基于物联网煤矿综合自动化解决方案39

矿井综合信息化与自动化物联网解决方案孟凡强北京中太汇鑫技术有限公司2013年10月目录综述对物联网煤矿理解我们的专注现状综述煤矿综合自动化系统煤矿综合信息化系统数字化矿山感知矿山智慧型矿山“E”矿山通用模式综述矿井生产自动化系统（采、掘、运、提升、洗选、通风、排水、压风、供电、水处理、供水、供热等监控系统）环境安全（人员）监测系统（瓦斯、CO；顶板压力、水文、火灾、微震、地音等监测系统及人员定位跟踪系统）工业视频通讯（有线调度、无线通讯、广播等）数据数据图像语音传输（骨干千兆以太网、总线、无线网络）集成平台面向不同职能角色应用应用综述远程监控集中监测管理软件应用客户抱怨：系统作用不大，基本没用！工程师抱怨：一点小事就要求现场处理！分析综述建设理念：重概念、轻实践、层次不清建设误区：各子系统叠加=综合自动化系统（综合信息化系统）应用偏重：重功能、轻数据应用，管控一体化无法有效实现发展不均衡：各子系统产品新技术应用领先，整体系统建设慢硬件资源利用率低：各子系统硬件设备重复建设，不能优化整合（服务器、存储、机柜、客户端等）没有真正建立有效的开放的综合信息系统平台：各子系统有自己相对独立的软件平台，接口协议标准不统一传输链路多：重复敷设线缆、布置路由没有统一标准目录综述对物联网煤矿理解我们的专注理解理解理解架构层次感知层：传感器、智能视频、RFID等多种技术；人员、设备、环境等各信息采集，侧重解决“感”的问题；平台层：以有线/无线方式接入感知层各类数据终端，通过有线网络或无线通讯网络（如光纤网络、WIFI网络、2G通信网络、3G通信网络），实现应用层与感知层数据交互，侧重解决“知”的问题；应用层：对感知层上报的数据进行分析，面向人员、设备、环境的识别、监控等不同层面应用，安全生产平台、生产执行平台、经营管理平台和决策支持平台，侧重在“用”的方面。理解清晰架构：物联网感知层、物联网平台层、物联网应用层统一标准：不同层次不同标准；统一编码，统一的接口与协议统一的信息模型：通过应用平台实现煤矿安全、生产和信息中心数据监控的整合，通过传感器探测、智能视频分析、报警点管理、RFID技术等，对煤矿安全状况进行检测和对人员身份识别，对安全进行数据统计，做到多个系统的整合应用，实现统一管理、统一授权、统一指挥兼容性：可以兼容原有建设的系统，避免重复投资扩展性：标准的接口，为后续的系统升级改造节约大量的人力物力数据增值应用：感知煤矿实现，感知环境、感知人员、感知装备、感知经营问题解决理解计算机通信网传感网互联网人和人通讯互联的网络，信息传输网络物和物的传感器互联，信息感知网络虚拟的信息空间，信息共享网络集成、整合、应用提供“管、控、营”一体化功能的网络应用于安全生产领域煤矿安全生产物联网通过将各种如图象、温度、湿度、、气体等传感器嵌入和装备到各种物体或环境中，将物体和环境的信息经过智能网络化终端与互联网系统结合起来，监控安全生产状况。59理解煤矿物联网应用效果信息编码、传输、处理标准：煤矿采、掘、运、提、洗选、通风、排水、压风、供电、供水、供热、环境安全、人员安全等大量设备信息采集、传输、处理的标准，及耗材信息采集、处理的标准，达到全过程监管；（统一规划设计）预警与预防：根据感知层提供的环境数据，如瓦斯、顶板压力、火灾，进行安全趋势分析，起到重大事故预警，甚而预防事故发生；（积极事前预防）设备监控与预防性维护：根据感知层提供的设备动态运行信息，进行故障诊断，实现预防性维护，提高运转寿命；（实时监控与预防）应急救援：迅速有效处理事故；（事后迅速处理）精益化管理：生产与成本闭环控制，动态跟踪，有效决策，精益化管理。