物联网感知技术在煤矿瓦斯监测系统中的应用

针对煤矿瓦斯监测的复杂性和不确定性,将物联网感知技术应用到瓦斯监测系统中,构建了感知层的分布式星状无线传感器网络（DSWSN）,研究了物联网中的关键技术信息融合算法,针对不同的融合层次,分别采用了模糊近似度规则、D-S证据理论和基于灰色关联分析的融合方法,并设计开发了智能移动Sink节点,为煤矿的瓦斯监测应用物联网提供了一个很好的感知层解决方案。试验证明,物联网感知技术的应用提高了信息的收集效率和系统的容错能力,实现了信息互补与协同感知,使得监测系统具有较低的虚警率和漏检率,增强了煤矿瓦斯监测的准确性。     

互联网+煤矿安全信息化关键技术及应用构架

针对煤矿安全生产信息化的发展及现状,总结"互联网+"背景下煤矿安全信息化的内涵,提出互联网+煤矿安全信息化就是将物联网、云计算、大数据等新一代IT创新变革技术及概念与煤炭工业深度融合,实现煤矿生产的安全、低耗及高效。同时,从煤矿物联网、煤矿云计算、煤矿大数据三方面分析互联网+煤矿安全信息化的关键技术,并在此基础上提出了由信息感知层、数据传输层、云计算资源层、应用服务层、用户接口层组成的互联网+煤矿安全信息化应用构架及专有云构建模式,使煤矿物联网产生的大数据在弹性可扩展的云计算平台支撑下,为煤矿防灾、减灾,改善煤矿安全现状提供高效、科学的决策依据与技术手段。最后分析了煤矿安全信息化在互联网+背景下面临的机遇与挑战。     

煤矿瓦斯爆炸事故的监控预警系统的研究

融合煤矿安全理论、预警技术、物联网技术设计了一套新的煤矿瓦斯爆炸动态预警系统。该系统主要是采用感知层、传输层和应用层三层结构,分别可以实现瓦斯爆炸危险性动态预警、安全信息共享、灾害预防和控制专家系统等功能,对煤矿瓦斯爆炸事故的发生可以起到相应的预警作用。     

神华智能矿山建设关键技术研发与示范

探讨了智能矿山的内涵,指出智能矿山是以矿山物联网为技术手段在数字矿山基础上的发展与创新,是将感知信息提炼为决策智慧、将决策智慧转化为执行能力的过程。设计了智能矿山5层架构体系并对其关键技术进行攻关,包括面向3个聚焦感知的泛在智能感知技术、面向海量感知数据的"一网一站"传输技术、面向区域矿井群的一体化软件平台研发和面向集团战略落地的业务流程标准化,实现从感知、传输、分析、决策的智能化和一体化。以锦界煤矿为示范点,展开了智能矿山示范工程建设。在示范工程实施过程中,除智能传感与集成化传输、生产过程自动化控制、矿山生产集成化系统监控、计划协同与生产执行系统外,重点强化了智能矿山体系中的"智慧"和"能力"平台建设,主要包括大数据中心和决策分析平台。实践表明,智能矿山可大幅提升生产效率、降低运营成本,是促进煤矿集团转型升级的关键举措。     

透明工作面的概念、架构与关键技术

为了提升工作面开采的自动化智能化程度,根据工作面开采自动化、智能化的发展趋势,针对一些煤矿企业在自动化智能化工作面建设过程中存在的待采区信息不明、生产过程决策缺乏足够客观数据依据等问题,探讨了基于物联网、虚拟现实等新型技术的透明工作面概念、4层技术架构及其建设意义。在分析煤矿企业自动化智能化开采特殊要求的基础上,提出了透明工作面建设的4层全域模型。从智能应用层、信息层、传输层与感知层4个层次对整个透明工作面的架构进行了设计,并分别对透明工作面建设的全域模型及其建设过程中所需的激光扫描、地质勘探、惯导、工况传感、虚拟现实等关键技术进行了详细描述。最后对透明工作面建设中感知技术瓶颈制约高层智能应用发展的现状与挑战进行了总结,结果表明,基于物联网与虚拟现实技术架构的透明工作面模型,对煤矿企业工作面开采的自动化与智能化建设具有一定的指导意义和参考价值。     

基于任务驱动的煤矿生产安全智能化管控平台设计与研究

在研究智能化矿井建设的基础上,根据具体业务和任务需求,从煤矿从业人员的角度出发,提出了一个发挥机关科室专业特长,促使基层联队安全、高效、高质量完成每日、每月、每年工作任务的智能化管控平台数学模型;设计了基于此管控平台所需的,将各种单一业务、任务信息化应用的数据之间联系起来的应用层、分析处理层、传输层、设备感知层的技术架构;描述了构建一个统一联动各子系统,实现信息收集与反馈,多类别、多来源不同感知信息集成与融合的数据采集系统,为调度指挥中心及平台使用者实现协同管控一体化、信息流通畅通化、生产效率最大化奠定了坚实的基础。     

