矿山物联网人-机-环状态感知关键技术研究

袁亮; 俞啸; 丁恩杰; 赵小虎; 冯仕民; 张达; 刘统玉; 王卫东; 黄艳秋

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020036

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矿山物联网人-机-环状态感知关键技术研究

专题：智慧矿山 | 更新时间：2024-06-05

- 矿山物联网人-机-环状态感知关键技术研究
- Research on key technologies of human-machine-environment states perception in mine Internet of things
- 通信学报 2020年41卷第2期页码：1-12
- 作者机构：
  
  1. 安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001
  2. 中国矿业大学物联网（感知矿山）研究中心，江苏徐州 221008
  3. 北京矿冶科技集团有限公司矿山工程研究设计所，北京 100160
  4. 山东科学院激光研究所，山东济南 250014
  5. 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876
  6. 不来梅大学电动力学与微电子研究所，不来梅 28359
- 作者简介：
  
  [ "袁亮（1960- ），男，安徽金寨人，中国工程院院士，主要研究方向为煤炭开采及瓦斯治理、煤炭精准开采" ]
  [ "俞啸（1989- ），男，山东微山人，博士，中国矿业大学讲师，主要研究方向为矿山物联网、信号处理、故障诊断" ]
  [ "丁恩杰（1962- ），男，山东青岛人，博士，中国矿业大学教授，主要研究方向为工业物联网、模式识别、人员定位等" ]
  [ "赵小虎（1976- ），男，江苏徐州人，博士，中国矿业大学教授、博士生导师，主要研究方向为物联网、机器学习" ]
  [ "冯仕民（1983- ），男，江苏连云港人，博士，中国矿业大学助理研究员，主要研究方向为矿山物联网、图像识别技术" ]
  [ "张达（1980- ），男，北京人，博士，北京矿冶科技集团有限公司教授级高级工程师，主要研究方向为矿山安全监测、矿山物联网及矿山智能化技术" ]
  [ "刘统玉（1963- ），男，山东济宁人，博士，山东省科学院研究员，主要研究方向为光纤传感技术" ]
  [ "王卫东（1967- ），男，内蒙古包头人，博士，北京邮电大学教授、博士生导师，主要研究方向为卫星通信、移动通信、物联网等" ]
  [ "黄艳秋（1988- ），女，江苏徐州人，博士，不来梅大学在站博士后，主要研究方向为无线传感网络" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划基金资助项目(2017YFC0804400);国家重点研发计划基金资助项目(2017YFC0804401);国家重点研发计划基金资助项目(2017YFC0804404)
- DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2020036
  中图分类号： TP393
- 网络首发：2020-02，
  
  纸质出版：2020-02-25
- 稿件说明：
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袁亮, 俞啸, 丁恩杰, 等. 矿山物联网人-机-环状态感知关键技术研究[J]. 通信学报, 2020,41(2):1-12.

Liang YUAN, Xiao YU, Enjie DING, et al. Research on key technologies of human-machine-environment states perception in mine Internet of things[J]. Journal on Communications, 2020, 41(2): 1-12.
袁亮, 俞啸, 丁恩杰, 等. 矿山物联网人-机-环状态感知关键技术研究[J]. 通信学报, 2020,41(2):1-12. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2020036.

Liang YUAN, Xiao YU, Enjie DING, et al. Research on key technologies of human-machine-environment states perception in mine Internet of things[J]. Journal on Communications, 2020, 41(2): 1-12. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2020036.

摘要

物联网技术的多学科交叉融合特性为解决矿山安全生产问题提供了全新的途径，矿山“人-机-环”状态信息的实时精准感知是矿山物联网应用的基础。分析了矿山安全生产物联网技术体系架构，围绕矿山物联网感知理论、智能传感技术、标准化方法、大数据分析服务几个关键问题，建立了基于信息物理系统和数字孪生的虚实融合感知理论模型，提出了矿山“人-机-环”信息统一描述方法，研究了矿用光学等多参数传感与能量自动捕获技术，规范了矿山物联网编码与交互协议标准，设计了矿山物联网融合通信网络服务架构，构建了矿山物联网大数据高效接入与深度分析应用服务体系，实现矿山安全生产状态信息的全面精准感知、实时高效交互与智能分析应用。为提升矿山安全预防准备、监测预警、态势预判、综合保障技术水平，提高矿山安全生产效率提供有力的科技支撑。