（决策智能化）目录综述对物联网煤矿理解我们的专注我们今后的专注主要从如下三个方面进行考虑煤矿物联网综合信息化平台基于3G无线通讯技术的传输网络解决方案基于物联网技术的前端人员定位、设备自动化我们今后的专注感知人员高精度精确人员定位先进的Zigbee和3G无线技术定位精度±3米抗干扰能力强高速不漏卡定位精度±3m掌子面人员定位集成考勤系统单基站覆盖500米我们今后的专注感知人员实时精确监控实时轨迹跟踪求救报警紧急撤离考勤管理应急精确搜索我们今后的专注信息传输分站技术参数工作电压DC18V工作电流≤800mA光信号接口4个485通信接口8个外形尺寸480mm×350mm×120mm外壳材质ABS塑料重量4.7kg基站与传输分站之间通信有线介质光纤通信协议全双工信息传输分站与读卡主站有限介质线缆通信协议RS485全双工最大传输距离1KM传输信号峰值电压5.0V信息传输分站与通信基站有线介质电缆通信协议RS485全双工最大传输距离1KM传输信号峰值电压5.0V我们今后的专注信息传输分站功能描述特点传输分站安装在巷道，接受下级读卡主站和通信基站的信号，传递给目标传输分站，或把从其他传输分站接收的信号，转发给下级读卡主站或通信基站。传输分站之间采用光纤连接，距离可达10KM1个传输分站可以接8个通信基站和8个读卡主站，通过若干传输分站即可组建完成通信、人员定位的全覆盖传输分站与通信基站、读卡主站采用485连线，距离可达1KM断电后信息传输分站仍可工作很长一段时间，提供宝贵的人员定位信息、无线通信功能和环境监测功能。我们今后的专注读卡主站技术参数工作电压DC12V工作电流≤200mA485通信接口1个外形尺寸280mm×190mm×136mm外壳材质ABS塑料重量1.8kg读卡主站与标示卡发射功率+20dBm接受灵敏度-75dBm无线通信距离500米（可视距离）并发识别200张最大位移速度20m/s功能描述特点读卡主站是用于矿井下人员考勤、定位的煤矿电子设备，可接收、存储标示卡的无线消息，通过传输分站上传到地面，实现对人员的定位、考勤。主站也可向标识卡发送无线消息无线覆盖距离可达500米自动对链路进行自检，同时上报链路信息给地面主机定位采用先进的信号飞行时间定位技术，辅以读卡辅站，定位精度在3米之内可远程供电给读卡辅站我们今后的专注技术参数工作电压DC3.7V报警声光报警无线频段2.4GHz通信协议ZigBee电池类型充电锰酸锂离电池电池规格1400mA/H电池寿命一次充电使用3个月，最大充电500次外形尺寸80mm×55mm×152mm外壳材料阻燃ABS塑脂重量95g携带方式腰卡，穿在皮带上特点充电功能，可循环充电不少于500次双向通讯，可向井上求救报警或接收撤离信号具有低电报警功能防水、防尘设计；无辐射伤害功能描述标识卡，即定位卡,相当于井下人员的“井下身份证”，既是定位卡也是考勤卡，可不断发送无线信号，向附近的基站或读卡器报告实时的位置信息，使系统全程掌握人员的活动路线和时间。标识卡我们今后的专注感知设备井下主运输胶带无人值守系统：PLC+智能传感器控制模式，视频监控、语音通讯系统配合，采用自适应控制，根据皮带负荷自动调节运行，实现节能增效。井下主排水无人值守系统：PLC+传感器+电动闸阀，视频监控配合；建立排水控制模型，综合水仓水位、涌水速度、排水能力、管路效率、供电峰谷段时间划分、电网日负荷变化曲线等情况，能合理调度水泵起停运行，即可省运行费用，也能减小电网的承受能力和对其他设备的影响。通风机房无人值守系统：PLC+智能传感器控制模式，视频监控、语音通讯系统配合，实现通风机的“一键式启动”、“故障风机自动化切换”、“自动反风”、“瓦斯联动风量自动调整”等功能。掘进工作面自动监测系统：掘进工作面是事故多发区域，主要有压力、透水、瓦斯等灾害源。利用物联网感知技术，随时为掘进工作面提供各种安全信息保障，实现对掘进工作面设备的自动控制与监测，有效减少掘进工作面作业人员，提高安全水平。无人值守自动化设备在线监测与故障诊断状态监测：设备运行在线实时检测、测量、监视，结合设备的历史和现状，考虑环境因素，对运行状态作出评估，并为进一步分析提供信息；故障诊断：根据状态监测所得信息，对故障进行预报和分析、判断，确定故障的性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及其后果；指导设备管理与维修：根据故障诊断的结果，提出控制故障继续发展和消除故障的对策或措施(调整、维修、治理)；为推进视情维修体制提供依据。