知矿山——物联网在煤炭行业的

范文一：知矿山——物联网在煤炭行业的应用

感知矿山——物联网在煤炭行业的应用

张锋国王宏岳

(西安大唐电信有限公司, 陕西　西安　　 710075)

　　　　摘要:给出了通过全面采集矿区安全生产信息, 建立覆盖矿区地面井下的宽带网络, 并以全息、三维展示矿区信息, 构建矿区物联网三层网络架构, 实现感知矿山 , 快速全面掌握矿区人员、机电设备和环境状况, 提高矿区管理水平的实现方法。

感知矿山; 物联网; 煤矿安全生产

T P 319. 44A 2095-1302(2011) 05-0043-04

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2011-04-16

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对感知矿山项目的技术设汁如下:

感知层设备由大量可以感知环境、机电、人员等传感器构成,如:风速、风量、温度、转速、振动、电压、电流、功率传感器,以及甲烷、C(J、C(J:、0:、锚杆压力、钻孑L应力、顶板离层环境传感器、跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器、同时还包括煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID人员标识卡等等。这些传感器分布在矿区的地面和井下,从而构建了一个庞大的传感网络层,为全面感知提供保证。

网络层设备主要由铺设在地面、井下的千兆光环网及网络交换机设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器,以及用来无线覆盖的TD—SCDMA网络。这些构建了覆盖整个矿区的数据网络,以完成可靠传输功能。

应用层是矿区综合信息平台,包含了矿区3D GIS系统、综合自动化系统、人员管理系统、视频监控系统、短信管理平台、矿区应急指挥系统、调度系统等,可对矿区大量的安全数据、生成数据和信息进行分析和处理,通过系统平台对矿区实施智能化的控制和监测。

应用层平台软件应提供各种通用的数据接口,在此之上,就可以方便地对提升机监控系统、安全监控系统、矿井通信系统、应急救援通信系统、视频监控系统、井下调度无线通信系统、大巷运输系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、水泵房监控系统、工业电视系统等进行无缝链接,最后经过网络平台统一传输到应用层上进行统一管理, 图l所示是其系统的层次结构图。而达到优化生产、优化管理之目的。

感知矿山是基于物联网技术,并融合了先进的自动控制、通讯、计算机技术、信息技术和现代管理技术,将企业的生产过程控制、运行与管理作为一个整体进行控制与管理,以提供整体解决方案,实现企业的优化运行、优化控制与优化管理,从而提高企业的核心竞争力。事实上,“感知矿山”是煤矿实现高产高效的有效手段,对于提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理水平具有重要的作用。

本文介绍的“感知矿山”系统主要依托矿井工业以太环网的高速光环网络和3G无线通信网络,并通过推进煤矿矿井生产过程控制,来促进企业综合信息化。从而实现数据采集的自动化、业务信息集成化、信息管理网络化,最终实现煤矿管理决策的科学化、现代化和智能化。系统建设特点如下:

首先,各生产过程可全面实现自动化,并在信息中心分别对各生产环节进行监控,以达到高产高效的目的;

其次,应遵循先进、可靠、实用的原则,尽量减少投资,节约成本。还应加强自动化系统、信息管理系统在煤炭行业的通用性。

第三就是要能实现生产控制的实时数据库和信息管理的关系数据库的接口,能够实现信息系统对生产数据的无障碍存取。

再就是应用平台系统软件、网络管理软件等均基于wEB浏览器模式开发,可支持远程监测、远程维护。

最后是可提供智能的网络管理和系统监控、调试、诊断功能,应保证系统维护管理简明、方便、有效, 并应保证在设备发生故障时能够方便及时的发现故障和排除故障。

图?智慧矿山系统的层次结构图神华挲羹塞言圣鸶薹茎莩券兰兰篝嚣鬻i三

利用该结构就可以真正地实现矿井“采、掘、运、

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风、水、电、安全”等生产环节上的信息化和自动化,从

史,煤矿资源丰富,品质优良,出产的太西煤以其“三 /44物联网201I/07

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低六高”的特点被誉为“煤中之王”。

针对宁煤汝箕沟矿的实际情况,本着信息网络通盘考虑,兼顾煤矿原有建设投资和未来发展需求,在宁煤汝箕沟矿建立厂一套完整的感知矿山系统。该系统的建设将逐步实现全矿信息化管理,最终全面提升矿安全生产和运营管理水平。

该系统纳入集中监控的主要生产环节覆盖着煤矿生产、安全的整个过程,同时包括主煤流运输、井下供排水、35kV变电所、地面变电所、井下变电所、矿井通风、压风系统、给排水、水处理、主井提升等。需要纳入集中监测的主要生产环节有矿井环境监测、火灾束管监测预报、综掘工作面、注氮、注浆等。

网络层通信网络平台为1000

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图2

系统网络结构图

感知矿山智能平台可将矿井各生产环节的设备监控融为一体,与工业电视监视系统协作,利用工业以太网,在地面中央信息中心控制室实现对全矿井各生产环境和设备的监视和控制。同时可将信息通过网络传送给矿级领导,使矿级领导在办公室通过计算机即可随时了解矿山安全、生产、财务、人事、运销等各种信息,实现全矿井的统一调度和统一管理。

汝矿数据中心服务器可以通过专线和宁煤集团信息中心联网,本地中心服务器作为集团中心网络的数据分站,实现煤矿数据采集和初步分析。经过处理的数据可以发送给信息中心,由信息中心服务器做统一处理或存储,图3所示是该系统的综合自动化系统