Abstract

The multi-disciplinary cross-integration of Internet of things (IoT) technology provides a new way to thoroughly solve the problem of mine safety production.The real-time accurate perception and intelligent analysis of mine “human-machine-environment” status information is the basis of mine IoT application.The technological architecture of the IoT was analyzed for mine safety production

the virtual-real fusion perception theory model based on CPS and DT was established to solve key issues in mine IoT

such as perception theory

intelligent sensing technology

standardization method and large data analysis service.A unified description method for mine “human-machine-environment” information was put forward

the multi-parameter sensors and intelligent autonomous sensing devices were developed

and the mine IoT coding and interaction protocol standards were standardized.In addition

it was designed for the mine IoT converged communication network service architecture

the application service system of high-efficiency access and deep analysis of large data in mine IoT was constructed

which realized the comprehensive and accurate perception

real-time and efficient interaction and intelligent analysis application of mine safety production status information.It also provides strong scientific and technological support for the mine safety prevention preparation

monitoring and early warning

situational prejudgment

comprehensive protection and other technical levels.

关键词

Keywords

references

王国法 , 赵国瑞 , 任怀伟 . 智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析 [J ] . 煤炭学报 , 2019 , 44 ( 1 ): 34 - 41 .

WANG G F , ZHAO G R , REN H W . Analysis on key technologies of intelligent coal mine and intelligent mining [J ] . Journal of China Coal Society , 2019 , 44 ( 1 ): 34 - 41 .

《中国煤炭》编辑部 . 《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》发布 [J ] . 中国煤炭 , 2016 , 42 ( 5 ):141.

《中国煤炭》编辑部 . Energy technology revolution and innovation action plan(2016-2030)released [J ] . China Coal , 2016 , 42 ( 5 ):141.

张申 , 丁恩杰 , 徐钊 , 等 . 物联网与感知矿山专题讲座之三——感知矿山物联网的特征与关键技术 [J ] . 工矿自动化 , 2010 , 36 ( 12 ): 117 - 121 .

ZHANG S , DING E J , XU Z , et al . Part Ⅲ of lecture of Internet of things and sensor mine-characteristics and key technologies of sensor mine Internet of things [J ] . Industry and Mine Automation , 2010 , 36 ( 12 ): 117 - 121 .

王国法 , 王虹 , 任怀伟 , 等 . 智慧煤矿2025情景目标和发展路径 [J ] . 煤炭学报 , 2018 , 43 ( 2 ): 295 - 305 .

WANG G F , WANG H , REN H W , et al . 2025 scenarios and development path of intelligent coal mine [J ] . Journal of China Coal Society , 2018 , 43 ( 2 ): 295 - 305 .

张申 , 丁恩杰 , 徐钊 , 等 . 物联网与感知矿山专题讲座之一——物联网基本概念及典型应用 [J ] . 工矿自动化 , 2010 , 36 ( 10 ): 104 - 108 .

ZHANG S , DING E J , XU Z , et al . PartⅠof lecture of Internet of things and sensor mine - basic concept of internet of things and its typical application [J ] . Industry and Mine Automation , 2010 , 36 ( 10 ): 104 - 108 .

丁恩杰 , 赵志凯 . 煤矿物联网研究现状及发展趋势 [J ] . 工矿自动化 , 2015 , 41 ( 5 ): 1 - 5 .

DING E J , ZHAO Z K . Research advances and prospects of mine Internet of things [J ] . Industry and Mine Automation , 2015 , 41 ( 5 ): 1 - 5 .

姚建铨 , 丁恩杰 , 张申 , 等 . 感知矿山物联网愿景与发展趋势 [J ] . 工矿自动化 , 2016 , 42 ( 9 ): 1 - 5 .

YAO J Q , DING E J , ZHANG S , et al . Prospect of perception mine Internet of things and its development trend [J ] . Industry and Mine Automation , 2016 , 42 ( 9 ): 1 - 5 .