基于煤矿物联网的煤与瓦斯突出灾变预警技术

针对煤与瓦斯突出后因应急处置不及时,引发灾害扩大这一情况,依据煤与瓦斯突出灾变的演化规律,提出了基于煤矿物联网的煤与瓦斯突出灾变预警技术。根据煤矿现有监测监控系统现状,提出了包含信息共享层的煤矿物联网四层架构结构。基于煤矿物联网架构,研究了煤与瓦斯突出灾变感知、应急处置等技术,建立了煤与瓦斯突出灾变辨识、波及范围计算、灾害发展趋势预测、灾变时的避灾、区域断电、风路优化等模型和实现技术,为煤与瓦斯突出灾变感知、快速应急处置提供了技术途径。     

物联网技术在煤矿可视化管理的应用研究

结合物联网技术内容,对物联网技术在煤矿可视化管理系统中的应用原理进行研究,设计了煤矿可视化管理系统架构模型和数据处理逻辑结构模型。通过该系统的设计,能够实现井下生产环境和地质条件的感知,对各种危险源的预报、预警和主动式保障;实现人员和生产进度的感知,提高生产效率,降低生产成本和资源消耗;实现煤矿设备运转状态,问题预判和远程控制的感知。同时,该系统对感知信息和数据综合分析和处理,实现信息可视化,促进管理者洞察和决策能力,提高企业管理效果。     

改进型压缩感知图像算法在煤矿物联网中的研究

由于煤矿物联网感知层节点存在数据存储空间和节点能量有限等问题,提出了针对节点采集数据的改进算法,采用Symlets小波对压缩感知算法进行改进,使得压缩感知算法适用于现实应用与研究中,在煤矿物联网中进行仿真验证得出改进算法的应用提高了煤矿物联网数据传输的实时性和延长了网络的生存周期,降低了节点能耗。     

矿山物联网的泛在特征分析与泛在能力建设

煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展,促进煤炭产业转型升级的核心技术支撑,矿山物联网技术的深入应用是提升煤矿数字化,实现煤矿智能化的重要基础条件。以煤矿监测监控系统为例,从传感技术与设备、子系统建设、信息化集成等方面分析了煤矿数字化建设的现状,提出了矿山物联网实现"万物感知、万物连接、万物智能"所面临的困难,包括:传感设备功耗大、稳定性不高、维护工作量大,标准规范滞后,子系统建设相对封闭、信息化集成应用受限等。结合智慧矿山的整体目标,概括了矿山物联网泛在感知、泛在连接和泛在智能的技术特性;以矿山物联网的泛在特征为主题,分析了感知的必要元素和能力,连接的必要标准和服务及智能化应用的方向。以提升矿山物联网的泛在能力,实现煤矿智慧体系为总体目标,对实现大样本感知、互联互通和应用智能等层面所需关键技术的国内外现状进行分析,指出:泛在感知的实现需要超低功耗的传感技术、位置服务技术和能量捕获技术的结合,形成无源无线、免标校的感知终端;泛在连接的实现应基于能够与位置服务结合的无线传输方式,应推进标准体系建设、形成D2D(Device to Device)的互联和D4D(Device for Device)的服务;泛在智能的实现是以泛在感知和泛在连接形成的大样本、多参量信息为基础的终端智能和区域智能。作为一种技术支撑体系,矿山物联网技术的深入应用体现在煤矿各个业务中,需要材料、微电子、机械制造、信息与通信等多种学科的前端整合。     

感知矿山物联网云计算应用探索

从云计算的概念、服务模式及云计算的优势出发,澄清一些对云计算的误解,在此基础上,给出矿山行业物联网的4层结构与云计算间的关系。明确在矿山物联网中云服务应主要由专业的服务商来提供。根据云计算中资源池与服务的概念,指出专家云是云服务的一种形式,结合几种矿山物联网中云计算的应用场景,讨论了感知矿山物联网中云计算的必要性与合理性。     

论感知矿山物联网与矿山综合自动化

系统分析了感知矿山物联网与矿山综合自动化的关系及区别,从矿山综合自动化的概念、实施案例出发,讨论矿山综合自动化建设与运行10余年来的成果,并总结了其存在的问题：感知手段传统单一,缺乏泛在感知网络,重硬集成,轻软集成,多学科交叉不够以及标准建设不足等。而感知矿山物联网技术正是解决这些问题的有效方法,提出了矿山物联网建设的主要内容为网络平台、应用平台、3个感知核心内容（人员感知、设备感知、灾害感知）和应用系统4个方面。指出综合自动化是矿山物联网的基础,矿山物联网是综合自动化概念的升华。     