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该方案的技术起点高、针对性强。该系统一方面充分利朋r煤矿现有自动化设备,可将不同时期、不同厂家、不同自动化水平的设备综合一起,实现统一管理;另一方面,也可实现煤矿综合自动化、综合信息化的目标,以期达到国内先进技术水平。该方案的实施必将为神宁其他老矿的综合信息化、自动化改造提供具有示范和借鉴意义的应用依据。

图3

感知矿山综合自动化系统管理网页界面图

“感知矿山”通过全面感知,可对矿区的人(人员定位、无线通信)、设备(综合自动化)、环境(安全监控、矿压监控等)进行全面感知。并通过高速网络、全面覆盖:矿区地面井下用1

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线信号覆盖;同时还具有直观形象的应用,可通过 3DGIS矿区全息展示来全面感知矿山。

感知矿山系统可用于煤矿(地面、井下)安全生产、煤炭行业综合信息化、税务局、煤炭局、县区煤炭产量监控、林业系统监控,也可用于电力系统高压开关监视和控制等多个场景。“感知矿山”实施的难点是如何将所有与矿区安全、生产相关的感知层不同系统接入统一的网络平台,实现数据共享及应用平台集中展示;感知矿山技术的价值是发挥其智能化实际应用。

感知矿山不仅可提高矿山的安全管理水平,更多的是涉及到生产,如利用信息技术、网络技术以及传感网络对矿区煤运皮带、煤仓、洗煤厂、水仓、变电站等各个生产相关设备系统的感知和控制,故可很大程度提升矿区的自动化生产能力。该技术不但是物联网在煤炭行业的应用典范.同时也体现了先进信息技术与煤炭工业的深度融合,可实现“两化融合”。

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@@[1]高莉. 信息融合在煤矿监测监控系统中的应用研究[D ]. 　　　　徐州:中国矿业大学, 2006.

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张锋国　　高工, 从事信息网络技术研究, 目前专注于物联网关键技术产品开发。

王宏岳　高工, 从事通信和信息化技术研究, 致力于物联网应用产业规划及应用、推广。万方数据

范文二：物联网在煤炭行业的应用

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物联网在煤炭行业的应用

1 前言煤矿安全生产关系到人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。由于煤炭生产系统复杂，工作场所黑暗狭窄，人员集中，采掘工作面随时移动，地质条件的变化会使移动的采掘工作面不断出现新情况和新问题，如不及时采取相应的有效措施，可能会导致重大灾害事故，这就给安全工作带来了困难。如何加强煤矿安全生产管理模式，实现管理的现代化、信息化成为煤矿企业关心的问题。基于矿区信息化和智能化的“感知矿山”就是物联网技术成功应用在煤炭行业很好的例证。 “感知矿山”通过全面感知，对矿区的人(人员定位、无线通信)、设备(综合自动化)、环境(安全监控、矿压监控等)全面感知，并通过高速网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过 3D GIS 矿区全息展示，来全面感知矿山。 “感知矿山”可用于煤矿(地面、井下)安全生产、煤炭行业综合信息化、税务局、煤炭局、县区煤炭产量监控，也可用于林业系统监控、电力系统高压开关监视和控制等多个场景，目前在全国有很多成功案例。 “感知矿山”实施的重点是，所有与矿区安全、生产相关的感知层网络的接入。因为在矿区建设过程中，不同传感器的生产厂商不同，协议接口

不统一，有些是早期建设项目，没有智能接口。全面接入传感网络，是全面“感知”矿山的基础。 “感知矿山”不仅提高矿山的安全管理水平，更多的是涉及到生产，如利用信息技术、网络技术以及传感网络对矿区煤运皮带、煤仓、洗煤厂、水仓、变电站等各个生产相关设备系统的感知和控制，在很大程度上提升了矿区的自动化生产能力，是“两化”融合的典范。 2“感知矿山系统结构感知矿山”系统结构感知矿山煤矿矿区综合信息化系统是将先进的自动控制、通信、计算机、信息和现代管理等技术相结合，将企业生产过程的控制、运行与管理作为一个整体，提供整体解决方案，以实现企业的优化运行、控制与管理，从而提高企业核心竞争力。综合自动化是煤矿实现高产高效的有效手段，对提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要的作用。本方案就是针对目前煤矿的实际需求，推出高效、可靠、安全的自动化网络系统。本系统以矿井综合自动化信息平台为主体，采用矿用光纤工业以太环网和工业现场总线等技术共同构建综合数字化信息传输平台。感知层设备由大量感知环境、机电、人员等的传感器构成，例如，风速、风量、温度、转速、振动、电压、电流、功率等传感器，甲烷、 CO、CO2 、O2、锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境等传感器，跑

偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器，煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID 人员定位等。这些传感器在矿区地面、井下构建了一个庞大的传感网络层。网络层设备主要有铺设在地面、井下的吉比特光环网及网络交换机设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等，以及用来实现无线覆盖的 PHS 网络或 Wi-Fi 网络，共同构建了覆盖整个矿区的数据网络。应用层是矿区综合信息化系统，包含矿区 3D GIS 系统、综合自动化系统、人员管理系统、视频监控系统、短信管理平台、矿区应急指挥系统、调度系统等。应用层软件提供各种通用的数据接口，在此之上，可以方便地将提升机监控系统、安全监控系统、矿井通信系统、应急救援通信系统、视频监控系统、井下调度无线通信系统、大巷运输系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、中央泵房监控系统、工业电视系统等进行无缝链接，最后经过工业以太网平台统一传输到应用层上进行统一的管理，如图 1 所示。真正实现矿井“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节的信息化和自动化，从而优化生产和管理。

