感知矿山物联网愿景与发展趋势.pdf

第 4 2卷 第 9期 2 0 1 6年 9月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 9 S e p ．2 0 1 6 0“ ’ ‘ ◆“ i 科研成果 1 ⋯ ．⋯． ． ◆ ◆ 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 9 0 0 0 1 0 5 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 9 ． 0 0 1 姚建铨 ， 丁恩杰 ， 张申， 等． 感知矿山物联 网愿景与发展趋势E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 9 卜5 ． 感知矿山物联网愿景与发展趋势 姚 建铨 。 ， 丁恩 杰 。 ， 张 申“ 。 ， 王 刚h 。 1 ． 中国矿业大学 物联网 感知矿山 研究 中心，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ；2 ． 天津大学 ，天津3 0 0 0 7 2 ； 3 ． 矿山互联网应用技术 国家与地方联合工程实验室 ，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘 要 给 出了矿 山物联 网的 愿景 ， 即实现矿 山物与物 相连 ， 减 少甚 至 消除监 测盲 区 ， 运 用云计 算和 大数据 技 术提 取有 用的监 测信 息 ， 真 正 实现本 质 安全矿 山 ； 从技 术和 服务模 式 2个 方 面梳 理 了矿 山物联 网的发 展趋 势， 阐述 了雾计算技术 、 网络分形结构、 矿 山物体的本体描述与知识化 、 云计算与大数据技术等概念及其在矿 山物联 网 中的应 用与发展 ， 对 协 同工作 模 式和 购 买服 务模 式进 行 了展 望 。 关键词 矿 山物联 网；感知矿山；本质安全矿 山；雾计算；云计算；大数据；协同工作 ；购买服务 中图分类号 TD 6 7 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 9 0 2 1 0 0 6 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 9 0 2 ． 1 0 0 6 ． 0 0 1 ． h t mI Pr os p e c t o f p e r c e p t i o n mi ne i nt e r ne t o f t h i ng s a nd i t s de v e l o p me n t t r e nd YAO J i a n q u a n 一， DI NG En j i e 一， ZHANG S h e n 一， WANG Ga n g ， 。 1 ． I n t e r n e t o f Th i n g s Pe r c e p t i o n Mi n e Re s e a r c h Ce n t e r ，C h i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c h n o l o g y Xu z h o u 2 2 1 0 0 8 ，Ch i n a；2 ． Ti a n j i n Un i v e r s i t y，Ti a n j i n 3 0 0 0 7 2 ，Ch i n a ；3 ． S t a t e a n d L o c a l J o i n t En g i n e e r i n g L a b o r a t o r y o f Mi n e I n t e r n e t Ap p l i c a t i o n Te c h n o l o g y ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a Ab s t r a c t P r o s p e c t o f mi n e i n t e r n e t o f t h i n g s wa s g i v e n，wh i c h wa s r