物联网智能工业-智慧矿山解决方案

第1页四川佳锐博科技有限公司SichuanJiaruiboTecco.,ltdADD：四川省成都市二环路南四段51号莱蒙广场2栋6楼TEL：028-87072008“物联网”技术智能工业应用智慧矿山解决方案四川佳锐博科技有限公司第2页四川佳锐博科技有限公司SichuanJiaruiboTecco.,ltdADD：四川省成都市二环路南四段51号莱蒙广场2栋6楼TEL：028-87072008目录1背景及公司简介.......................................................................................................................32矿山物联网技术应用分析.......................................................................................................42.1安全应用分析...............................................................................................................42.1.1我国矿山安全生产现状...................................................................................42.1.2物联网在矿井安全生产中的必要性...............................................................42.1.3矿井下安全生产物联网需求...........................................................................52.2生产与物流应用分析...................................................................................................52.2.1我国矿井生产与物流现状...............................................................................52.2.2物联网在矿井生产与物流中应用的技术方案...............................................62.2.3无线/有线一体化调度通信系统.....................................................................72.2.4物流信息化系统平台.......................................................................................73系统设计架构及详细设计.......................................................................................................83.1井下ZigBee物联网架构..............................................................................................93.2网络集中控制器.........................................................................................................113.3中继器.........................................................................................................................123.4传感器.........................................................................................................................12第3页四川佳锐博科技有限公司SichuanJiaruiboTecco.,ltdADD：四川省成都市二环路南四段51号莱蒙广场2栋6楼TEL：028-870720081背景及公司简介物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“TheInternetofthings”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。当前，物联网在很多领域都得到了研究和应用，如智能交通、机场监控、太湖水质监控、森林火险监控等。而在煤矿行业中，矿井环境恶劣，各种事故常有发生，因此，在矿井下建设物联网系统，对矿井下环境进行实时精密监测，对人员安全与位置进行精确定位，对于提高煤矿生产力水平，改善工作环境，有重大意义。