图 1 感知矿山系统结构

3 系统特点依托矿井工业以太环网的高速控制网络，通过推进煤矿矿井生产过程控制，

促进企业综合信息化。即实现数据采集自动化、业务信息集成化、信息管理网络化，最终实现煤矿管理决策科学化、现代化和智能化。系统建设特点如下: ?各生产过程全面实现自动化，并在信息中心对各生产环节分别进行监控，达到高产、高效的目的; ?遵循先进、可靠、实用的原则，尽量减少投资，节约成本; ?加强自动化系统、信息管理系统在煤炭行业的通用性;

?实现生产控制的实时数据库和信息管理的关系数据库的接口，能够实现信息系统对生产数据的无障碍存取; ?上位监控系统软件、网络管理软件等均基于 Web 浏览器模式开发，支持远程监测和维护; ?提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术，保证系统维护管理的简明、方便、有效，在设备发生故障时能够方便、及时地发现、排除故障。 4 案例分析针对煤矿的实际情况，本着信息网络通盘考虑，兼顾煤矿原有建设投资和未来发展需求，在汝箕沟矿建立了一套完整的感知矿山系统。随着该系统的建设，逐步实现全矿信息化管理，最终全面提升煤矿安全生产和运营管理水平。纳入集中监控的主要生产环节覆盖生产、安全整个过程，包括:主煤流运输、井下供排水、35 kV 变电所、地面变电所、井下变电所、矿井通风、压风系统、给排水、水处理、主井提升等。需要纳入集中监测的主要生产环节有:矿井环境监测、火灾束管监测预报、综掘工作面、注氮、注浆等。网络结构如图 2 所示。

图 2 汝箕沟矿感知矿山系统结构

矿井综合信息化系统通信网络平台为吉比特工业以太网，分为地面吉比特光纤环网和井下吉比特光纤环网，地面和井下的环网以太网交换机分别挂接在环网上，并为监控分站接入提供 10 Mbit/s 和 100 Mbit/s 的下联接口。每个环网有两个逻辑独立的单环，传输方向相反，且配置成自动切换的自愈环。煤矿综合自动化利用全集成自动化的思想，将矿井各生产环节的设备监控融为一体，与工业电视监视系统协作，利用工业以太网，在地面中央信息中心控制室实现对全矿井各生产环境和设备的监视和控制; 将信息通过网络传送给矿级领导，使矿级领导在办公室通过计算机即可随时了解安全、生产、财务、人事、运营等各种信息，实现全矿井统一调度、统一管理。

煤矿数据中心服务器可以通过专线和集团信息中心联网，本地中心服务器作为集团中心网络的数据分站，实现煤矿数据采集和初步分析。经过处理的数据发送给信息中心，信息中心服务器做统一处理或存储。该方案技术起点高、针对性强。一方面充分利用煤矿现有自动化设备，将不同时期、不同厂家、不同自动化水平的设备综合在一起，实现统一管理;另一方面实现了煤矿综合自动化、综合信息化的目标，达到了国内先进技术水平。该方案的实施必将为其他老矿的综合信息化、自动化改造提供示范和借鉴意义。原文网址: http://industry.im2m.com.cn/jdal/2010/08/20/1408296888. shtml

徐矿集团建设物联网示范点前期调研汇报

徐州矿务集团有限公司是江苏省人民政府授权的国有资产投资主体，具有 127 年的煤炭开采历史，是江苏省和华东地区重要的煤炭生产基地。现有 19 个分公司、38 个全资(控股)子公司和 5 个事业法人单位，年产煤炭 2000 万吨，总资产 212 亿元，位列全国 500 家大企业集团第 240 位。徐矿集团具有优越的区位和交通优势。集团总部座落于历史文化名城徐州市，地处苏鲁豫皖四省接壤地区，处于东部沿海开放和中西部开

发的连接带、长江三角洲与环渤海湾两大经济板块的结合部，具有显著的连贯南北、承东启西的战略区位特征。徐矿集团具有可持续发展的资源优势。徐矿集团充分发挥资金、技术、管理、人才等优势，积极参与西部富煤省区煤炭资源开发与整合，初步构建了本部、新疆、陕甘、贵州、国外五大煤炭生产基地框架，在建矿井 12 对。徐矿的孟加拉、澳大利亚矿业项目进展顺利。到“十一五” 末，本部产量继续稳定在 1400 万吨左右，异地年煤炭产量将达到 3800 万吨以上，全集团生产能力将达到 5000 万吨。徐矿集团具有合理的

产业结构优势。初步构建了以煤炭开采为基础，以电力、机械制造、物流、房地产为支柱，集工程施工、化工、建材、商贸于一体的跨国、跨地区经营格局。形成了主导产业优势突出，支柱产业增长强劲，新兴产业快速成长，产业链条合理，产业间相互依存、相互补充的良好结构体系。徐矿集团具有行业领先的技术优势。徐矿集团长期致力于采煤工艺进步和安全高效矿井建设，拥有从极薄煤层到厚煤层、从平缓倾角到大倾角乃至急倾斜煤层的开采工艺和技术，其中大倾角综采、不稳定顶板条件下综采、顶水综合开采、三软煤层综放开采和旋转 90 度综采等核心技术处于国内领先水平;矿井支护、防治水、软岩、瓦斯治理等成熟技术也处于国内同行业前列。

