水文系统应用理论研究.docx

物联网技术在肥城矿业集团矿井水害中的应用引言物联网近些年引起世界各国的广泛关注，一些发达国家非常重视物联网发展战略，在全球掀起了一轮物联网浪潮。我国在物联网领域的起步也很早，国务院总理温家宝提出了感知中国、智慧中国的新理念，并在政府工作报告中提出2010年要加快物联网的研发应用。如何将物联网技术在煤矿生产中进行应用，这是煤矿工作者需要考虑的一个问题。由中国职业安全健康协会牵头，北京龙德时代承办，神华、中煤集团、中国矿业大学、煤炭科学总院等法人单位依据《关于推动产业技术创新战略联盟构建的指导意见》（国科发政[2008]770号）联合发起成立的产业技术创新战略联盟称为智慧矿山联盟，提出了“智慧矿山的概念”。智慧矿山就是对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人矿山。“智慧矿山”建立在矿山数字化基础上，运用物联网技术实现矿山企业所需信息的精准适时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务的数字化智慧体。是采矿技术、信息技术、通信技术、自动控制技术、3S(GIS，GPS，RS)技术、物联网技术和软件技术的总集成。矿井水灾是煤矿的主要灾害之一，在煤矿建设和生产过程中，往往会遭到程度不同的透水事故，轻则造成排水设备增多，费用增大，原煤成本提高，采区接替紧张，影响生产建设的发展，重则发生淹井事故，人员伤亡，国家蒙受巨额经济损失。在智慧矿山的大概念下，如何将物联网技术应用于矿井水害中，是一个具体的课题。物联网技术的内涵1煤矿物联网技术物联网是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，是泛在传感器网络的延伸。其特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合各类通信网进行信息的传送与交互，采用普适计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的动态决策和控制。物联网从技术架构上可分为三层：感知层、网络层和应用层，感知层的主要功能是识别物体，采集信息，网络层负责传递和处理感知层获取的信息，应用层是物联网和用户的接口，实现物联网的智能应用，煤矿物联网在技术架构上划分为如下三层结构：(1)感知层。感知层设备由大量感知环境、设备、人员等的传感器构成，例如，水位、水压、水温、流量、水速等传感器。这些传感器在地面和井下构成一个庞大的传感器网络。(2)传输层。传输层也就是通俗上说的网络层，主要由铺设在地面、井下的光纤、网络交换设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等组成，以及用来实现无线网络覆盖的WiFi网络、Zigbee网络或3G网络，共同构建覆盖整个矿区的数据网络。(3)应用层。应用层是矿区综合信息化系统，包括水文管理系统、视频监控系统、应急指挥系统、调度系统等。物联网技术在煤矿水害应用中的设计架构，结合积累的水文信息管理的经验和物联网技术架构的特点，将基于物联网的水文监测信息管理系统分为硬件平台和软件平台。硬件是基础，软件是应用，二者按照一个有机的整体来统一设计。基于物联网技术的“智慧矿山”建设的必要性2.1目前矿山综合自动化主要存在问题目前我国的很多大型正规煤矿，都建设成了矿山自动化系统，应该说矿山综合自动化系统的概念彻底改变了传统矿山各个生产与监控子系统相互独立的格局，实现了子系统集成和网络化监控，有效提高了矿山的运行和管理的效率，这给矿山物联网的实施打下了良好的基础但是通过10多年的实践，也逐步暴露出矿山综合自动化系统建设与运行过程中的一些问题，这些问题严重阻碍了矿山信息化的进一步提升因此，需要对综合自动化建设与使用进行一个比较科学的分析与总结。综合自动化系统基本是矿山原来各种系统的简单集成，虽然比较好地做到了减人提效，但是矿山集成网络的价值未得到应有的提升，也没有给矿山安全带来明显的改善矿山安全生产监控及灾害风险预警中仍然存在诸多问题，主要表现为以下6个方面1)感知手段传统单一综合自动化系统中的传感器和执行器均被约束在某个子系统内，实现的是子系统集成，这种集成方式难以按实际需要构建灵活实用的逻辑系统所使用的传感手段也没有革命性的变化，基本没有MEMS微机电化集成传感器和分布式传感，缺乏传感层面的信息融合2)缺乏泛在感知网络基本没有统一的井下无线覆盖感知层网络，现有的监测仪器基本是集中式的仪器，用电缆直接连接传感器，没有真正实现分布式监测与控制不能适应矿山流动作业，危险源位置分布及其流动规律均不确定的场合存在很大的感知盲区，不能做到无处不在，不能保证安全感知的全覆盖3)重硬集成，轻软集成尽管以前提出的综合自动化模型中强调了网络平台和数据平台两大基础平台但在具体实施中多数案例都存在重硬轻软的现象，即注重有形的网络传输平台，而忽视了无形的软平台建设因而不能真正实现有机的集成，也不能真正实现系统的开放特别是某些综合自动化系统仅提供网络传输通道，完全从通信