智慧矿山是通信网和互联网在矿山行业的拓展应用和网络延伸，它利用物联网传感技术与智能传感器对矿山物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现矿山人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到矿山物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。四川佳锐博科技有限公司成立于2012年4月，注册资金200万元人民币。公司自成立开始专注于物联网技术综合应用解决方案的研究，并且与各地政府、运营商、设计院、系统集成商等各方机构达成战略合作，建立了多方合作模式，在西南区域大力推动物联网技术应用发展。随着智慧城市建设及住宅智能化理念普及，我们的产品和解决方案已经成功应用于第4页四川佳锐博科技有限公司SichuanJiaruiboTecco.,ltdADD：四川省成都市二环路南四段51号莱蒙广场2栋6楼TEL：028-87072008社会及个人家居生活中，成为物联网技术应用领域优秀的综合服务提供商。随着我国物联网的高速发展，佳锐博始终坚持以人为本，以市场为导向，已发展高新技术为先导，以振兴国家物联网产业为己任的原则，加大科研投入，加强市场投入力度，力争继续保持行业领先地位，秉承学习、进去、创新的企业精神，以极大的热情和能力，为推动物联网的发展贡献自己的智慧和力量。佳锐博科技主要提供以下几个领域的解决方案和产品：A、智能家居系统产品及综合解决方案；B、系统集成类项目解决方案设计及软硬件产品定制开发；C、物联网技术在行业中的功能性应用（如酒店、小区、敬老院、通信、矿井、农业、汽车、烟草等）。2矿山物联网技术应用分析2.1安全应用分析2.1.1我国矿山安全生产现状我国矿产资源丰富，劳动力廉价，在国际市场竞争中本应占有优势，但由于我国矿产储存条件复杂，特别是煤矿的自动化水平低，井下用人多，生产安全监控系统采用的技术比较落后，功能单一，再加上管理等因素，使得生产成本高，安全形势不容乐观。全国煤矿事故死亡人数居高不下，百万吨死亡率大大高于世界主要产煤国家平均水平，严重影响了煤炭工业的可持续发展和社会的稳定。2.1.2物联网在矿井安全生产中的必要性传统的矿山安全一直是将物理基础设施和信息基础设施分开。物联网技术的产生，却能够通过瓦斯、CO等各类传感器、电缆、电气机械设备、钢筋混凝土等等，所有这些将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，基于物联网络可以对矿井复杂环境下生产系统内的人员、机器、设备和基础设施实施更加实时有效的协同管理和控制。物联网概念为建立矿井安全生产与预警救援新体系提出了新的思路和方法。第5页四川佳锐博科技有限公司SichuanJiaruiboTecco.,ltdADD：四川省成都市二环路南四段51号莱蒙广场2栋6楼TEL：028-870720082.1.3矿井下安全生产物联网需求目前多数矿井装备有安全监控系统和人员定位系统，但监测、定位范围小，精度差，无法了解井下详细信息，为此，物联网技术的发展和产品，能够在兼容以上两套系统的基础上，实现如下功能：(1)定位功能，井下人员和车辆向系统发送位置信息，系统上位机可以得知矿工和井下矿车的位置；(2)环境参数采集功能，井下甲烷、氧气、二氧化碳、温度、湿度等环境参数，会严重影响整个矿井的生产安全，工人工作环境，因此，需要对井下的每个巷道进行环境监测，并把采集的数据上传至上位机分析记录；(3)数据传输功能，若矿井有一处发生矿难，井下矿工需及时知道信息，并规划逃生路线，同时还可与其他矿工和井上人员发送消息，相互交流；(4)系统有良好的扩展性和兼容性，便于增添新功能，如网络电话、网络监控摄像头等设备。根据以上功能对系统的要求，矿井下物联网系统需要在井下安装无线设备，无线信号范围覆盖井下大部分区域；每一名矿工均需携带终端，可以与无线设备进行通信，接入系统；矿车、采矿机等大型设备需要装备定位卡；还需一些环境参数采集终端，可以将采集的数据传至系统。与此同时，煤矿井下物联网还有其特殊的性能要求：在矿井下环境中，设备数量多，人员多，通信冲突情况时有发生，井下巷道距离长，拓扑结构复杂多变，地热效果明显，温度和湿度值较高，对网络可靠性要求高等。2.2生产与物流应用分析2.2.1我国矿井生产与物流现状（1）矿井下空间狭窄、巷道复杂、环境恶劣，却集中了供电、运输、通风、排水、采掘、支护等大量的大型机电设备。（2）矿产开采面临的是移动的生产环境，大量的设备需要跟随采掘的进度搬迁，生产企业的设备管理与运维水平普遍较低，导致效率低下，设备、材料损耗浪费现象严重，设备的定位与管理在煤矿企业目前是个空白。第6页四川佳锐博科技有限公司SichuanJiaruiboTecco.,ltdADD：四川省成都市二环路南四段51号莱蒙广场2栋6楼TEL：028-87072008（3）矿井在生产中使用大量的机车，我国开采设备定位主要以有线通信方式为主，对于有轨机车，目前采用最多的是定位继电器＋有线通信的方式的实现，由于技术、成本与现场安装环境的限制，定位继电器无法高密度大量安装，所以只能在道岔、车站等少数关键位置实现定位，机车运行途中的精确定位无法实现；对于矿区井上、井下的汽车，目前还没有成熟可靠的定位与管理系统。（4）在炸药的管理与使用方面，生产企业在日常的持续生产中需要大量使用炸药，许多恶性矿难的发生都与炸药的使用与管理的不当有关。而现有的炸药管理工作在生产企业内部还处于比较初级的登记领用状态，矿区内炸药运载车辆、火工人员下井放炮等均没有相应的管理技术手段。2.2.2物联网在矿井生产与物流中应用的技术方案2.2.2.1人员、设备定位与管理系统人员定位系统由主要标识卡、读卡器、网络传输系统、上位机与系统软件组成，标识卡由个人佩带，目前国内的生产企业大都已经安装了人员定位系统