物联网中心演示方案的讨论

1. 感知矿山物联网演示中心建设目标物联网是未来 Internet 的一个组成部分，定义为基于标准的和可互操作的通信协议且具有自配置能力的动态的全球网络基础架构。物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口，实现与信息网络的无缝整合，实现人与人、人与物、物与物的全面互联。作为物联网应用的一个重要领域，“感知矿山”是要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。以高效、安全、绿色开采为目标，保证矿山经济的可持续增长，保证矿山自然环境的生态稳定。 “感知矿山物联网演示中心”作为对外交流的重要窗口，结合矿山安全生产具体的内容，利用相关模型，对矿山整体及相关现象进行可视化、数字化展现。即将矿山生产过程、安全管理、地理地质等综合信息在演示中心全面数字化，在演示中心动态详尽地演示并模拟控制矿山安全生产与运营的全过程。 2. 感知矿山物联网演示中心建设内容 “感知矿山物联网演示中心”模拟构建感知煤矿灾害状况、感知设备健康状态、感知人员安全环境等信息处理平台。演示平台采用标准的和可互操作的通信协议，将矿山相关的信息进行统一的集成，并在演示中心的大屏幕进行 3D 演示。

感知矿山物联网演示中心建设内容包括:网络平台系统、计算机系统及演示平台及子系统演示模型。在实现演示平台总体构架的基本上，随着各种智能传感器的开发、矿山物联网信息传输的深入研究，可以实现在计算机演示平台对矿山各种传感器和设备的工况状态、健康情况、使用寿命等的感知。根据感知矿山物联网的需求和矿山信息化的实际情况，采用标准的和可互操作的通信协议，将矿山相关的信息进行统一的集成，平台中的控制器和相关传感器使用智能接口，实现与信息网络的无缝整合。计算机系统主要实现与徐矿集团调度平台的信息交互，实现与演示中心各个矿山子系统模型的监控与信息处理;利用 3D 动画的方式在演示大屏上将信息进行展示;实现对煤矿灾害状况的感知、对设备健康状态的感知、对人员安全环境的感知。设置 1 台大屏幕，用虚拟实现的方式展现出一个矿山的基本场景。在大屏幕上采用 3D 的方式展现出工作面、变电所、水泵房、主巷道、提升机等工况场景。可以虚拟的展现出参观者在演示中心的行进过程。矿山物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口，在统一的网络平台上实现无缝整合，实现人与人、人与物、物与物的全面互联。在演示平台中，按照矿山具体的情况，按照逻辑关系将整个演示模型分为: 环境安全监测监控、人员定位等安全监测系统，

矿井综采工作面、主运输系统、提升机、选煤厂、通

风机房、压风机、水泵房、变电所等生产及辅助系统。在演示中心根据每个系统的实际情况，分别采用 3D 动画演示、展板演示、展柜演示和实物模型的方式进行设计。

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范文三：感知矿山_物联网在煤炭行业的应用

学术研究 A c a d e m i c 　

F o r u m 　　 2011/07　物联网　 43　

　　感知矿山 —

— — 物联网在煤炭行业的应用张锋国 , 王宏岳

(西安大唐电信有限公司 , 陕西西安　 710075

) 摘　要 :给出了通过全面采集矿区安全生产信息 , 建立覆盖矿区地面井下的宽带网络 , 并以全息、三维展示矿区信息 , 构建矿区物联网三层网络架构 , 实现感知矿山 , 快速全面掌握矿区人员、机电设备和环境状况 , 提高矿区管理水平的实现方法。

关键词 :感知矿山 ; 物联网 ; 煤矿安全生产

中图分类号 :T P 319. 44　　　　　文献标识码 :A 　　　　　文章编号 :2095-1302(2011) 05-0043-

04S e n s i n g 　 C o a l 　 M i n e s — — — A p p l i c a t i o n 　 o f 　 I O T 　 T e c h n o l o g y 　

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t h e 　 c o a l 　 m i n e 　 m a n a g e m e n t . K e y w o r d s :s e n s i n g ; c o a l 　 m i n e s ; I O T ; s a f e t y 　

a n d 　 p r o d u c t i o n 收稿日期 :2011-04-

160　引　言

煤矿安全生产关系到人民群众的生命和财产安全 ,

各级政府一贯重视煤矿安全生产问题 , 并采取一系列措施来不断加强安全生产工作。通过不懈努力 , 煤矿安全生产总体呈现稳定好转趋势 , 但是 , 因为煤矿生产是地下作业 , 受自然条件影响约束很大 , 不同的地质构造和煤层的赋存条件决定了必须采取不同的开拓和开采方法 , 并且带来了许多自然灾害 , 如瓦斯、煤尘爆炸、矿井火灾、顶板冒落、矿井透水等等 , 这些都是煤炭生产特有的不安全隐患 , 人们稍有不慎 , 就可能造成巨大的不幸。

而且煤炭生产系统复杂、工作场所黑暗狭窄 , 人员集中 , 采掘工作面又随时移动 , 由于地质条件的变化会使移动的采掘工作面不断出现新情况和新问题 , 如不及时采取相应的有效措施 , 就可能会导致重大灾害事故 , 这就给安全工作带来了困难。

目前 , 煤矿安全生产状况不容乐观。如何加强目前煤矿企业、集团公司、安全部门对煤矿安全生产管

理 ,

实现管理的现代化和信息化 , 已成为煤矿企业关心的问题。因此 , 应建立能够全面掌握煤矿安全生产信息的 “ 感知矿山 ” 系统 , 以便全面掌握矿区地面、井下环境信息、

