煤矿物联网研究现状及发展趋势.pdf

第 4 1卷 第 5 期 2 0 1 5年 5月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o m a t i on Vo 1 ． 4 1 No ． 5 M a y 2 0 1 5 ◆ ◆ ； 科研成果 _ ◆． ．⋯．1 ．I ．’ 文章 编号 I 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 5 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 5 ． 0 5 ． 0 0 1 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 ， 2 0 1 5 ， 4 1 4 1 - 5 ． 煤矿物联网研究现状及发展趋势 丁恩 杰 ， 赵 志凯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 ． 矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室 ， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘 要 阐述 了国 内外 煤矿 物联 网的一 些概 念及 发展 历 史 ， 分 别从 系统 架 构 、 感 知层 、 传输 层 、 应 用层及 工 程 应 用 方 面总 结 了国 内外煤矿 物 联 网研 究现 状 ； 指 出 目前煤 矿 物联 网研 究存 在 的 主要 问题 为缺 乏低 功 耗 智 能传 感 器及 装置 、 矿 井环 境 能量捕 获技 术 、 数 据 与 网络 安 全方 法 、 公 共服 务 平 台以及 煤矿 物联 网相 关标 准 ； 从 嵌 入 式 智能 信 息传 感技 术 、 基 于大数 据 的矿 山安 全 生产 云服务 平 台、 安 全 性方 面探讨 了煤矿 物联 网可 能 的发 展 方 向。 关键 词 煤 矿物 联 网 ；感知 矿 山 ；智 能传 感 器 ；能量捕 获 ；云平 台；物联 网安全 中图分 类号 TD 6 7 文献 标志 码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 0 4 3 0 0 8 2 7 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． 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 5 0 4 3 0 ． 0 8 2 7 ． 0 0 1 ． h t ml Re s e a r c h a d v a nc e s a nd p r o s pe c t s o f mi ne I nt e r ne t o f Th i n gs DI NG En j i e 一． ZHAO Z h i k a i 。 1 ． I n t e r n e t o f Th i n g s P e r c e p t i o n M i n e Re s e a r c h Ce n t e r ，Ch 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 ．Na t i o n a l a n d Lo c a l J o i n t En g i n e e r i n g La b o r a t o r y o f 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 o n M i n e ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8 ，Ch i n a Ab s t r a c t C o n c e p t s a n d d e v e l o p me n t h i s t o r y o f d o me s t i c a n d f o r e i g n mi n e I n t e r n e t o f Th i n g s 1 o T we r e i nt r o du c e d，t h e n r e s e a r c h s t a t e s o f mi ne I oT we r e s umma r i z e d f r om a s pe c t s o f s ys t e m a r c h i t e c t u r e ， pe r c e p t i o n l a y e r ，t r a n s p or t l a ye r ，a p pl i c a t i o n l a ye r a n d e n gi n e e r i n g a pp l i c a t i o n．M a i n p r ob l e m s e xi s t i n g i n c ur r e n t r e s e a r c h o f mi ne l oT we r e po i n t e d ou t ，n a m e l y l a c ki ng i nt e l l i ge nt s e ns o r o r de v i c e wi t h l o w e ne r g y c o ns umpt i o n，e n vi r onme n t a l e ne r gy c a p t ur i n g t e c hn ol o gy o f mi ne， d a t a a n d ne t wo r k s e c u r i t y me t h od， p u b l i c s e r v i c e p l a t f o r m a n d s t a n d a r d s a b o u t mi n e I o T．