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物聯網技術在煤礦企業的應用建設主要表現在3個方面：（1）對實時信息的采集技術；（2）對信息的有效處理與構建技術；（3）對傳感網系統的有效控制、實時預警與有效重構技術，以上3個方面構成了目前物聯網技術為核心的現代煤礦企業的自動化核心體現結構。煤礦災害發生的區域和時間均具有未知性，并且煤礦處于動態開采過程中，要感知這些災害產生的前兆信息，只能采用符合煤礦生產特點的基于無線傳感器網絡的分布式、可移動和自組網的信息采集方式。需要研究煤礦物聯網關鍵技術，構建動態的感知煤礦災害狀況、感知設備健康狀態、感知人員安全環境等信息感知與處理平臺。

煤礦物聯網3層結構功能設計

1感知與控制層

根據煤礦作業的特點，本層由2層網絡組成：骨干傳輸網和感知層網絡。（1）骨干網功能與要求骨干網為網絡化的煤礦監測與控制系統、語音信號及視頻信號傳輸與管理提供了信息高速公路。各種控制子系統、工業電視、大屏幕、預警系統等顯示的數據與畫面信息均需要骨干網中傳輸的數據予以支持。骨干傳輸網與礦山綜合自動化骨干傳輸網基本相同，使用防爆1000M工業以太網。對骨干網的總體要求：①煤礦各種信息均能融入骨干網進行傳輸，即能實現礦山的三網合一；②對于各種網絡故障，系統應該進行快速自愈，一般要求系統重構時間小于300ms，從而保證系統運行的穩定與安全性；③建立虛擬專用的網絡系統，有效保證各監控系統的有效隔離，防止互相干擾，保證其獨立有效運行。（2）感知網功能與要求主要是無線網絡，對于井下地理信息狀況、地質狀態分布、企業內部的管理、加工和運輸等狀況信息均需要移動的感知。引發煤礦事故的災害源如瓦斯、礦壓、透水等均散布在尚未開采的地層中，且具有流動性，開采擾動會造成它們相對集中，演化為災害前兆事件。但隨著開采的進行，災害源集中的地點、強度、顯示度及危害程度也在不斷的發生變化，而災害事故的產生卻具有突發性。顯然，無法用固定的接觸式傳感器直接監測災害源，只能通過對前兆事件發生時通過地層傳播出來的物理量（如電磁幅射、聲發射等）進行監測和識別、處理，但傳播這些物理量的地層也具有不確定性，需要隨時能移動的無線分布式感知手段。

2信息集成與MES層

信息集成與MES層關鍵是建立統一的數據倉庫平臺，煤礦內部不同設備與工藝需要不同的控制子系統，各個子系統中的數據需要具備統一的數據格式，從而減少數據冗余，形成有效數據共享。例如，在整個煤礦安全生產運行情況的評價體系中，井下氣體成分與比例、井下水位情況、風機運轉情況及電力設施情況等數據需要有統一的描述形式，實現合理地有效存儲。由于控制子系統眾多，數據復雜，為了便于將來的數據分析與挖掘，需要利用數據倉庫良好的數據存儲能力，同時使用OLAP聯機分析處理工具，實現數據有效的綜合分析，統一合理的數據，是實現MES層功能的首要基礎。

3管理決策與應用層

管理決策與應用層主要是各種軟件應用模塊。反應煤礦及相應狀態的數據信息經過中間層的轉化后，利用這些信息可以直觀地、實時地描述煤礦企業內部的生產過程，減少生產故障的產生，提高經濟效率。管理決策與應用層中的各種軟件應用模塊，如煤礦安全生產自動控制系統、煤礦災害預警系統、采掘設備監控系統等模塊，根據企業內部的需要可以進行增減調整，這些模塊通過企業內部Intranet，可以為企業不同部門提供較好的功能應用。

井下感知層骨干網絡平臺構建

整個煤礦井下骨干網為1000M工業以太環網構建，其優點是可以保證整個系統信息傳輸的穩定性與可靠性，尤其是當傳輸線路由于外界原因遭到破壞時，以太網可以快速診斷發生故障的位置，及時自愈，保證系統的正常工作。各個子控制系統中使用的現場總線通過相應接口接入骨干以太網，另外有線IP電話、無線移動電話等其他通信設備都接入該網絡，系統預留工業以太網接口，便于以后系統升級與改造。

作者：韓毅尚鵬單位：安陽工學院