水文地理信息、煤层信息、巷道信息、机电设备信息及工作状态、井下人员分布及工作状态、每班产量 , 甚至有关灾害预防、事故救助、应急预案、安全培训等等情况。

为此 , 本文介绍了基于矿区信息化和智能化的 “ 感知矿山 ” 的命题 , 该项目就是物联网技术成功应用在煤炭行业的很好例证。 1　感知矿山系统简介

我们知道 , 所谓物联网应该具备三个特征 , 一是全面感知 , 即利用 R F I D 、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息 ; 二是可靠传递 , 通过各种网络与互联网的融合 , 将物体的信息实时准确地传递出去 ; 三是智能处理 ,

即利用云计算 , 模糊识别等各种智能计算技术 , 对海量的数据和信息进行分析和处理 , 对物体实施智能化的控制。

基于物联网技术 , 并针对目前煤矿的实际需求 ,

　　学术研究 A c a d e m i c 　

F o r u m 　　 44　

　物联网　 2011/07对感知矿山项目的技术设计如下 :

感知层设备由大量可以感知环境、机电、人员等传感器构成 , 如 :风速、风量、温度、转速、振动、电压、电流、功率传感器 , 以及甲烷、 C O 、 C O 2、 O 2、

锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境传感器、跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器、同时还包括煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、 R F I D 人员标识卡等等。这些传感器分布在矿区的地面和井下 , 从而构建了一个庞大的传感网络层 ,

为全面感知提供保证。网络层设备主要由铺设在地面、井下的千兆光环网及网络交换机设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器 , 以及用来无线覆盖的 T D-S C D MA 网络。这些构建了覆盖整个矿区的数据网络 , 以完成可靠传输功能。

应用层是矿区综合信息平台 , 包含了矿区 3D G I S 系统、综合自动化系统、人员管理系统、视频监控系统、短信管理平台、矿区应急指挥系统、调度系统等 ,

可对矿区大量的安全数据、生成数据和信息进行分析和处理 , 通过系统平台对矿区实施智能化的控制和监测。

应用层平台软件应提供各种通用的数据接口 , 在此之上 , 就可以方便地对提升机监控系统、安全监控系统、矿井通信系统、应急救援通信系统、视频监控系统、井下调度无线通信系统、大巷运输系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、水泵房监控系统、工业电视系统等进行无缝链接 , 最后经过网络平台统一传输到应用层上进行统一管理 , 图 1所示是其系统的层次结构图

。

图 1　智慧矿山系统的层次结构图

利用该结构就可以真正地实现矿井 “ 采、掘、运、风、水、电、安全 ” 等生产环节上的信息化和自动化 , 从

而达到优化生产、优化管理之目的。

2　感知矿山系统构成

感知矿山是基于物联网技术 , 并融合了先进的自动控制、通讯、计算机技术、信息技术和现代管理技术 ,

将企业的生产过程控制、运行与管理作为一个整体进行控制与管理 , 以提供整体解决方案 , 实现企业的优化运行、优化控制与优化管理 , 从而提高企业的核心竞争力。事实上 , “ 感知矿山 ” 是煤矿实现高产高效的有效手段 ,

对于提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理水平具有重要的作用。 3　技术特点

本文介绍的 “ 感知矿山 ” 系统主要依托矿井工业以太环网的高速光环网络和 3G 无线通信网络 , 并通过推进煤矿矿井生产过程控制 , 来促进企业综合信息化。从而实现数据采集的自动化、

业务信息集成化、信息管理网络化 , 最终实现煤矿管理决策的科学化、现代化和智能化。系统建设特点如下 :

首先 , 各生产过程可全面实现自动化 , 并在信息中心分别对各生产环节进行监控 , 以达到高产高效的目的 ;

其次 , 应遵循先进、可靠、实用的原则 , 尽量减少投资 ,

节约成本。还应加强自动化系统、信息管理系统在煤炭行业的通用性。

第三就是要能实现生产控制的实时数据库和信息管理的关系数据库的接口 , 能够实现信息系统对生产数据的无障碍存取。

再就是应用平台系统软件、网络管理软件等均基于 W E B 浏览器模式开发 ,

可支持远程监测、远程维护。

最后是可提供智能的网络管理和系统监控、调试、诊断功能 , 应保证系统维护管理简明、方便、有效 , 并应保证在设备发生故障时能够方便及时的发现故障和排除故障。 4　案例介绍

汝箕沟煤矿位于贺兰山腹地汝箕沟井田南翼 , 是神华宁煤集团主力生产矿井之一 , 煤炭生产能力 150万吨 /年。汝箕沟煤矿迄今已有一百八十多年的历史 , 煤矿资源丰富 , 品质优良 , 出产的太西煤以其 “ 三

学术研究 A c a d e m i c 　

F o r u m 　　 2011/07　物联网　 45　

　　低六高 ” 的特点被誉为 “ 煤中之王 ”

。针对宁煤汝箕沟矿的实际情况 , 本着信息网络通盘考虑 , 兼顾煤矿原有建设投资和未来发展需求 , 在宁煤汝箕沟矿建立了一套完整的感知矿山系统。该系统的建设将逐步实现全矿信息化管理 , 最终全面提升矿安全生产和运营管理水平。

该系统纳入集中监控的主要生产环节覆盖着煤矿生产、安全的整个过程 , 同时包括主煤流运输、井下供排水、 35k V 变电所、地面变电所、井下变电所、矿井通风、

压风系统、给排水、水处理、主井提升等。需要纳入集中监测的主要生产环节有矿井环境监测、火灾束管监测预报、综掘工作面、注氮、注浆等。

网络层通信网络平台为 1　 000M B 工业以太网 , 分地面 1　 000M B 光纤环网和井下 1　 000M B 光纤环网 , 地面和井下的环网以太网交换机分别挂接在环网上 , 并为监控分站接入提供 10M B /100M B 下联接口。每个环网中的两个逻辑独立的单环的传输方向相反 , 且可配置成自动切换的自愈环。图 2所示是其网络结构图

