基于物联网的煤炭企业信息论文范文

1物联网在某国有矿业集团中的应用

1.1实施内容

物联网信息化建设遵循总体规划与分步实施的措施进行设计，需要骨干网络和无线网络作为支撑，建立一套能对全矿井各类数据进行有效采集、科学分析、准确传输、智能预测、及时管理和反馈的综合信息化网络系统，最终达到生产决策、设备控制和安全管理等信息的有机融合，全面提升矿井信息整合水平。

1.2物联网系统集成建设

1.2.1系统功能利用物联网、自动化、计算机网络、数据库等技术，为集团信息一体化建设提供支撑。实施中，信息集中地是调度室，各种系统采集的信息都通过千兆传输网络传送到调度室。由此组成的信息高度融合，解决老旧系统相互独立造成信息孤岛的问题，异构系统接口不兼容性得到了突破性进展。

1.2.2系统结构异构系统由数据层、融合层和表现层集成。在数据层，运用数据整合技术;在融合层，建立异构数据融合平台和统一业务平台，异构数据融合平台用于交换公共基础信息，统一业务平台用于信息系统之间业务流程相互连接和流转。在表现层，实现统一门户信息展现。物联网系统结构如图2所示。

1.3网络架构

1.3.1集团公司概况某国有矿业集团管理的子单位分布在各省，是以煤为其主要产业，涉及医疗、材料等产业的跨行业跨地区大型现代化集团。

1.3.2总体架构分析集团现状及物联网在煤炭企业的应用，在集团设立一个数据中心，通过远程通信网络(专网、MPLS/VPN等)将各省矿区的信息实时上传到集团数据中心，其他行业如医疗、建材也可通过现有网络将实时数据上传至集团总公司，出差人员、合作伙伴也可以随时随地的访问集团公司业务信息。网络总体架构如图3所示。

1.3.3各矿区分控中心网络架构利用传感器和无线网络建立与千兆工业以太网相结合的无线自组网系统。光纤传输实现视频、IP电话和数据的三网集成综合传输，确保通信链路在复杂情况下也能畅通。千兆工业以太环网既避免网络传输障碍，又节约了时间和成本。分矿区网络框架如图4所示。

2解决方案

2.1感知层

感知层依赖分布于井下的传感设备，此类节点的特征是布置灵活、数量大、体积小、不需专人维护。通过RFID、二维码等技术标识特定的对象，其中RFID射频识别系统主要由射频卡(Tag)和读卡器(Reader)2个部分构成，读卡器分为手持式和固定式。传统方法是给对象配备一个射频卡进行跟踪，射频卡发出的射频信号代表对象，读卡器收到后，通过数据传输网络上传到地面跟踪软件系统进行统计分析。每个RFID射频卡大概几元钱，而读卡器则几千到上万，如果在井下安装部署多套读卡器费用相当昂贵。基于经济方面考虑，首次将射频卡安装部署在巷道出入口或安装部署到需要跟踪的物资上，不同级别的人员通过携带经过定制的便携式读卡器对巷道、物资等射频卡进行自动识别。

2.2网络层

集团通信由井下环网、井上网络、远程接入网络组成。

2.2.1井下环网井下通信基本是有线方式，但由于煤炭生产的特殊环境，综采面等不易布线的工作面会出现通信盲区，物联网的应用充分利用无线节点的多样性和网络覆盖的广泛性，不仅摆脱了有线网络介质的束缚，还能填补现有系统的许多监控盲区，发挥无线技术带宽高、传输速率快和网络可靠性高等特点，为现场视频、VOIP等技术的实现创造了条件。物联网传感设备通过无线网关分段接入骨干网，矿业通信网络有Wi－Fi网络、ZigBee网络、Mesh网络、集成RFID技术的无线传感网、3G等。对于无法直接连接到骨干环网的信息采集网络可以通过接受分站、现场总线、无线根基站等方式统一汇集，最终通过有线形式连接到骨干环网。物联网延伸到井下，采用有线加无线的方式接入井下1000M骨干环网，实现信息点全面覆盖。

2.2.2井上网络井下信息通过千兆骨干环网中核心交换机上传到井上千兆骨干环网核心交换机。对矿区各子系统根据本矿区生产发展而决定是否需要接入井上环网。

2.2.3远程接入网其各个部分的作用如下:(1)远程终端。由各种PC机、PDA(个人数字助理)等设备组成，可以是固定设备，也可以是移动设备，它们通过Modem或专用接口接入通信。(2)通信网:通信网是连接终端和服务器的中介，可以是PSTN、ISDN、有线电视网、Internet或无线通信网中的一种或几种。(3)RAS。远程接入服务器，实现将远程终端接入本地信息服务器的通信功能，RAS往往是通过一个Modem池或专用接口接入通信网。远程接入网如图5所示。

2.3应用层

各分控中心将信息上传至集团公司数据中心，集团公司通过云计算、模式识别等智能分析方式。以实现智能分析决策、安全生产监控、动态成本跟踪、物资全生命周期管理等应用系统开发。

2.3.1智能分析智能分析架构如图6所示。

2.3.2数据整合矿业集团信息化系统组成如图7所示。物联网数据整合是指将不同系统独立的数据以兼容的统一展现方式提供给用户。两种数据整合方法是目前为止最为常用的:物理化的数据整合和虚拟化的数据整合。数据仓库(DataWarehouse)是一种最为常见的物理化数据整合方法。根据应用来分，集团信息化建设中有安全生产模块、经营管理模块两大模块。由于这两个模块及模块内部不同的数据格式、特点、来源，这些不同的数据需要使用数据仓库和虚拟整合两种方式在物理上或逻辑上有效地收集，这样为企业提供全方位的共享数据。

3结束语

文中首次创新性地将物联网中的RFID技术应用于矿业集团信息化一体化建设。集团可对矿井人员、生产过程及设备实时自动监管，并可通过网络把实时信息传输给集团领导，在办公地点领导随时可了解矿井人、物、环境等对象的信息，实现统一管理、统一部署。将为煤炭企业构建一个“安全可靠、性能卓越、管理方便”的“高品质”信息化体系。

作者：来星星卢建军谢淑翠卫晨单位：西安邮电大学通信与信息工程学院西安邮电大学理学院西安邮电大学管理工程学院