矿山物联网工程技术应用与发展

中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心
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PTP 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心 M 1）有时间的网络 1000
1000 M
骨干传输网络 M
1000 M
全网同步授时功能
S 1000 PTP M 1000 PTPM S
SEN2
1000 PTP M 1000 PTP M
S
SEN1
1000 PTPM S
“夹河煤矿感知矿山示范工程”是我国第一个 感知矿山示范工程，它以徐矿集团夹河煤矿作 为示范工程建设单位。 2010年11月24日国家安全生产监督总局组织专 家对设计方案进行论证。 2011年11月23日，国家安全生产监督管理总局 规划科技司组织有关专家对该物联网示范工程 项目进行了技术鉴定，项目总体技术达到国际 先进水平。
-800泵房 交换机
151
160
-600绞车房 交换机
31 236 84
夹河矿无线感知网 构成 采集环境参数、定 位信息、视频数据、 语音数据等。
12
16
5
Baidu Nhomakorabea
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3）调度中心网络建设
M2M平台 调度室网络
中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心 4) 井下人员环境感知系统
物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延 伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进 行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、 处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交 互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精 确管理和科学决策目的。 将其应用到矿山行业，实现对矿山物理世界的实时控制、 精确管理和科学决策就是矿山物联网。
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矿山物联网工程技术应用与发展
中国矿业大学物联网（感知矿山）研究中心 2012年 9 月
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汇报提纲
1保障矿山安全生产存在的主要技术问题 2 感知矿山物联网基础架构 3 矿山物联网工程应用实例 4 矿山物联网应用发展前景
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S
SEN6
煤岩破裂 信号
SEN3 SEN4
SEN5
2 1 0 0 -1 -2 -3 -4 -5 20 40 60 80 100
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中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心 2）无线感知网络
无线通信系统主要由交换 机、控制器AC、接入基站 AP和终端四部分组成。主 要功能如下： 1）AC实现对AP的管理、 升级、故障监测。 2）AP及其Mesh构成无线 网络，实现无线信息传输。 3）1000M交换机实现服 务器、AC、AP间的连接。 4）终端包含有智能矿灯、 机车定位卡、人员定位卡、 无线摄像头、WiFi手机
智能终端
实现井下人员环境感知与定 位的系统： 可以实现井下瓦斯、温度、 震动的实时监测 移动目标定位 双向信息传输与显示 照明
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中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心 5) 设备状态感知系统
工作面工况监测
主运输监控
通风机监控
压风机监控
主提升机监控
副井提升机监控
排水监控
变电所监控
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任意种类传感器 任意通道数 任意逻辑系统 任意信息融合
100
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２） 公共服务平台
感 知 矿 山 M2M 平 台 标 准 建 设
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２） 公共服务平台
M2M保证为各种服务提供接入便利
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３） 多学科协同工作平台
中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心 1保障矿山安全生产存在的主要技术问题
矿山安全生产监控及灾害风险预警主要存在如下几个方面的问题：
1）感知手段传统单一：传感手段传统、没有MEMS传感、没有分 布式传感，缺乏传感层面的信息融合。 2）缺乏泛在感知网络：不适应矿山流动作业、危险源分散布、流 动规律均不确定的场合。 3）重硬集成，轻软集成：重网络平台，轻应用平台和数据平台。 4）缺乏应用层面的信息融合：信息融合、智能决策没有开展。 5）多学科交叉不够：采矿、安全、机电、地测等各种学科独立。 6）缺乏标准建设：缺乏标准，受集成商绑架，新的服务不易进来。
•各学科在同一 平台上工作 •使用同样的数 据 •面对同一个矿 山 •目的都是矿山 的安全生产 •自然形成了一 个协同工作的 状态 •无需任何行政 手段
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４） 云服务平台
云计算管理平台
用户管理
分析 软件
系统管理
网络管理
矿井 模型
计费管理
灾害监测 云计算平台
专家云
传统集中式监测系统例
一 种 集 中 式 工 作 面 连 续 监 测 系 统
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1000M 1000M M 1000M
SEN8
SEN1
1000M
SEN2
网络化分布式测量原理
1000M S 1000M 1000M
SEN7 SEN6
SEN3 SEN4
SEN5
矿震源
2 1 0 0 -1 -2 -3 -4 -5 20 40 60 80
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矿山物联网的五个大的方面： 一个平台、三个感知、云服务 一个平台包括网络化传输平台，涵盖无线 和有线；也包括软平台M2M。 三个感知分别是人员感知，灾害感知和设 备感知。 由服务商提供的矿山云服务。
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3 矿山物联网工程应用实例
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中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心 2）无线感知网络
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传输网交换机 82 AP节点及其编号
-600煤车场 交换机
井口 139 237 -600泵房交换机 46 17 138 176 15 85 42 177 51 61 76 70 234 82 90 101 197
182 207 218 77 127 240 23 71 241 46 1 21 109 9 -600猴车 -1010变电所 18 104 83 36 交换机 159 144 178 3 233 227 148 158 -1010煤车场 252 交换机 208 174 97 125 7426掘进 88 162 206 112 54 59 27
中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心 2 感知矿山物联网基础架构
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 通风 安监 排水 压力 供电 防火 供压 降尘
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智慧矿山物联网三层架构
物联网技术的新型传感手段，泛在的感知层，统一的应用平台，开放的网络架构， 适合多学科交叉工作，是解决目前综合自动化存在问题的最佳选择。
反映信息 反映信息
Internet 或 专网
B 矿灾害监测系统
监测：矿压、瓦斯、微震、电磁、 声发射、应力等
A 矿灾害监测系统
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结论
• 矿山物联网基本架构表明矿山物联网的应用是 一种开放式的应用 • 有利于将各种不同的应用服务集成到公共平台 里，便于矿山安全服务更为专业化发展 • 有利于各个专业在同一个公共平台上为矿山安 全协同工作 • 公共平台下资源池与云服务，有利于矿山安全 资源的有效合理利用 • 是今后矿山安全的发展方向
4 矿山物联网应用发展前景
1） 网络化分布式监测监控 2）公共服务的平台 3）多学科协同工作平台 4）云服务平台
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１） 网络化分布式监测监控
安 装 困 难 ， 移 动 适 应 性 不 足 足 不 足 足 不 不 量 类 面 数 种 盖 息 息 覆 信 信 ， ， ， 贵 限 测 昂 受 监 格 数 数 价 道 参 通 一 单