e a l i z i n g c o n n e c t i o n a mo n g o b j e c t s i n m i ne ，de c r e a s i ng e ve n e l i mi na t i ng mo ni t o r i n g b l i nd a r e a， a n d a d o pt i ng c o u l d c o mput i ng a n d bi g da t a t e c hno l og i e s t o g e t us e f ul m o ni t o r i n g i nf o r ma t i on， S O a s t o r e a l i z e i nt r i n s i c a l l y s a f e mi ne ． De v e l o pme n t t r e nd o f mi ne i nt e r n e t o f t hi n gs wa s s o r t e d ou t f r o m a s pe c t s o f t e c hn o l og i e s a n d s e r v i c e mod e． Co r r e s p o n d i n g c o n c e p t s we r e e x p o u n d e d i n c l u d i n g f o g c o mp u t i n g t e c h n o l o g y，n e t wo r k f r a c t a l s t r u c t u r e ， o n t o l o g y o f mi n e t h i n g s a n d i n t e l l e c t u a l i z a t i o n，c l o u d c o mp u t i n g a n d b i g d a t a t e c h n o l o g i e s a n d S O o n a s we l l a s t h e i r a pp l i c a t i o n a nd de ve l op m e nt i n mi ne i n t e r n e t o f t hi n gs ， a nd c o op e r a t i ve wor k i ng m o d e a nd b uy i ng s e r v i c e s m o de we r e e x pe c t e d． Ke y wo r d s mi ne i n t e r ne t o f t hi n gs；pe r c e p t i o n mi ne；i nt r i n s i c a l l y s a f e mi ne；f og c omp ut i ng；c l o ud c o m p ut i n g；b i g d a t a；c o op e r a t i ve wo r ki n g；b uy i ng s e r v i c e 0 引言 矿山 自动化 、 信息化经历了单机 自动化 、 矿山综 合 自动化及现在的感知矿 山物联 网， 其发展过程的 本质就是矿山信息技术与矿山物理世界相融合的过 程 ， 因此 ， 其发展趋势就是矿 山信息物理系统 Mi n e Cy b e r Ph y s i c a l S y s t e m ， MCP S MC P S发展的 大 背景就 是“ 互 联 网” 行 动计 划 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 7 1 3 ； 修回 日期 2 0 1 6 - 0 8 1 6 ； 责任编辑 李明 。 基金项目 国家重点基础研究发展计 划 9 7 3 计划 资助项 目 2 O 1 4 C B O 4 6 3 O 5 。 作者简介 姚 建铨 1 9 3 9 一 ， 男 ， 江苏无锡人 ， 教授 ， 博士研究生导师 ， 中国科学院院士 ， 中国矿业大学物联 网研究 中心主任 ， 多年从 事激光与非 线性光学频率变换技术的研究工作 ， 提出并发展了双轴 晶体最佳相位 匹配计 算方法 ， 完成国家 重点科技攻 关项 目、 国家高技术研 究发展计划 8 6 3计划 项 目、 国家重点基础研究发展计划 9 7 3计划 项 目、 国家 自然科学基金等数十项科研任务 。 