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解析物联网在煤矿生产中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-05-11  来源:中国智慧城市网  作者:张申  浏览次数:1675
核心提示:那我们要搞物联网应用,就要因地制宜,搞我们城市的特色,我们是江苏省唯一一个煤炭城市,又有矿业大学,全国现在唯一保留矿业这两个字在里面的,我们就以感知矿山为突破点,希望能建成中国感知地下中心,这样跟无锡形成一南一北,一个感知地面,一个感知地下,这样两个中心。
 
 以下内容为中国矿业大学教授张申在联盟组织相关活动上的演讲实录:
  
现在互联网的发展处于第一阶段,那么什么时候能够到第二阶段以至于第三阶段呢?对
于行业应用,我们举一个行业运用的例子。我想很多的行业,现在都在疑惑,在思考互联网在我这个行业如何应用,以下就是我的一些想法。   

首先,我想谈谈感知矿山物联网架构、特征及其标准方面问题。最近,我们中国矿业大学、物联网中心和徐州市政府联合成立的徐州市物联网产业发展研究中心,实际上是两块牌子同一班人马做的,在最后我们再介绍成立研究中心的目的。
 
讲到行业应用,我们中国行业大学主要搞煤矿的,那么,我现在就讲一下煤矿的基本系统、感知矿山互联网的主要特征、感知物联网应用模型及网络架构、以及标准建设问题还有中心的简单介绍。  

第一,
煤矿基本系统的简介。煤矿是在地下,这个是徐州的嘉禾煤矿,煤矿的一个简要的图,这个煤矿相对比较复杂,地下分五层,煤矿叫水平,就是五个水平,五个水平,这是第一个,第二个是矿井的井筒,下来第一层,第二层,第三层,第四层、第五层。他现在开采的第二个工作面。   

整个从井桶下来经过这些航道到这里总长度加上这些支线的长度合起来大约20多公里,那么物联网在航道里面该怎么做,那么这样一个煤矿航道在煤矿生产中,煤矿涉及的系统很多,这样是一个煤矿生产的过程,叫掘进,也是地下打洞的,到采煤,然后运输,再提炼到地面上以后就叫原煤,还要经过洗选,变成成品煤,还要装运。这是煤炭生产的过程。   

为了保证这个煤炭生产的过程的安全性,要有更多的系统来保证,包括通风、排水、供电、供压、安监系统、压力检测系统、防火系统等等。   

煤矿生产是一个复杂的过程,有众多的系统,这是我们做感知矿山物联网的时候做的一个调研表,有36项,差不多36个以上的,有很多子系统,有一些子系统用的煤矿不多了, 我们没列出来,有的煤矿比较简单,有十几个、20几个子系统。   

过去煤矿是什么样的呢?过去的煤矿是这样的,这里面绝大部分的系统都要检测监控的,
那么过去的煤矿基本上是这样,每一套系统有一套我们大家熟悉的DCS的系统结构,一个检测监控系统控制和检测他,我们这里内部六套系统。   

现在绝大部分煤矿还都是这样的,多套系统共存的这样一个系统,他的一些缺点这里有,我们就不详细讲了,那除了刚才生产检测的那些系统之外,就是煤矿安全问题是大家最关注的问题,那么煤矿安全实际上有这样几个方面:一个煤矿叫冲击地压,这就是某一个矿冲击地压发生之前和之后的情况,冲击地压发生之前这个航道是好好的,然后一冲击地压以后就变成这样了,而且这个是瞬间的,几秒钟就这样了。   

那么为了进行这样的检测,那么就有各式各样的检测方法对煤矿灾害的检测方法,那么直接检测系统绝大部分跟我们前面说的系统是一样的,也是地面上有一些主机,有通讯线下来,在要检测的地方做一些检测,而往往是要检测的对象看不见摸不着的,这是没有没有开采的煤,像瓦斯、矿山的压力都在煤体里面,到底在哪里也不知道,只能从外面对他进行监测,监测得准不准也是一个未知数。   

