礦山物聯網系統的建設范文

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1建設目標

（1）以地測、工程數據（即3DGIS）為基礎，自動生成三維的地形、井巷工程立體圖、三維鉆孔、地層立體圖；在礦井采掘立體圖中三維顯示生產信息、實時動態的監測信息：瓦斯、CO等有害氣體的三維分布、安全與生產設備的三維分布及其運行狀態，主扇、局扇、風門、采煤機、皮帶、水泵、壓風機、水位等，井上、下視頻監控圖像，將礦井地面與地下的真實全貌（包含生產、設備運行狀態）完整地展現出來。（2）建立統一的開灤集團礦山物聯網信息支撐平臺，實現以光纖環網為骨干，以無線通訊和工業現場總線為支撐的異構網絡互聯互通與無縫聯接；對開灤集團當前安全生產和自動化系統及其設備進行集成改造；依照“物網合一”的原則要求，對孤立系統和業務進行有機整合，創建礦山物聯網綜合業務支撐平臺，實現各業務子系統之間的數據共享、信息融合和聯動控制。經過以上目標建設，為災后應急救援系統提供更好的支持。

2礦山物聯網拓撲結構

礦山物聯網拓撲結構如圖1所示。礦山物聯網骨干是以礦山物聯網控制分站為核心的光纖環網。通過控制分站的各種智能通訊接口，光纖環網能夠聯接異構網絡，接入WLAN、無線傳感網、工業現場總線等終端感知設備，實現全網內的數據互聯互通和無縫聯接，為礦山物聯網各應用子系統提供統一的網絡傳輸支撐平臺。礦山物聯網各融合業務通過礦山物聯網信息平臺進行數據通信，共享物聯網數據，不用擔心異構網絡的通信問題。通過礦山物聯網的數據融合功能，各業務只傳送自己所需的數據內容，而不必關心網絡帶寬、時延和可靠性等問題，這些均由礦山物聯網及其組網傳輸算法來自適應配置完成。

3實施方案

根據開灤集團礦山物聯網示范平臺的建設目標和技術實現路線，首先需要建立統一的礦山物聯網傳輸平臺，然后梳理當前的應用系統，將當前系統結構和通信方式各異的各分立系統進行業務整合和數據無縫聯接。建設開灤集團礦山物聯網綜合信息平臺及其綜合監測監控、綜合數字通訊、綜合定位管理、緊急避險、安全預警與應急救援指揮等業務子系統。

3.1礦山三維地理圖礦山新的三維工況如圖2所示。根據三維地理數據自動產生礦上主巷道。在三維地理圖實時顯示全礦井井下人員總數、井下不同分站的人員分布，區域人員分布。在三維地理圖上標注傳感器、基站、攝像頭位置，并能通過點擊鼠標查詢。通過三維地理信息系統形象展示礦井巷道布置、生產系統路線以及臨時路線，通過測量儀自動錄入三維地理數據。

3.2礦山物聯網綜合信息平臺傳統互聯網和物聯網拓撲結構對比如圖3所示。將傳統光纖以太網核心設備，包括交換機、路由器和網關，更換為中科院自主研發和擁有完全自主知識產權的礦山物聯網控制分站，連接光纜形成光纖環網，建立礦山物聯網骨干網絡。礦山物聯網控制分站除了具有光纖接口之外，還能夠連接WLAN、無線傳感網和工業現場總線，并且具有終端設備接入能力，能夠承載礦山綜合業務。通過在礦井主要地點部署礦山物聯網控制分站，對井下作業地點實現覆蓋，承載礦山業務，包括安全監測監控、數字廣播、無線通信、定位管理、安全預警、避險救災等。在完成了礦山物聯網骨干網絡基礎設施建設的前提下，為了建立礦山物聯網業務支撐平臺，實現礦山物聯網的層次結構職能，還需要實施必要的物聯網協議算法，完成異構網絡數據融合和業務融合功能，實現對礦山物聯網業務的支撐。這樣，通過信息整合，統一地面各系統中心站計算機的顯示控制界面，有效減少后期接入系統的軟件建設費用。