2 工矿 自动化 2 0 1 6年第 4 2卷 和“ 中 国制 造 2 0 2 5 ” ， 更 直 接 点说 就 是 物 联 网 、 移 动 互联 网、 云计算 、 大数据等信息技术与现代制造业 、 现代化流程工业相结合 ， 将信息技术充分渗透到工 业 企业 及机 器设 备 的底 层 ， 使 得 工 业 生 产 的各 个 层 面 、 各个节点均具备信息交互 、 计算决策 、 行 为识别 及智能控制等功能 ， 真正实现信息系统与物理世界 的有机结合 。 矿 山综 合 自动化 已实 施 了十多 年 ， 初 步 实现 了矿 山 已有 各种 监 测 监控 系统 的 网络 化集 成 ， 实现 了数据 、 语音及视频传输的“ 三网合一” ， 实现了用统 一 的数据库来存储各种子系统 的数据 ， 具备进一步 提 升 为 矿 山 物 联 网 的 基 础 ， 但 是 与 “ 中 国 制 造 2 0 2 5 ” 、 “ 互 联 网 ” 及 “ 工 业 4 ． 0 ” 的发 展 要 求 相 比 ， 还有很 大 的差 距 。 因此 ， 有 必 要 对矿 山物 联 网发 展 趋势进行梳理 ， 以便洞悉矿山 自动化、 信息化技术的 发展 进程 ， 更好 地 为矿 山安全 生产 服务 。 1感知 矿 山物联 网愿 景 在矿 山去 产 能 的今 天 ， 矿 山 生产 已从原 来 的高 产 高效转 变 为安全 生产 ， 感 知 矿 山物 联 网 自然 也 以 保障矿山安全生产为 目标。 影 响矿 山安全 的最 主要 因素 是矿 山生产 过 程 中 存在 的许 多未 知 因 素 ， 或 者说 在 矿 山管 理 、 监 测 、 控 制 、 预警等过程中对象的不确定性 ， 比如人员行为的 不 规范性 、 设 备运 行环 境 的不确定 性 、 矿 山各种 灾害 源 的成 因及迁 徙 的随机 性 等 。这 些不 确定 性也 是矿 山生产 区别 于其他 工业 生产 过程 的最 重要 特征 。 多 年 来 ， 许 多矿 山安 全领 域 的 专 家学 者 都 在致 力 于研究 这 些影 响 矿 山安 全 的 不 确定 性 因素 ， 提 出 了一些 理论 与方 法 。如对 灾 害 源 的 不确 定 性 ， 参 考 文献[ 3 ] 提出了多场耦合的煤矿动力灾害研究方法 ， 参考文献E 4 ] 提出了多参量的灾 害评估分级预警方 法 ； 对于设备及生产环境 的不确定性 ， 比如煤岩分 界 ， 国内外 也进 行 了多 年 的研 究 ， 取 得 一 些 成 果 ； 对 于人 员 的不规 范行 为也有 一 些分 析研究 Ⅲ 6 ] 。遗憾 的是 ， 这些 研究 成果 基 本 还 停 留 在理 论 或 实 验 室 阶 段 ， 也 就是 说 ， 基 本是 在各 种 因素可 控 的环境下 去研 究诸 多非 确定 的 因素 。因此 ， 这 些研 究 成 果 很 难 应 用到 矿 山现场 。 在矿山实施 了十多年的综合 自动化系统实现了 矿山已有各种监测监控系统的网络化集成 ， 但是仍 然存在 感 知手段 传 统单一 、 缺 乏泛在 感 知 网络 、 不 够 开放等一系列 问题l 7 ] ， 也难 以解决 困扰矿山的不确 定性 因素 问题 。 矿 山物联 网 的 目标 是 实 现 矿 山物 与 物相 连 ， 各 个系统 通过 网络 实 现信 息 共 享 ， 减 少 甚 至 消 除监 测 盲 区 ， 运用 云计算 和大 数据 技术 ， 从 大量低 价值 信息 中提取 有用 信息 ， 使 矿 山物 理世 界 逐 步 从 不 透 明 向 透明过 渡 ， 使 矿 山 成 为真 正 的本 质 安全 矿 山 。要 实 现矿 山物联 网这 样 的愿 景 ， 必 然会 带 来 从 技 术 到 服 务模 式 的一系列 变化 。 2 技 术 发展趋 势 矿 山物 联 网 带来 的新技 术 很 多 ， 本文 只择 其要 点进 行叙 述 。 2 ． 1 雾计 算技 术 雾计算简单来说就是 比较底层的网络化计算 。 雾计算与云计算相 比更强调其实时性 。以瓦斯超限 断电为例 ， 煤矿安全规程 要求 当瓦斯监测仪监测 到 甲烷 超 限时 ， 应 立 即控 制 断 电 。