SINGH A , KUMAR D,HÖTZEL J . IoT based information and communication system for enhancing underground mines safety and productivity:genesis,taxonomy and open issues [J ] . Ad Hoc Networks , 2018 , 78 ( S1 ): 115 - 129 .

FEI T , SUI F , LIU A . Digital twin-driven product design framework [J ] . International Journal of Production Research , 2018 ( 1 ): 1 - 19 .

LEHMANN C . The digital twin:realizing the cyber-physical production system for industry 4.0 [J ] . Procedia Cirp , 2017 , 61 : 335 - 340 .

谢嘉成 , 王学文 , 杨兆建 . 基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式 [J ] . 计算机集成制造系统 , 2019 , 25 ( 6 ): 1381 - 1391 .

XIE J C , WANG X W , YANG Z J . Design and operation mode of production system of fully mechanized coal mining face based on digital twin theory [J ] . Computer Integrated Manufacturing Systems , 2019 , 25 ( 6 ): 1381 - 1391 .

LEI S , MUKHERJEE M , PECHT M , et al . Challenges and research issues of data management in IoT for large-scale petrochemical plants [J ] . IEEE Systems Journal , 2018 ,PP( 99 ): 1 - 15 .

丁恩杰 , 施卫祖 , 张申 , 等 . 矿山物联网顶层设计 [J ] . 工矿自动化 , 2017 , 43 ( 9 ): 1 - 11 .

DING E J , SHI W Z , ZHANG S , et al . Top-down design of mine Internet of things [J ] . Industry and Mine Automation , 2017 , 43 ( 9 ): 1 - 11 .

韩建国 . 神华智能矿山建设关键技术研发与示范 [J ] . 煤炭学报 , 2016 , 41 ( 12 ): 3181 - 3189 .

HAN J G . Key technology research and demonstration of intelligent mines in Shenhua Group [J ] . Journal of China Coal Society , 2016 , 41 ( 12 ): 3181 - 3189 .

袁亮 , 姜耀东 , 何学秋 , 等 . 煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警关键技术研究进展 [J ] . 煤炭学报 , 2018 , 43 ( 2 ): 306 - 318 .

YUAN L , JIANG Y D , HE X Q , et al . Research progress of precise risk accurate identification and monitoring early warning on typical dynamic disasters in coal mine [J ] . Journal of China Coal Society , 2018 , 43 ( 2 ): 306 - 318 .

袁亮 . 面向煤炭精准开采的物联网架构及关键技术 [J ] . 工矿自动化 , 2017 , 43 ( 10 ): 1 - 7 .

YUAN L . Framework and key technologies of Internet of things for precision coal mining [J ] . Industry and Mine Automation , 2017 , 43 ( 10 ): 1 - 7 .

吴立新 , 汪云甲 , 丁恩杰 , 等 . 三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿 [J ] . 煤炭学报 , 2012 , 37 ( 3 ): 357 - 365 .

WU L X , WANG Y J , DING E J , et al . Thirdly study on digital mine:serve for mine safety and intellimine with support from IoT [J ] . Journal of China Coal Society , 2012 , 37 ( 3 ): 357 - 365 .

胡青松 , 杨维 , 丁恩杰 , 等 . 煤矿应急救援通信技术的现状与趋势 [J ] . 通信学报 , 2019 , 40 ( 5 ): 163 - 179 .

HU Q S , YANG W , DING E J , et al . State-of-the-art and trend of emergency rescue communication technologies for coal mine [J ] . Journal on Communications , 2019 , 40 ( 5 ): 163 - 179 .

赵小虎 , 张凯 , 赵志凯 , 等 . 矿山物联网网络技术发展趋势与关键技术 [J ] . 工矿自动化 , 2018 , 44 ( 4 ): 1 - 7 .

ZHAO X H , ZHANG K , ZHAO Z K , et al . Developing trend and key technologies of network technology of mine Internet of things [J ] . Industry and Mine Automation , 2018 , 44 ( 4 ): 1 - 7 .

LI J . Intelligent mining technology for an underground metal mine based on unmanned equipment [J ] . Engineering , 2018 , 4 ( 3 ): 381 - 391 .

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