。

图 2　系统网络结构图

感知矿山智能平台可将矿井各生产环节的设备监控融为一体 ,

与工业电视监视系统协作 , 利用工业以太网 , 在地面中央信息中心控制室实现对全矿井各生产环境和设备的监视和控制。同时可将信息通过网络传送给矿级领导 , 使矿级领导在办公室通过计算机即可随时了解矿山安全、生产、财务、人事、运销等各种信息 , 实现全矿井的统一调度和统一管理。

汝矿数据中心服务器可以通过专线和宁煤集团信息中心联网 , 本地中心服务器作为集团中心网络的数据分站 , 实现煤矿数据采集和初步分析。经过处理的数据可以发送给信息中心 , 由信息中心服务器做统一处理或存储 , 图 3所示是该系统的综合自动化系统

管理网页图。

该方案的技术起点高、针对性强。该系统一方面充分利用了煤矿现有自动化设备 , 可将不同时期、不同厂家、不同自动化水平的设备综合一起 , 实现统一管理 ; 另一方面 , 也可实现煤矿综合自动化、综合信息化的目标 , 以期达到国内先进技术水平。该方案的实施必将为神宁其他老矿的综合信息化、自动化改造提供具有示范和借鉴意义的应用依据

。

图 3　感知矿山综合自动化系统管理网页界面图

5　结　语

“ 感知矿山 ” 通过全面感知 , 可对矿区的人 (人员定位、无线通信 ) 、设备 (综合自动化 ) 、环境 (安全监控、矿压监控等 ) 进行全面感知。并通过高速网络、全面覆盖 :矿区地面井下用 1　 000M B 高速光网络和无线信号覆盖 ;

同时还具有直观形象的应用 , 可通过 3D G I S 矿区全息展示来全面感知矿山。感知矿山系统可用于煤矿 (地面、井下 ) 安全生产、煤炭行业综合信息化、税务局、煤炭局、县区煤炭

产量监控、

林业系统监控 , 也可用于电力系统高压开关监视和控制等多个场景。“ 感知矿山 ” 实施的难点是如何将所有与矿区安全、生产相关的感知层不同系统接入统一的网络平台 , 实现数据共享及应用平台集中展示 ; 感知矿山技术的价值是发挥其智能化实际应用。

感知矿山不仅可提高矿山的安全管理水平 , 更多的是涉及到生产 , 如利用信息技术、网络技术以及传感网络对矿区煤运皮带、煤仓、洗煤厂、水仓、变电站等各个生产相关设备系统的感知和控制 ,

故可很大程度提升矿区的自动化生产能力。该技术不但是物联网在煤炭行业的应用典范 , 同时也体现了先进信息技术与煤炭工业的深度融合 , 可实现 “ 两化融合 ”

。

　　学术研究 A c a d e m i c 　

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　物联网　 2011/07参　考　文　献

[1]高莉 . 信息融合在煤矿监测监控系统中的应用研究 [D ].

徐州 :中国矿业大学 , 2006.

]吴立新 , 殷作如 . 再论数字矿山 :特征、框架与关键技术 [J ]. 煤炭学报 , 2003, 28(1) :1-

6. [3

]刑玉忠 , 张四伟 . 矿井可视化极其信息集成与传输系统研究 [J ]. 太原理工大学学报 , 2006, 37(3) :33-

35. [4

]刘亚坤 , 程晓东 , 赵子先 . 工业组态在煤矿综合自动化生产平台建设中的应用 [J ]. 煤矿机电 , 2010(2) :80-83. [5]本刊记者 . 物联网的未来发展 [J ]. 现代电子技术 , 2010,

33(22) :53.

]崔曼 , 卢建军 , 赵安新 , 等 . 基于物联网的煤炭企业物流信息平台应用研究 [J ]. 煤炭技术 , 2011(01) :251-

253. 作者简介 :张锋国　高工 , 从事信息网络技术研究 , 目前专注于物联网关键技术产品开发。

王宏岳　高工 , 从事通信和信息化技术研究 , 致力于物联网应用产业规划及应用、推广檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏

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。

关　　于　　参　　加

“ 2011上海国际物联网产业展览会暨研讨会 ”

的通　　　　　　　知

各理事单位、会员单位、物联网相关企业 :

为了加强国内物联网领域交流与合作 , 促进物联网产品技术应用 , 由中国信息产业商会、中国物联网产业推广中心及我会主办 , 中国 R F I D 产业联盟、中国防伪技术协会协办 ; 上海朗瑞会展服务有限公司、上海俊新展览策划有限公司、中国信息产业商会 I T 渠道专业委员会承办的 “ 2011上海国际物联网产业展览会暨研讨会 ” 于 2011年 10月 15日至 17日在上海光大会展中心盛大开幕。

特邀请相关单位、专家积极参与。

本次展览会暨研讨会是我会 2011年在上海地区唯一主办的物联网领域的行业盛会 , 旨在推进物联网在上海及长三角地区的产业应用。相关详情请登录 w w w. t l o t -e x p o . c o m 。或与上海朗瑞会展服务有限公司联系参展事宜。