然 而是 什 么原 因 造 成 的 甲烷 超 限是个 别 点还是 一个 区域 是 不是 干扰误报是不是瓦斯传感器失限等这些 问题都 难 以判 断 。尽管 煤 矿 安 全 规 程 规 定 “ 每 7 d必 须 对 甲烷 超 限断 电功能进 行 测试 ” ， 但也 难 以防止 瓦斯 传感器误报情况 的发生。利用雾计算 ， 可以将相邻 的几个 瓦斯 传感 器 和其他 相关传 感器 作 为信 息源来 判断各个瓦斯信息源的可信度 、 识别瓦斯超限区域 、 绘 制 瓦斯 场 的 分 布 、 给 出是 否 断 电 及 断 电 范 围 的 决 策 。 显 然 ， 类 似 这样 的底 层 计算 在 矿 山有 大 量 的需 求 。与云计 算相 比 ， 雾 计 算并 非 由性 能 强 大 的 服 务 器组 成 ， 而是 由更 为底层 的嵌 入式 系统 、 网络 及分 散 的异 构计算 资源 组成 。雾 计算 通过 强化 独立 节点 问 的局 部实 时交互 和 分布式 智 能 ， 使节 点具 备 自组织 、 自计 算 、 自反馈 的计 算功 能 ， 将 众 多的局 部应 用 的数 据处 理和 应用程 序 分 布 在 网络 边 缘 的本 地设 备 ， 而 非集 中在 数据 中心 ， 从 而 更 加 广 泛 地适 应 矿 山不 同 的应 用形 态和 服务 类型 。矿 山雾计 算 平 台在 矿 山物 联 网 中所 处 的位置 如 图 I 所 示 。雾 计算 平 台可 以通 过 软件定 义 网络 的方式 对不 同异 构 网络 的雾 计算 进 行调 度 、 配置 ， 也可 以实 现子 系统 的监测 控制 和 子系 统 间 的数 据级 计 算 与 协 调 。因 此 ， 矿 山雾 计 算 平 台 基本是 目前综合 自动化调度控制 中心的功能增强 ， 使其满足矿山内部 网络化计算的需求 。 图 1明确给 出 了雾 计 算 与 云 计算 的 区域 划 分 ， 基本 上 ， 在矿 山 内部 分 布在 网络 上 的 计算 为雾 计 算 范 畴 ， 往 上则 为云 计算 范畴 。 当然 ， 在 具体 应用 中可 能会有交叉 ， 并没有严格的分界 。简单地说 ， 云落到 2 0 1 6年 第 9期 姚 建铨 等 感知矿 山物 联 网愿景 与发展 趋 势 3 ’ 底层则为雾 ， 雾升到高层则为云 。 圆圆圜圆团圆囡圈圆圜 圜圜圜 ⋯ 圆圆圈圈圆圈 到 j塾u 医 L 到 图 i 矿 山雾计算平 台在矿山物联网 中所处 的位置 2 ． 2 网络 结构 扁平 化 与 网络 功 能分形 化 由于雾 计 算 的应 用 ， 在 网 络 的末 梢 就 已经 形 成 感知、 传输和应用计算三层信息结构， 雾计算又作为 矿山物联 网的信息感知层 而存在 ， 矿山物联 网也是 感知、 传输与应用计算 三层 ， 再往上 的物联网 ， 同样 具有 这样 的三层 结 构 。因此 ， 物联 网必 将 逐 步 呈 现 出自相似性的分形特征_ 8 ] 。 随着矿 山物联网技术 的发展 ， 矿 山实时监测数 据量急剧增长 ， 传统的 网络层次架构在 向全扁平化 的网络组 网方式转变 ， 以减轻骨干网的负荷 ， 这是网 络扁 平化 的趋 势 ] 。扁 平化 网络 架构 使得 矿 山工 业 控制更加精细化和智 能化 、 矿山各个监测监控系统 部署 趋 于分 布化 和边 缘 化 、 网络 的 自组 织 和 管 理 能 力进一步增强， 有利于满足今后矿 山物联 网在数据 量及 网络 实 时性等 方 面 的需 求 。 在矿 山物 联 网 网络结构 扁 平化 和 网络功 能分 形 化 同步发 展 的时刻 ， 网络 的功能 划分 、 实 时与非 实 时 任务 分配 、 网络 自适 应 能 力 、 自愈 与 可 靠性 、 网 络 的 稳定性等动态化网络管理 ， 以及如何保证动态的服 务质量等将成 为矿 山物联网需要重 点研 究 的关键 问题 。 2 ． 3矿 山物联 网 中物 的本 体描 述及 知识 化 矿 山物联 网是 具有 事件 感知 的多 系统 协 同和智 慧服务 的 自组织 和 自适应 的复杂监测监 控 网络 系 统 。许多矿山根据需要 已经建立了各种不同类型的 局部灾害监测系统 ， 但是 由于传感器类型及对 现象 的描述与表达各不相 同， 将监测信息进行汇集 和统 一 分析是一项富于挑战性的工作 。