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1物聯網在某國有礦業集團中的應用

1.1實施內容

物聯網信息化建設遵循總體規劃與分步實施的措施進行設計，需要骨干網絡和無線網絡作為支撐，建立一套能對全礦井各類數據進行有效采集、科學分析、準確傳輸、智能預測、及時管理和反饋的綜合信息化網絡系統，最終達到生產決策、設備控制和安全管理等信息的有機融合，全面提升礦井信息整合水平。

1.2物聯網系統集成建設

1.2.1系統功能利用物聯網、自動化、計算機網絡、數據庫等技術，為集團信息一體化建設提供支撐。實施中，信息集中地是調度室，各種系統采集的信息都通過千兆傳輸網絡傳送到調度室。由此組成的信息高度融合，解決老舊系統相互獨立造成信息孤島的問題，異構系統接口不兼容性得到了突破性進展。

1.2.2系統結構異構系統由數據層、融合層和表現層集成。在數據層，運用數據整合技術;在融合層，建立異構數據融合平臺和統一業務平臺，異構數據融合平臺用于交換公共基礎信息，統一業務平臺用于信息系統之間業務流程相互連接和流轉。在表現層，實現統一門戶信息展現。物聯網系統結構如圖2所示。

1.3網絡架構

1.3.1集團公司概況某國有礦業集團管理的子單位分布在各省，是以煤為其主要產業，涉及醫療、材料等產業的跨行業跨地區大型現代化集團。

1.3.2總體架構分析集團現狀及物聯網在煤炭企業的應用，在集團設立一個數據中心，通過遠程通信網絡(專網、MPLS/VPN等)將各省礦區的信息實時上傳到集團數據中心，其他行業如醫療、建材也可通過現有網絡將實時數據上傳至集團總公司，出差人員、合作伙伴也可以隨時隨地的訪問集團公司業務信息。網絡總體架構如圖3所示。

1.3.3各礦區分控中心網絡架構利用傳感器和無線網絡建立與千兆工業以太網相結合的無線自組網系統。光纖傳輸實現視頻、IP電話和數據的三網集成綜合傳輸，確保通信鏈路在復雜情況下也能暢通。千兆工業以太環網既避免網絡傳輸障礙，又節約了時間和成本。分礦區網絡框架如圖4所示。

2解決方案

2.1感知層

感知層依賴分布于井下的傳感設備，此類節點的特征是布置靈活、數量大、體積小、不需專人維護。通過RFID、二維碼等技術標識特定的對象，其中RFID射頻識別系統主要由射頻卡(Tag)和讀卡器(Reader)2個部分構成，讀卡器分為手持式和固定式。傳統方法是給對象配備一個射頻卡進行跟蹤，射頻卡發出的射頻信號代表對象，讀卡器收到后，通過數據傳輸網絡上傳到地面跟蹤軟件系統進行統計分析。每個RFID射頻卡大概幾元錢，而讀卡器則幾千到上萬，如果在井下安裝部署多套讀卡器費用相當昂貴。基于經濟方面考慮，首次將射頻卡安裝部署在巷道出入口或安裝部署到需要跟蹤的物資上，不同級別的人員通過攜帶經過定制的便攜式讀卡器對巷道、物資等射頻卡進行自動識別。

2.2網絡層

集團通信由井下環網、井上網絡、遠程接入網絡組成。

2.2.1井下環網井下通信基本是有線方式，但由于煤炭生產的特殊環境，綜采面等不易布線的工作面會出現通信盲區，物聯網的應用充分利用無線節點的多樣性和網絡覆蓋的廣泛性，不僅擺脫了有線網絡介質的束縛，還能填補現有系統的許多監控盲區，發揮無線技術帶寬高、傳輸速率快和網絡可靠性高等特點，為現場視頻、VOIP等技術的實現創造了條件。物聯網傳感設備通過無線網關分段接入骨干網，礦業通信網絡有Wi－Fi網絡、ZigBee網絡、Mesh網絡、集成RFID技術的無線傳感網、3G等。對于無法直接連接到骨干環網的信息采集網絡可以通過接受分站、現場總線、無線根基站等方式統一匯集，最終通過有線形式連接到骨干環網。物聯網延伸到井下，采用有線加無線的方式接入井下1000M骨干環網，實現信息點全面覆蓋。

2.2.2井上網絡井下信息通過千兆骨干環網中核心交換機上傳到井上千兆骨干環網核心交換機。對礦區各子系統根據本礦區生產發展而決定是否需要接入井上環網。

2.2.3遠程接入網其各個部分的作用如下:(1)遠程終端。由各種PC機、PDA(個人數字助理)等設備組成，可以是固定設備，也可以是移動設備，它們通過Modem或專用接口接入通信。(2)通信網:通信網是連接終端和服務器的中介，可以是PSTN、ISDN、有線電視網、Internet或無線通信網中的一種或幾種。(3)RAS。遠程接入服務器，實現將遠程終端接入本地信息服務器的通信功能，RAS往往是通過一個Modem池或專用接口接入通信網。遠程接入網如圖5所示。

2.3應用層

各分控中心將信息上傳至集團公司數據中心，集團公司通過云計算、模式識別等智能分析方式。以實現智能分析決策、安全生產監控、動態成本跟蹤、物資全生命周期管理等應用系統開發。

2.3.1智能分析智能分析架構如圖6所示。

2.3.2數據整合礦業集團信息化系統組成如圖7所示。物聯網數據整合是指將不同系統獨立的數據以兼容的統一展現方式提供給用戶。兩種數據整合方法是目前為止最為常用的:物理化的數據整合和虛擬化的數據整合。數據倉庫(DataWarehouse)是一種最為常見的物理化數據整合方法。根據應用來分，集團信息化建設中有安全生產模塊、經營管理模塊兩大模塊。由于這兩個模塊及模塊內部不同的數據格式、特點、來源，這些不同的數據需要使用數據倉庫和虛擬整合兩種方式在物理上或邏輯上有效地收集，這樣為企業提供全方位的共享數據。

3結束語

文中首次創新性地將物聯網中的RFID技術應用于礦業集團信息化一體化建設。集團可對礦井人員、生產過程及設備實時自動監管，并可通過網絡把實時信息傳輸給集團領導，在辦公地點領導隨時可了解礦井人、物、環境等對象的信息，實現統一管理、統一部署。將為煤炭企業構建一個“安全可靠、性能卓越、管理方便”的“高品質”信息化體系。

作者：來星星盧建軍謝淑翠衛晨單位：西安郵電大學通信與信息工程學院西安郵電大學理學院西安郵電大學管理工程學院