这个是通过电磁监测的方式来进行监测的,这个是通过深发射来做的系统,刚才我们看到一个煤矿他各式各样的检测监控系统,生产的、安全的环境检测的很多很多。这个通过一个电
磁检测的方式来检测的,这个是通过深发射来做的一个检测系统。那么刚才我们已经看到了一个煤矿他各式各样的检测监控系统,生产的、安全的,环境检测的等等很多。那么煤矿另外一个很关键的问题,都是在航道里面,大家都知道,在这样航道的有限空间里面来进行无线通讯是很困难的事情,这个跟地下的无线传感器网络完全不一样的。   

这是煤矿的工作面,这些全都是金属的设备,这是在这里切割煤,这里就是煤,空间狭小,而且完全被金属的东西包围。这些移动的东西如何来监测它?这些都是我们在感知矿山物联网里面应用的一些特点,感知矿山物联网感知特征有哪些呢?

这里有矿山感知矿山物联网一个自身技术框架,这个我不详细去介绍了,这里面每一个模块不详细介绍了,实际上主要是这样几大方面,一个是EMES的传感技术,前面简况介绍也都知道。这些灾害源你根本不知道在哪里,所以要多布点,分布式的监控才可以,而且是可移动的,因为煤矿是移动过程中的。   

还有有限空间里,无限主网,传输主网的技术,还有一个问题统一数据描述的技术,刚才我们讲煤矿那么多系统,好几十个系统每个系统都是由不同的厂家提供生产供货的系统,那么所有这些系统你怎么样统一到网络里面来,数据怎么样统一描述才能做到像物联网要求的统一数据,这里有一个统一数据描述,那么保证煤矿安全的有矿山灾害的风险评估,还有万一出现灾害以后,实施避灾的方案,这个实施避灾的方案也很关键,很大情况下,灾害发生以后,不知道灾害影响区域是多大。我们搞灾害仿真一下这个航道哪里发生瓦斯爆炸以后,影响会多大,大概需要五六天的时间做一下,五六天你救也没法救了。  

我们中国矿业大学感知矿山研究中心,这个研究中心是在徐州市政府和中国矿业大学共同推动下联合成立的,徐州市政府为什么这样做呢?因为在江苏省大家都知道,有一个无锡感知中国中心,是温家宝温总理直接命名的,就带动了江苏很多的城市,要搞物联网,那么徐州市政府找到我们中国矿业大学,说我们物联网这一块能做什么,那显然我们不能按照无锡的方式去做,他做传感器做集成电路等等。   

那我们要搞物联网应用,就要因地制宜,搞我们城市的特色,我们是江苏省唯一一个煤炭城市,又有矿业大学,全国现在唯一保留矿业这两个字在里面的,我们就以感知矿山为突破点,希望能建成中国感知地下中心,这样跟无锡形成一南一北,一个感知地面,一个感知地下,这样两个中心。  

我觉得我们徐州市政府以及矿业大学的领导,这个思路应该是对的,因此成立了这样一个联合的感知中心,这是徐州市现任市长,这是副市长,这是我们学校的领导,一块来商量以及签订成立政产学研结合的感知矿山的中心的仪式。最主要就是我们为感知矿山来提供整体的解决方案。   

我们把刚才讲的这些东西科技部部长万钢到徐州视察工作的时候,徐州市特意安排到我们中心去看一下,万部长看了以后很明确地表态,说:感知矿山是解决煤矿安全很好的方向,很有创意,这是解决国家长远发展与近期问题的很好的举措。   

希望我们讲的物联网在行业的应用能够作为抛砖引玉,能够在行业物联网应用里面稍微起到一点作用,我的讲话就到这里,谢谢大家。

作者简介:

中国矿业大学教授,博士生导师。 煤炭学会资深会员、国家863项目初评专家、江苏省科技项目评审专家。

中国智慧城市规划与建设推进联盟专家委员会专家委员  

中国通信工业协会物联网专家委员会专家委员
 
 
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