而本体是用来对 矿 山物联网中的数据 或事件 进行语义描述的一组 术语和概念口 ， 这种表达由概念、 概念之间的关系、 公理 、 函数及实例 5种元素组成 。已成功应用 的如 S e n s o r We b E n a b l e me n t S WE ， 其 是 开 放 地 理 空 间联 盟制定 的一套标 准 编码 和 网络 服务 ， S WE相关 标准可实现传感器注册、 传感任务或模 型的发现 、 处 理过 程 和 事件 观 测 ， 可 获 得观 测 流 ， 并 以发 布／ 订 阅 服务 的方式 实 现预警 预报 。该 方法 可用 于矿 山物联 网 系统 ， 实 现 系统 中事件 的知识 化描 述 与应用 。 参考文献[ 1 1 ] 针对矿山地质灾害监测预警和信 息共 享 问题 ， 提 出 了基 于 S e n s o r We b的 系统 架 构 ， 采用面向服务的方式构建 预警评估服务平 台， 对可 能发生 的地质灾害情况进行预警并提供预警服务 ， 可 满足政府 部 门和矿 山用 户 需求 。该 方 法理 论 上可 扩 展 、 推广应用 到全矿 山物联 网环境 中， 对矿 山灾 害 、 生产环境、 安全环境等进行全面的智能预警服务 。 2 ． 4 云计 算 与大数 据技 术 经 过 几 年 的讨 论 ， 对 于矿 山云 计算 应 用 已经 达 成共识_ 1 。2 ． 1节对云计算与雾计算的联系与区别 也作了论述 。矿山行业云计算平 台按照管理级别可 分 为 国家 、 省 、 集 团及 独立 第 三 方 的 云 ， 按功 能 可 划 分为专家云 、 灾害预警 云、 矿 山设备监测云等。“ 物 联网产生大数据 ， 大数据助力物联 网” 。有关云计算 与大数据在矿 山应用 已有一些文献进行 了讨论_ 1 ， 本文主要指出矿山云计算与大数据应用的 2 个特点。 1 矿 山云计 算、 大数据离不 开矿 山雾计算 。 雾计算平台的作用是改进或增强矿山调度控制中心 平 台的功能 ， 涵盖 底 层 信 息采 集 与 数 据级 信 息 融 合 的计算 。显然 ， 要做好矿山云计算和大数据分析 ， 雾 计 算是基 础 。而地 面许 多 云计算 系统 只需要 应用 现 场 有一 台能 上 网的计算 机 即可 ， 这 是有 很大 区别 的 。 也就是说 ， 普通云计算趋向于弱化现场设备的需求 ， 而矿山云计算需要强化底层设施的建设 。 2 矿 山云计算 、 大数 据的应 用需要 采矿 、 安 全 、 测量、 机电等大量专业人士的参与， 是更为专业化的 服务 。如何将这 些专 业 人士 研 究 的理论 、 方 法 、 模 型 综合运用 到云计算平 台中是实现矿 山云 的关键 。 3服务模 式 发展趋 势 3 ． 1 多专 业协 问工作模 式 矿 山综合 自动化 已实 现将 提 升 、 排 水 、 通 风 、 供 电、 选煤、 安全监测 、 工业 电视和语音通信等系统集 成在一个平台上。但是这些系统除共用统一传输平 台外 ， 并没有真正实现物与物相联 ， 各系统仍然是相 互独立的。而感知矿山物联网要实现矿山物与物相 连 ， 建设基于公共协议、 标准的平 台， 真正做到信息 的共享与数据推送。这就是矿 山物联 网特别强调的 4 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 结构性平 台与服务性平台的意义_ 1 。 有 了这样 的平台 ， 才能真正实现多专业协同工 作模式。矿山灾害预警 、 设备故障诊断等 ， 均需要采 矿 、 安全 、 地测、 水文、 监测监控、 机械 、 信息处理等多 学 科 的协 同工作 。只 有矿 山物 联 网平 台 ， 才 能让 各 学 科专 家在 同一 平 台上工作 ， 使 用 同样 的数 据 ， 面对 同一个矿山， 无需任何行政手段， 没有利益 冲突 ， 却 具有共同的 目的， 就是为矿 山的安全生产提供服务 。 在 物 联 网环 境 下 协 同工 作 方式 是 主 流 ， 最 大 的 赢 家 就是 矿 山企 业 。 3 ． 2购 买服务模 式 随着 协 同工作 模 式 的成 熟 应 用 ， 矿 山安 全 生产 必然会向购买服务的方面发展 。矿山各种系统将 由 自己建设 、 自己运行 、 自己维护的“ 三 自” 模式逐步向 购买 第三 方服务 的模 式转 变 _ 】 。 