上海朗瑞会展服务有限公司中国通信工业协会物联网行业分会联系人 :韩玉成

联系人 :包晗电话 :021-33703293　 36300191电话 :15321562096传真 :021-51687860传真 :010-85893278邮箱 :h u i z h a n g

s @163. c o m 邮箱 :b a o h a n 2007@126. c o m

中国通信工业协会物联网行业分会

二零一一年四月二十六日

范文四：感知矿山—煤炭行业的物联网

感知矿山—煤炭行业的物联网

1前言

煤矿安全生产关系到人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。由于煤炭生产系统复杂，工作场所黑暗狭窄，人员集中，采掘工作面随时移动，地质条件的变化会使移动的采掘工作面不断出现新情况和新问题，如不及时采取相应的有效措施，可能会导致重大灾害事故，这就给安全工作带来了困难。如何加强煤矿安全生产管理模式，实现管理的现代化、信息化成为煤矿企业关心的问题。基于矿区信息化和智能化的“感知矿山”就是物联网技术成功应用在煤炭行业很好的例证。

应用层是矿区综合信息化系统，包含矿区3D GIS系统、综合自动化系统、人员管理系统、视频监控系统、短信管理平台、矿区应急指挥系统、调度系统等。应用层软件提供各种通用的数据接口，在此之上，可以方便地将提升机监控系统、安全监控系统、矿井通信系统、应急救援通信系统、视频监控系统、井下调度无线通信系统、大巷运输系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、中央泵房监控系统、工业电视系统等进行无缝链接，最后经过工业以太网平台统一传输到应用层上进行统一的管理，如图1所示。真正实现矿井“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节的信息化和自动化，从而优化生产和管理。

“感知矿山”通过全面感知，对矿区的人(人员定位、无线通信)、设备(综合自动化)、环境(安全监控、矿压监控等)全面感知，并通过高速网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过3D GIS矿区全息展示，来全面感知矿山。

“感知矿山”可用于煤矿(地面、井下)安全生产、煤炭行业综合信息化、税务局、煤炭局、县区煤炭产量监控，也可用于林业系统监控、电力系统高压开关监视和控制等多个场景，目前在全国有很多成功案例。“感知矿山”实施的重点是，所有与矿区安全、生产相关的感知层网络的接入。因为在矿区建设过程中，不同传感器的生产厂商不同，协议接口不统一，有些是早期建设项目，没有智能接口。全面接入传感网络，是全面“感知”矿山的基础。

“感知矿山”不仅提高矿山的安全管理水平，更多的是涉及到生产，如利用信息技术、网络技术以及传感网络对矿区煤运皮带、煤仓、洗煤厂、水仓、变电站等各个生产相关设备系统的感

知和控制，在很大程度上提升了矿区的自动化生产能力，是“两化”融合的典范。

2“感知矿山”系统结构

煤矿矿区综合信息化系统是将先进的自动控制、通信、计算机、信息和现代管理等技术相结合，将企业生产过程的控制、运行与管理作为一个整体，提供整体解决方案，以实现企业的优化运行、控制与管理，从而提高企业核心竞争力。综合自动化是煤矿实现高产高效的有效手段，对提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要的作用。

本方案就是针对目前煤矿的实际需求，推出高效、可靠、安全的自动化网络系统。本系统以矿井综合自动化信息平台为主体，采用矿用光纤工业以太环网和工业现场总线等技术共同构建综合数字化信息传输平台。

感知层设备由大量感知环境、机电、人员等的传感器构成，例如，风速、风量、温度、转速、振动、电压、电流、功率等传感器，甲烷、CO、CO2 、O2、锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境等传感器，跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器，煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID人员定位等。这些传感器在矿区地面、井下构建了一个庞大的传感网络层。

网络层设备主要有铺设在地面、井下的吉比特光环网及网络交换机设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等，以及用来实现无线覆盖的PHS网络或Wi-Fi网络，共同构建了覆盖整个矿区的数据网络。

图1 感知矿山系统结构

3系统特点

依托矿井工业以太环网的高速控制网络，通过推进煤矿矿井生产过程控制，促进企业综合信息化。即实现数据采集自动化、业务信息集成化、信息管理网络化，最终实现煤矿管理决策科学化、现代化和智能化。系统建设特点如下:

?各生产过程全面实现自动化，并在信息中心对各生产环节分别进行监控，达到高产、高效的目的;

?遵循先进、可靠、实用的原则，尽量减少投资，节约成本;

?加强自动化系统、信息管理系统在煤炭行业的通用性;

?实现生产控制的实时数据库和信息管理的关系数据库的接口，能够实现信息系统对生产数据的无障碍存取;

?上位监控系统软件、网络管理软件等均基于Web浏览器模式开发，支持远程监测和维护;

?提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术，保证系统维护管理的简明、方便、有效，在设备发生故障时能够方便、及时地发现、排除故障。

4案例分析

针对煤矿的实际情况，本着信息网络通盘考虑，兼顾煤矿原有建设投资和未来发展需求，在汝箕沟矿建立了一套完整的感知矿山系统。随着该系统的建设，逐步实现全矿信息化管理，最终全面提升煤矿安全生产和运营管理水平。

纳入集中监控的主要生产环节覆盖生产、安全整个过程，包括:主煤流运输、井下供排水、35 kV变电所、地面变电所、井下变电所、矿井通风、压风系统、给排水、水处理、主井提升等。需要纳入集中监测的主要生产环节有:矿井环境监测、火灾束管监测预报、综掘工作面、注氮、注浆等。网络结构如图2所示。

