灾害预警与防治、煤矿平安隐患排查、矿山资源环境控制及评价等，实现对整个矿山的优化管理与平安动态跟踪。因此，必须对应用层平台及数据平台进行统一考虑与设计。各个子系统的监控功能宜采用模块化方式，可任意参加或退出应用平台。3感知矿山物联网应用模型与网络架构物联网三层应用架构企业信息化三层架构统一数据仓库平台生产安全管理决策应用层数据仓库信息处理信息挖掘信息融合各种监测监控应用平台信息集成与MES感知与控制层骨干网平台办公自动化专家决策支持系统设备运行管理三维仿真及VR经营管理生产计划与接续管理生产保障管理考勤与劳资安全生产信息管理生产监控调度指挥通信系统工作面胶带运输提升系统井下供电井下排水地面供电供压系统通风系统水处理统束管监测安全系统生产系统供电系统多媒体业务瓦斯抽放防灭火人员监测选煤厂锅炉房井下降温给水系统统一网络传输平台地理信息系统视频系统感知矿山物联网应用模型感知网调度网企业网内网外网安全监测安全生产监控安全生产监控安全生产监控安全生产监控安全生产监控安全生产监控感知层网络平台总体设计分步实施统一规划、总体设计分步实施、逐步完善中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心简介采取“政产学研〞结合的方式研究了感知矿山物联网的根本概念、主要特征、应用模型、网络架构、关键技术、核心内容等感知矿山物联网建设的主要问题。提供感知矿山物联网整体解决方案。按感知矿山的整体概念进行统筹规划、总体设计、分步实施，防止出现重复投资、自动化孤岛和信息孤岛等现象。提供综合业务效劳感知层网络。无线覆盖网络为井下所有移动物体提供感知效劳，包括各种设备、人员、环境及工况监测等等；提供矿山异构系统M2M解决方案。解决矿山子系统异构互联问题，解决如标准化、效劳发现、移动Agent等问题，使感知矿山从开始就向着标准化的方向开展。提供矿山主干网与移动网络三网合一解决方案。矿山生产与平安数据从每天只需几个的静态数据到动态要求很高的振动、语音、视频。提供感知矿山应用平台。包括矿山MES监控平台，各种物联网应用