这要求矿山物联网必须为服务提供商或第三方 提供便利 ， 以方便将各种有特色的服务提供到物联 网中 。物 联 网的这 种 服 务 能 力 具有 很 强 的扩 展 性 ， 一 方面最大限度地保护 了用户 的投资 ， 更重要 的是 保证 矿 山物联 网真 正 成 为 一个 活 的 、 不 断发 展 的服 务性 网络 。 以基于云计算 的服务为例 ， 传统煤矿安全监测 监控 系统 均 以独立 形 态 运 行 于 某 矿 区 ， 存 在 以下 共 性 问题 1 矿 山设 备 主要 进 行 计 划 检 修 ， 检 修 过 程 往 往需要设备厂家的帮助， 无法满足按需检修要求 ， 降 低 了开 机率 。 2 安全监测监控 系统可 以对单参数 进行监 测 ， 但缺少专业化人才对煤矿灾害信号分析、 解读与 会 商 ， 无 法提 供有 效 的数据 挖掘 服务 ， 往往 需要 各 自 外请专家进行分析。 3 各级政府建立了大量监测 网络 ， 但 缺少对 数据的分析和评估 ， 需要专业机构提供信息服务。 4 从事矿 山灾害研究的专家大多在高校和研 究机构 ， 不可能长期在矿山工作 ， “ 外请专家” 的实现 难度和代价大。 5 缺乏 一个 让矿 山安全 生 产 相关 的各 方 面 专 业人员为矿 山提供专业化服务的平台与体系。 随着 中 国煤 矿 设 备 年 限不 断 加 长 ， 矿 井 开 采 深 度及 矿井 拓扑 复杂 度 不 断增 加 ， 矿 山灾 害 的形 势 越 来越严峻 ， 需要建设相应监测预警优化系统的煤矿 越来越多 ， 因此提供统一 的煤矿灾害预警服务 的需 求也 越来 越迫 切 。 灾 害预 警 信 息可 由签 约专 家 通 过远 程 云 平 台 ， 登 录矿 山数据 云服 务 中心 ， 对 煤矿 灾害 信号 分析 、 解 读与会商 。而外请专家 专家云 可直接利用高校、 机 械及 设备 生产 厂商 等专 业人 才资 源 ， 通 过签 约 ， 实 现长期合作 。 项 目服 务对 象 为各个 矿 山 、 各 大集 团 、 各 级政府 及其他 研究 机构 、 设 备或 系统 生产单 位等 。 各矿 区根据 自身需要 从矿 山云 服务 平 台购买 各 种矿 山云 服务 ， 包 括灾 害 预 警 、 通 风 网络 优化 、 设 备 健康诊 断 等 ， 以提高 安全 生产水 平 和效率 。 矿业 集 团通 过 购买 服务 ， 可对 集 团战略 发展 、 资 源整合与分配 、 产品营销 、 设备租赁管理 、 矿山运行 、 安全 、 环保等进行监督和管理 。 各级政府通过购买信息服务 ， 对矿山资源、 矿山 安全 进行 监督 管理 ， 并 为正确 决策 提供 有力 保 障 。 其 他研 究 机 构 、 设备 或 系 统 生产 单 位 可 订购 测 试 、 加工 服务 ， 并 可 针 对 某 一 专 门问 题 开 展 合 作 研 究 。所 有服务 均 可按服 务 内容 、 服 务期 限购 买 ， 更 容 易满足不同客户需求 。 传 统矿 山物联 网示 范工 程根 据矿 山 自动化 程度 进 行改 造所 需 的费 用较 大 ， 而 且 不 提 供 数 据深 度 分 析 功能 。云服务 每 年所 需 要 的 服 务 经 费大 大 降 低 ， 并 且节 约 了矿 山专人维 护 成本 。因此 购买 矿 山云服 务 的投资比传统的单点独立建设系统大为缩减 ， 对 矿 井来 说更 具有 吸引 力 。 因此 ， 矿 山服 务 模 式 的开 展和变化是矿山信息化技术发展 的重要趋势之一。 4结 语 矿 山物 联 网技 术 的 发展 是 一个 长 期 的 历程 ， 正 如“ 中国制 造 2 0 2 5 ” 一样 ， 会 带来 矿 山 信息 技 术 的 变 革 。但 是矿 山物 联 网技术 的实 施 需 要逐 步 推进 ， 矿 山物联网技术体系规范矿 山物联 网技术 的实施要 件 ， 并会 随着矿 山物 联 网技 术 发 展 渐 次 升级 。其 目 的就是引导矿山物联 网技术沿着正确的道路发展 ， 在推 动创 新发 展 的前 提 下 ， 最 大 限 度地 保 护 用 户 投 资 的延续 性 ， 为 最终 实 现 矿 山 安 全生 产 、 无 人 化 少 人化 的智慧矿 山做 出应 有 贡献 。 