3.3綜合通訊系統將井下數字廣播、井下有線電話、井下無線數字通信和井下多媒體調度，按照業務相關性融合“綜合數字通訊系統”。開灤集團礦山物聯網綜合通訊系統如圖4所示。

3.4應急救援指揮系統在礦山物聯網平臺上的安全評估、預警與應急救援指揮系統，通過綜合安全監測監控系統、綜合數字通訊系統、綜合定位系統獲得數據，按照預先數據挖掘得到的對象模型對井下或某個區域的安全狀況進行綜合分析評估，并根據安全評估、預警分析結果，通過物聯網的“綜合數字通訊系統”，第一時間、自動將預警或報警信息以語音、圖像、文字、報警指令等方式發送到廣播、報警器、緊急避險路線指示器，以及相關管理人員、井下作業人員的“物聯網”手持機上，并按照應急預案向礦內相關業務部門和礦外相關協作單位通報。開灤集團礦山物聯網安全預警與應急救援指揮系統如圖5所示。（1）建立應急救援指揮平臺和決策支持系統，注重加強應急隊伍、應急裝備的建設。當遇到緊急狀況時，迅速啟動應急救援預案。同時，全面利用應急救援資源，包括有專家支持的應急技術系統；利用計算機圖形處理技術、多數據融合技術、三維虛擬再現技術進行模塊化設計的應急救援系統。通過此系統可以及時開展對所有礦井井下危險場所人員合理、及時的避災路線引導。（2）在社會應急資源中做到對上級應急救援部門的地理位置標注，并對行車路線進行動態展示。應急資源管理中，對救援隊、消防隊、醫院、井上、井下應急裝備庫的物資裝備做到規范科學管理，保障在突發事件中各類應急資源的合理調配和及時到位。（3）建立健全礦區應急救援預案實時顯示系統。調度中心能實時在大屏顯示礦區各單位、各類應急救援預案（如水、火、瓦斯、煤塵、頂板等應急救援預案），為應急救援提供有力支撐。（4）集團公司及二級單位應急救援平臺應共享集成，包括應急專家庫、應急隊伍、應急裝備及其他應急資源。建立由相關專業領導、技術人員組成的應急專家庫，專家庫包括各專家工作單位、專業情況、聯系方式等，實時掌握專家的信息。當出現應急險情時，各專業專家能夠及時到位，并能尋求國內、國際專家遠程救援的技術支撐。建立應急救援隊伍庫，應急救援隊伍庫包括礦山救援組、醫療救護組、武裝保衛組等，實現組織與聯系方式的動態接合。建立應急救援裝備庫。調度礦區所有應急救援物資、裝備，對礦區內的救援物資、裝備進行統一編碼，及時掌握各單位物資、裝備的動態數量及庫存情況。（5）將各礦手持無線視頻信號集成到應急救援平臺。當井下發生緊急狀況時，現場通過手持無線視頻裝備進行記錄，并傳輸到調度中心，調度中心根據視頻記錄進行救援決策。（6）通過三維GIS（地理信息系統）建立礦區電子圖庫。建立礦區區域地質圖、礦井井上井下對照圖、采掘工程平面圖、井下避災路線圖。在此基礎上，通過數據挖掘、智能推理和專家決策系統，實現應急救援預案推演、應急救援方案智能輔助決策和動態應急避險路線的計算與指示，從而為應急救援提供有力保障。

4結語

開灤集團根據礦山物聯網示范平臺的建設目標和技術實現路線，建立了統一的礦山物聯網傳輸平臺，并梳理正在使用的應用系統，將系統結構和各分立系統進行了業務整合和數據無縫聯接，從而建設了礦山物聯網綜合信息平臺及其綜合監測監控、綜合數字通訊、綜合定位管理、緊急避險、安全預警與應急救援指揮等業務子系統，推動了企業智能化、自動化管理水平。

作者：周紅軍郭繼如何莉單位：開灤集團信息與控制中心