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物联网与智能矿山蔬菜

发布时间:2020-10-24 19:00:14 编辑:笔名
物联网与智能矿山

  物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸,它利用感知技术与智能装置对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,实现人与物、物与物信息交互和无缝连接,达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。

  物联网是互联网与应用结合的必然结果,是人类生活、生产活动深入交流互动的产物。近些年,国际发达国家进一步将物联网引入工业实体建设,包括德国的“工业4.0”战略和美国的工业互联网。中国在2015年也提出了具有中国特色的“互联网+”与“中国制造2025”,即“互联网+各个传统行业”,通过网络与现代制造业深度融合,创造新的发展生态。“互联网+”的提出并非物联网概念的没落,恰恰相反,这种“传统行业+网络”结合的发展趋势,是人类生产活动和交流向一体化、扁平化深入的必然需求,正反映了物联网发展的必要性。“互联网+”的精髓在于通过深度认知与有机融合,在广泛发现、认知的基础上,用超出传统的想象力、整合能力创造出新的产业形态,而这种创新的基础正来自与物联网大至星云、小至细胞的泛在“感知”能力。物联网自身联通一切的特点决定了它在煤炭行业同样是适用的,而且有着切实的需求。

  当提到煤炭行业,人们的反应通常都是它是落后、危险的行业。而事实上,由于矿山开采需要面掩护了另一个旅的精确打击对瓦斯、冲击地压、突水、爆炸等多种破坏性灾害,加上深入地表数百至上千米的特殊环境,煤矿行业井下使用的各类设备、系统技术与安全标准都是高于地面同类产品的。当前矿山生产真正迫切需要做的是打通井下生产各个环节的联通关系,构建人、机器、环境的监测、控制、管理闭环。由于井下各系统生产厂商和建设时期不同,各个系统之间没有统一的通信协议和接入技术,系统之间的数据结构差异很大,呈现多源性和异构性;矿山生产活动又是始终处于一种随时间动态变化的复杂系统之中,所以反映其实际状态的各种数据,如果得不到有效集成,就只能形成彼此隔离的“信息孤岛”,更难以有效地为煤矿安全提供决策依据。

  物联网概念为建立煤矿安全生产与预警救援新体系提出了新的思路和方法。因此,有必要对煤矿复杂环境下物联协同网络关键技术开展研究,解决我国煤矿安全生产的重大问题。通过物联网络在矿井的应用,融合宽带无线技术和传感器技术,基于煤矿光纤冗余无线工业以太环网骨干网络,构建有线/无线混合结构的物联网系统,实现复杂环境下生产网络内的人员、机器、设备和基础设施的协同管理和控制,解决安全生产高效综采面的协同、煤矿井下重大灾害的预警和矿井灾害的有效搜索等迫切问题。

  矿山信息化本质上就是一个信息技术与矿山物理世界相融合的过程。矿山CPS在物联网的基础上,实现了信息与物理世界的深度嵌入,是矿山物联网发展的趋势。

信息物理系统(CPS)基本模型

  信息物理系统(CPS)是计算单元和物理对象在网络环境下的高度集成与交互的多维异构下一代智能系统,通过3C(computing、communication、control,通信、计算、控制)技术的有机融合与深度协作,实现大规模系统的实时感知、远程动态控制和信息处理服务。

  如果物联网的市场规模像人们所说的有上万亿元,那么,CPS的市场规模则难以计数,因为CPS涵盖了小到智能家庭网络,大到工业控制系统乃至智能交通系统等甚至的应用。更为重要的是,这种涵盖并不仅仅是将物与物简单地连在一起,而是要催生出众多具有计算、通信、控制、协同和自治性能的设备。“下一代工业将建立在CPS之上,随着CPS技术的发展和普及,使用计算机和网络实现功能扩展的物理设备无处不在,并将推动工业产品和技术的升级换代,极大地提高汽车、航空航天、国防、工业自动化、健康/医疗设备、重大基础设施等主要工业领域的竞争力。”何积丰表示,“CPS不仅会催生出新的工业,甚至会重新排列现有产业布局”。

  矿山信息化技术的发展有其自身的规律,是循序渐进的。单机自动化、综合自动化、矿山物联网均是矿山信息与物理系统相融合的过程在各个不同时期的表现特征。矿山CPS涵盖学科多、覆盖范围广,不仅会衍生出新的学科,还有可能重新排列现有的矿山研究知识架构,仍有许多方面需要仔细推敲和进一步深入研究。

  实际矿山的物理世界除机器设备外,涉及许多诸如矿压、地质、水文、瓦斯等不确定因素,腾讯和京东达成合作矿山信息化在很长一段时间里还需要人的参与。而综合自动化、感知矿山物联网等概念均缺乏一个信息世界与物理世界紧密融合的模型,因此,难以考虑物理世界的不确定因素、没有将人及其行为作为系统中的一个要素来考虑、没有对信息的可信度进行分析和处理、没有统一的时间概念、没有统一的信息采集与发布机制。因此,矿山信息化的发展必须要尽快引入CPS的理论,今后很长一段时间内煤矿自动化的发展方向。

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