参考文献 [1 ] 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 3 ． 工矿 自动 化 ，2 O 1 0 ， 3 6 1 0 1 0 4 1 0 8 ． [2 ] 张 申，赵小 虎． 论感知矿 山物 联网与矿 山综合 自动 化 [ J ] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 1 2 ， 4 0 1 8 3 8 6 ． [3 ] 刘东 ， 许江 ， 尹光 志， 等． 多场耦合煤矿动力灾 害大型 模拟试验系统研制与应用 [ J ] ． 岩石力学 与工 程学报 ， 2 0 1 3，3 2 5 9 6 6 9 7 5 ． [4] 罗浩 ， 潘一 山，肖晓春 ， 等． 矿 山动力灾 害多参 量危 险 性评价及 分 级 预警 [ J ] ． 中 国安 全科 学 学 报 ，2 0 1 3 ， 2 3 1 1 85 90 ． 第 4 2卷 第 9期 2 O 1 6年 9月 Vo 1 ． 4 2 NO． 9 S e p ．2 01 6 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 9 0 0 0 5 0 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ i ． i s s n 。 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 。 0 9 ． 0 0 2 杨炳文，付文俊 ， 刘志强． 竖井掘进机控制系统设计[ J ] ． 工矿 自动化， 2 0 1 6 ， 4 2 9 5 - 8 ． 竖井掘进机控制系统设计 杨 炳 文 ， 付 文 俊 。 ， 刘 志 强 。 1 ． 天地 科技 建井 研 究院 ， 北 京 1 0 0 0 1 3 ； 2 ． 北京 中煤 矿 山工程有 限公 司 ， 北京 1 0 0 0 1 3 摘要 为保证竖井掘进机稳定、 可靠运行 ， 设计 了一种基 于 P L C的竖井掘进机控制 系统 ， 介绍 了系统组 成 、 工作原 理 及软硬 件 设计 方案 。该 系统 采 用 2组 P L C， 根 据 工作 模 式控 制 相 关 油泵 、 刀盘 旋 转 电动机 及推 进 支撑油缸等 ， 并将状 态参数上传给本地操作平台及远程控制计算机进行显示 。实际应用表明， 该 系统运行 状 况 良好 。 关键 词 竖 井掘 进 机 ；P L C控 制 ；刀盘 旋转 驱动 ；液压推 进及 支撑 中 图分 类 号 TD 6 3 1 文献标 志 码 A 网络 出版 时 问 2 0 1 6 0 9 0 2 1 0 0 7 网络 出 版地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 9 0 2 ． 1 0 0 7 ． 0 0 2 ． h t ml De s i gn o f s ha f t b o r i n g ma c h i ne c o n t r o l s y s t e m YANG Bi n g we n 一， FU W e n j u n 一， LI U Zh i q i a n g 1 ． I n s t i t u t e o f Mi n e Co n s t r u c t i o n ，Ti a n d i S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y Co ． ，Lt d ． ，Be i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，Ch i n a ； 2 ． Be i j i n g Ch i n a Co a l Mi n e En g i n e e r i n g Co ． ，Lt d ． ，Be i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，Ch i n a Ab s t r a c t I n o r de r t o e n s u r e s t a bl e a nd r e l i a bl e o pe r a t i on o f s h a f t bo r i ng ma c hi n e， a n s h a f t bo r i n g ma c h i n e c o n t r o l s y s t e m b a s e d o n PLC wa s d e s i g n e d，a n d c o mp o s i t i o n，wo r k i n g p r i n c i p l e a n d s o f t wa r e a n d h a r d wa r e d e s i g n s c h e me s we r e i n t r o d u c e d．