图2 汝箕沟矿感知矿山系统结构

矿井综合信息化系统通信网络平台为吉比特工业以太网，分为地面吉比特光纤环网和井下吉比特光纤环网，地面和井下的环网以太网交换机分别挂接在环网上，并为监控分站接入提供10 Mbit/s和100 Mbit/s的下联接口。每个环网有两个逻辑独立的单环，传输方向相反，且配置成自动切换的自愈环。

煤矿综合自动化利用全集成自动化的思想，将矿井各生产环节的设备监控融为一体，与工业电视监视系统协作，利用工业以太网，在地面中央信息中心控制室实现对全矿井各生产环境和设备的监视和控制;将信息通过网络传送给矿级领导，使矿级领导在办公室通过计算机即可随时了

解安全、生产、财务、人事、运营等各种信息，实现全矿井统一调度、统一管理。

煤矿数据中心服务器可以通过专线和集团信息中心联网，本地中心服务器作为集团中心网络的数据分站，实现煤矿数据采集和初步分析。经过处理的数据发送给信息中心，信息中心服务器做统一处理或存储。

该方案技术起点高、针对性强。一方面充分利用煤矿现有自动化设备，将不同时期、不同厂家、不同自动化水平的设备综合在一起，实现统一管理;另一方面实现了煤矿综合自动化、综合信息化的目标，达到了国内先进技术水平。该方案的实施必将为其他老矿的综合信息化、自动化改造提供示范和借鉴意义。

范文五：物联网在煤炭行业的应用[资料]

物联网在煤炭行业的应用

1前言

“感知矿山”通过全面感知，对矿区的人(人员定位、无线通信)、设备(综合自动化)、环境(安全监控、矿压监控等)全面感知，并通过高速网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过3D,,,,,GIS矿区全息展示，来全面感知矿山。

“感知矿山”可用于煤矿(地面、井下)安全生产、煤炭行业综合信息化、税务局、煤炭

开关监视和控制等多个场景，局、县区煤炭产量监控，也可用于林业系统监控、电力系统高压

目前在全国有很多成功案例。“感知矿山”实施的重点是，所有与矿区安全、生产相关的感知层网络的接入。因为在矿区建设过程中，不同传感器的生产厂商不同，协议接口不统一，有些是早期建设项目，没有智能接口。全面接入传感网络，是全面“感知”矿山的基础。

“感知矿山”不仅提高矿山的安全管理水平，更多的是涉及到生产，如利用信息技术、网络技术以及传感网络对矿区煤运皮带、煤仓、洗煤厂、水仓、变电站等各个生产相关设备系统的感知和控制，在很大程度上提升了矿区的自动化生产能力，是“两化”融合的典范。

2“感知矿山”系统结构

感知层设备由大量感知环境、机电、人员等的传感器构成，例如，风速、风量、温度、转速、振动、电压、电流、功率等传感器，甲烷、CO、CO2,,,,,、O2、锚杆压力、钻孔应力、

顶板离层环境等传感器，跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器，煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID人员定位等。这些传感器在矿区地面、井下构建了一个庞大的传感网络层。

应用层是矿区综合信息化系统，包含矿区3D,,,,,GIS系统、综合自动化系统、人员管理系统、视频监控系统、短信管理平台、矿区应急指挥系统、调度系统等。应用层软件提供各种通用的数据接口，在此之上，可以方便地将提升机监控系统、安全监控系统、矿井通信系统、应急救援通信系统、视频监控系统、井下调度无线通信系统、大巷运输系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、中央泵房监控系统、工业电视系统等进行无缝链接，最后经过工业以太网平台统一传输到应用层上进行统一的管理，如图1所示。真正实现矿井“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节的信息化和自动化，从而优化生产和管理。

图1,,,,,感知矿山系统结构

3系统特点

?各生产过程全面实现自动化，并在信息中心对各生产环节分别进行监控，达到高产、高效的目的;

?遵循先进、可靠、实用的原则，尽量减少投资，节约成本;

?加强自动化系统、信息管理系统在煤炭行业的通用性;

?实现生产控制的实时数据库和信息管理的关系数据库的接口，能够实现信息系统对生产数据的无障碍存取;

?上位监控系统软件、网络管理软件等均基于Web浏览器模式开发，支持远程监测和维护;

?提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术，保证系统维护管理的简明、方便、有效，在设备发生故障时能够方便、及时地发现、排除故障。

4案例分析

纳入集中监控的主要生产环节覆盖生产、安全整个过程，包括:主煤流运输、井下供排水、35,,,,,kV变电所、地面变电所、井下变电所、矿井通风、压风系统、给排水、水处理、主井提升等。需要纳入集中监测的主要生产环节有:矿井环境监测、火灾束管监测预报、综掘工作面、注氮、注浆等。网络结构如图2所示。

图2,,,,,汝箕沟矿感知矿山系统结构

矿井综合信息化系统通信网络平台为吉比特工业以太网，分为地面吉比特光纤环网和井下吉比特光纤环网，地面和井下的环网以太网交换机分别挂接在环网上，并为监控分站接入提供10,,,,,Mbit/s和100,,,,,Mbit/s的下联接口。每个环网有两个逻辑独立的单环，传输方向相反，且配置成自动切换的自愈环。

煤矿综合自动化利用全集成自动化的思想，将矿井各生产环节的设备监控融为一体，与工业电视监视系统协作，利用工业以太网，在地面中央信息中心控制室实现对全矿井各生产环境和设备的监视和控制;将信息通过网络传送给矿级领导，使矿级领导在办公室通过计算机即可随时了解安全、生产、财务、人事、运营等各种信息，实现全矿井统一调度、统一管理。

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