Application research on three-dimensional virtual mine in the framework of internet of things

Based on the information system characteristics of mine, proposed network architecture design of the mine property. And in this framework based on the design of three-dimensional virtual mine described the application of intelligent management platform. Three-dimensional virtual underground mine that shows the situation, the core application is through remote monitoring system of information exchange between devices (material object communication). Internet of things in the framework of mining three-dimensional virtual reconstruction of mine. On coal mine safety in the production process of human, machine and environment, control elements and their harmony and unity. 3D virtual mine management platform integrates personnel positioning, dust control, gas monitoring, roof pressure monitoring, fan-line monitoring and other subsystems. Platform through the underground mine sensing equipment to conduct various types of monitoring data integration, through the transport layer device to transmit the information to the application layer intelligence processing software platform, the system automatically handles the operational status of each subsystem and the need for safe production under the proper introduction of human factors deal with special event. 3D virtual mine management platform to mining, excavation, transport, ventilation and other safety information quickly and accurately transmitted to the ground operation control center. Underground for the first time on the linkage between systems in case of emergencies, to provide safety for management decision support.     

感知矿山GIS监控系统关键技术研究

基于矿山物联网现状,深入分析了感知矿山无线实时定位和自定义UDP通信协议关键技术,设计了感知矿山GIS监控系统的4层结构、网络部署,基于.NET平台开发了井下人员和设施的实时定位功能,实现了矿产资源采掘跟踪、越层越界非法开采监控等矿山地下资源全过程远程精细化管理。     

基于物联网的矿井提升机感知系统设计

为了实现对矿井提升机系统实时有效的监控和管理以及远程故障诊断功能,将传感器技术、射频技术、智能处理技术与工业以太网、无线传感网、互联网相结合,把物联网技术的应用领域扩展到矿井提升机系统,构建了提升机感知系统。在此基础上,从功能设计、硬件配置、软件设计以及系统安全等方面对提升机感知系统进行全面分析,最后将设计的矿井提升机感知系统应用于开滦集团东欢坨矿提升机系统中,并进行就地监控、远程监控、状态感知与故障诊断等试验,结果表明提升机系统的故障诊断能力与可靠性有了较大提高。     

基于物联网的煤矿关键设备管控系统设计

提出了由信息采集层、数据传输层、系统控制层组成的基于物联网的煤矿关键设备管控系统架构。以传感信息采集、异构网络互联互通、数据融合与处理、设计模式应用为关键技术,重点阐述了系统的总体设计和3层架构的详细设计。该系统设计合理、可用性和可靠性强,能够覆盖煤矿关键设备的生产、运输、仓储、使用和维护的全过程管控。     

夹河煤矿感知矿山物联网方案设计及实施

针对夹河煤矿信息化特点和感知矿山物联网示范工程设计要求,对夹河煤矿感知矿山物联网进行研究和方案设计。以1 000 MB工业以太环网为骨干、具备SmartMesh功能的无线网络为补充,实现全矿井无线覆盖。基于物联网3个感知理念,实现了基于GIS的井下移动目标连续定位,定位精度不超过5 m,并能对周围环境参数进行感知和预警;同时能将设备工作状态和健康信息集成,实现设备健康状态感知。最后指出解决灾害预警需采用基于物联网的分布式灾害感知方式。     

基于GIS云平台的梯级调度系统优化设计与实现

面对GIS云服务技术的广泛应用以及GIS平台架构的主流发展趋势,提出了一种基于GIS云服务平台的梯级优化调度系统的设计方案。方案从基础设施层、数据资源层、应用支撑层、服务层以及应用交互层5个层面进行系统平台建设,将梯级调度系统与GIS云服务平台相结合,给出了具体的梯级调度系统优化平台的实现方法。通过对调度系统中GIS应用关键技术的设计和优化,初步实现了梯级调度各层级之间的资源共享机制,为今后地理信息系统在水库水电站梯级优化调度系统中的应用提供了更多的可发展空间。     

大柳塔煤矿神经元网络建设实践

煤矿井下神经元网络的建设将成为企业发展的重中之重。为加快井下信息化建设,大柳塔煤矿通过建立井下4G网络通信系统,使之成为矿井通讯的高速通道。详细分析了4G LTE技术在可靠性、实时性、安全性、移动性、数据传输速率、数据采集能力等方面的优势,论述了4G LTE技术在进行通信使用的可行性。建成由万兆环网、矿用一体化本安型综合分站、广播终端、本安手机等感知终端组成的4G"一网一站"通讯系统,实现了从设备感知到统一的综合接入、统一的综合传输到地面服务器平台的一体化物联网解决方案,极大提高了井下业务接入能力。