Th e s y s t e m u s e s t wo P LC u n i t s t o c o n t r o l c o r r e s p o n d i n g o i l pump，c ut t i ng ba r r o t a t i n g m o t or a nd p us hi n g a nd s up po r t i n g c y l i nd e r a c c o r di n g t o wo r ki n g mod e，a nd u p l o a d s s t a t e p a r a me t e r s t o l o c a l o p e r a t i o n p l a t f o r m o r r e mo t e c o n t r o l l i n g c o mp u t e r f o r d i s p l a y．Th e p r a c t i c a l a pp l i c a t i o n s ho ws t h a t t he s y s t e m r un s we l 1 ． Ke y wo r ds s ha f t bo r i ng ma c hi ne；PLC c o nt r o l ；c u t t i ng ba r r o t a t i n g d r i vi ng；hy dr a u l i c p us hi n g a nd s up po r t i n g 收稿 日期 2 0 1 6 0 3 1 1 ； 修回 日期 2 0 1 6 0 7 - 2 2 ； 责任编辑 李明 。 基 金项目 国家高技术研究 发展计划 8 6 3 计划 资助项 目 2 0 1 2 AA0 6 A4 0 3 。 作者简介 杨炳文 1 9 8 4 一 ， 男 ， 山东烟台人 ， 硕士研究 生， 研究方 向为煤矿建设技术装备 ， E ma i l y a n g b i n g we n b b s 1 6 3 ． c o m。 [ 5] [6] [7] [ 8] [ 9] E l O ] 吴婕萍 ， 李 国辉． 煤岩界 面 自动识别 技术发展 现状及 其趋势[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 1 2 4 4 4 9 ． 宛 良军． 矿 山企业 管理 者安 全 行为 分析 E J ] ． 低碳 世 界 ，2 0 1 4 1 7 1 6 2 1 6 3 ． 张申． 煤 矿 自动化 发展 趋势 [ J ] ． 工 矿 自动化 ，2 0 1 3 ， 3 9 2 2 7 3 3 ． 王江涛 ，杨建梅． 复杂 网络 的分 形研究 方法综述 [ J ] ． 复杂系统与复杂性科学 ， 2 0 1 3 ，1 0 4 1 - 7 ． 徐峰 ， 严 学强． 移 动 网络 扁平 化架 构探讨 [ J ] ． 电信科 学 ，2 01 0 ，2 6 7 4 3 4 9 ． 郭立群 ， 王欣滔 ，王笑赤 ， 等． 海啸早期预警系统 的一 种本体式表达[ J ] ． 测绘 与 空 间地 理信 息 ，2 0 1 4 7 5 一 l 0． 蒋锐 ， 宋焕斌 ， 朱杰勇． 基 于 S e n s o r We b的矿 山地质 灾害监测预警[ J ] ． 金属矿 山 ， 2 0 1 0 9 1 6 2 1 6 5 ． 张 申， 刘鹏 ， 张彭． 感 知矿 山物联 网云计 算应 用探 索 [ J ] ． 煤炭科学技术， 2 0 1 2 ， 4 0 9 7 2 7 5 ． 马小平 ， 胡延军 ， 缪燕子． 物联网 、 大数据及云计算技