我们今后的专注3G光纤环网3G光纤环网•3G无线通讯井下基站环形连接，在无线基站间连接光纤出现单点故障的情况下，不影响通信，系统自动切换至备份链路；•井下无线基站提供RS485接口，为采用485接口的设备提供了传输网络。我们今后的专注3G光纤环网我们今后的专注3G光纤环网NCU1000网络控制器矿用隔爆兼本安型无线基站控制器RXU1000硬件上采用标准2U机架式服务器•全IP交换技术•具备电信级高可靠性•紧凑型设计，低成本•适用于小规模网络•集成RNC（无线网络控制）和CN（核心网）功能•支持SIP接口，配合MDS实现所有矿用调度功能•集成短消息中心功能。产品RXU1000防爆型式矿用隔爆兼本质安全型外形尺寸（mm×mm×mm）410×460×200重量（kg）≤50上行IR接口数（2.5Gbps）1下行pIR接口数（1.25Gbps）6工作温度0～+40ºC工作湿度≤95%(25ºC)工作气压80～106kPa整机功耗≤20W工作电压DC8～27V交换能力48AxC数据交换负载能力支持无线基站12级级联,链路时延校准我们今后的专注应用层—基于物联网的煤矿综合信息化平台以信息系统支撑技术、自动化支撑技术、管控一体化集成技术、虚拟化技术及物联网的编码、感知、联网等关键技术为基础进行总体架构设计和实现。系统在应用上与传统模式的主要不同主要体现在两方面：一是采用SOA模式实现各种应用服务，这样不仅方便各系统的无缝衔接和信息的综合利用，同时用户也可以随时根据自己的工作需要订制相应的服务。二是采用HTML5技术，使系统即能在电脑上应用也能够在手机等智能移动终端上方便的使用。我们今后的专注系统实现解决哪些问题？•生产管理精益化：将煤矿安全生产管理规程、以及企业生产管理指标细化、量化，利用绩效衡量体系(对标管理)，提升煤炭企业精益化管理水平。•安全管理精益化：●人：人的行为、身体状况、情绪等是影响安全最大的不确定因素。●机：生产机械化、自动化程度提高，对机器操作、预警、诊断、维护提出更高的要求。●环：煤矿地质条件复杂，瓦斯、水、顶板等影响煤矿安全，开采难度大等不可抗拒，环境危险因素普遍存在。●经营管理精益化：目标精细化，责任细化、量化考核；计划、成本、运销闭环控制。我们今后的专注生产管理不仅仅是班、日、月产量、进尺报表，生产计划执行情况，领导带班情况等，更是投入产出的精益控制的一个过程。我们今后的专注零库存安全管理不仅是隐患、三违、事故统计上报，而是根据安全数据进行分析、处理，对重大危险源辨识，进行趋势分析，实现安全预警。我们今后的专注•辨识重要安全信息源•监控和检查•收集、存储•审阅/审批•查询/统计•反馈•安全技术措施•安全活动•规章制度安全信息收集安全信息处理安全管理分析环境感知传感器人员巡查•事故分析•安全评估安全规划分析我们今后的专注灾害预警煤矿综合信息化平台安全监测监控系统设备实时监控系统井下人员跟踪定位系统井下通信联络系统产量计量监控系统多级报警管理系统地理信息系统通知报警系统数据查询与分析系统信息发布系统灾害预测预警系统应急指挥系统系统管理维护系统数据采集数据处理数据应用机电管理不仅仅是静态的机电台账、被动性管理，更要达到动态、主动性管理。如：状态监测：停机时间统计故障诊断：停机原因是什么指导设备管理、维修：根据设备停机时间分析设备运行时间及寿命，为设备维护、维修、更新提供依据，变被动维修为主动预防维护。我们今后的专注零维修经营管理我们今后的专注经营管理计划成本运销建立计划、执行、跟踪反馈、修正的成本定额管理体系，实现成本控制与活动优化相互促进的目标将实际生产的成本费用消耗和成本计划中的各项费用的计划指标进行对比分析和考核，发现两