S o me p o s s i b l e d e v e l o p me n t d i r e c t i o n s o f mi n e I o T we r e p r o b e d o n f r o m a s p e c t s o f e mb e d d e d i n t e l l i g e n t i n f o r ma t i o n s e n s i n g t e c h n o l o g y ， c l o u d s e r v i c e pl a t f or m o f m i ne s a f e t y p r od uc t i o n ba s e d o n b i g d a t a a nd s e c u r i t y． Ke y wo r dsmi ne I n t e r ne t o f Th i ngs ； pe r c e p t i o n mi ne； i n t e l l i g e nt s e n s o r； e ne r g y c a pt ur e； c l ou d pl a t f or m ；I o T s e c ur i t y 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 1 9 ； 修回 日期 2 0 1 5 - 0 1 3 0 ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 “ 十二五” 国家科技 支撑计 划项 目 2 0 1 2 B AH1 2 B 0 0 ； 江苏省 自然科学基 金青 年基金项 目 B K2 0 1 4 0 2 1 6 ； 中央高校基 本科研 业务费 专项资金项 目 2 0 1 4 QNB 4 5 ； 江苏省博 士后科 研资助计划项 目 1 4 0 2 0 5 9 C ； 中国矿业大学第六批“ 启航计划” 项 目 [ 2 0 1 3 1 9 。 作者简介 丁恩杰 1 9 6 2 ～ ， 男 ， 山东 青岛人 ， 教授， 博士 ， 博 士研究 生导师 ， 研 究方 向为监测监 控与现 场总线 、 信号处 理、 物联 网， E ma i l e n j i e d c umt ． e d u． c n。 2 工矿 自动 化 2 0 1 5年 第 4 1卷 0 引言 物 联 网从 1 9 9 5年提 出理 念 至今 已经 发 展 了近 2 0年 。2 0 0 9年至 今是 物联 网技术 高速 发展 的年 代 ， 特别 是 2 0 1 4年 ， 世界物 联 网从研究 与 发 明阶段转 为 市 场推 广应 用 阶段 。据 I D C I n t e r n e t D a t a C e n t e r ， 互 联 网数据 中心 预测 ， 到 2 0 2 0年 世 界上 与 网络 相 连 的智 能装 置 的数量将 达 到 2 6 0 亿 不 包 括 P C s 、 平 板 电脑 和智 能 电话 ， 物联 网产 品与服 务 的市场增 加 值可达 1 9 0 0 0 亿口 ] 。从 2 o世纪 9 0年代 至今 ， 煤矿 自动化先后经历了单机 自动化、 综合 自动化 和煤矿 物 联 网 3个 阶段 的发展 。虽 然物 联 网技术在 煤矿 行 业 的研 究 与应用 已经取 得 了一 定 成果 ， 但 是 国 内外 关 于煤 矿物 联 网没 有一 个 统 一 的定义 ， 很 多概 念 与 煤 矿物 联 网相混 淆 。在 国 内 ， 使 用 较 多 的概 念 有 数 字 矿 山 、 感知 矿 山 、 智能 矿 山 、 智慧 矿 山 、 煤矿 物联 网 等 。在国外 ， 多以煤矿无线传感网络为主。在中国， 吴 立新 等 较 早 提 出 了数 字 矿 山的 概 念 。实 际 上 该概念与信息化矿山、 矿山综合 自动化等概念趋于 一 致 。张 申等 剐 比较 全 面 地 给 出 了感 知 矿 山 的定 义 ， 指出感知矿山是在综合了上述概念基础上 ， 更加 具 体 、 全 面 、 动 态 、 详 尽 地 描述 真 实 矿 山 。从对 矿 山 的描述层次上来说 ， 煤矿物联 网是融合了真实物理 矿 山、 数字矿山和虚拟信息矿 山三者为一体的综合 体 ， 如 图 1 所 示 。 图 1 煤矿物联网 1煤矿 物联 网研 究现 状 近 些 年 ， 国 内外 相 关科 研 人 员针 对 物联 网技 术 在煤 矿领 域 的应用 做 了很 多研 究 ， 并取 得 了一 定 成 果 。下面分别从体系架构 、 感知层、 传输层 、 应用层 及 工程应 用 方面 ， 对 煤 矿 物联 网 的 国 内外 研 究 现 状 进 行 总结 。 1 ． 1 国 内煤矿 物联 网研 究现状 在体系架构研 究方面， 吴立新等l_ 4 指 出应利用 物 联 网技术 建设 数 字 矿 山集 成 平 台 、 矿 山 自动化 系 统 、 井下 精 确定位 与 导 航 系 统 以及 采 矿 环境 的智 能 感知系统。张申等 提出感知矿山建设 的核心问题 为“ 3 个 感知 ” 感 知矿 山灾 害风 险 ， 实 现各 种 灾 害事 故 的预 警预 报 ； 感 知矿 工周 围安全 环境 ， 实 现主动 式 安全保障 ； 感知矿山设备工作健康状况 ， 实现预知维 修 。张 申等 在分 析 煤 矿 综 合 自动 化 的 基 础 上 ， 提 出采用 物联 网技术 及其 平 台性来 实现 矿 山物理 世界 的实时 控制 、 精确 管理 和科 学决策 ， 指 出矿 山物联 网 是 一种 开放 式平 台 ， 且 该平 台体 现 在 结 构性 平 台和 服 务性 平 台 2个 方 面 。解 海 东 等 叩在 分 析 智 能 矿 山建设 现状 的基 础 上 ， 提 出 了一 种 基 于 物 联 网 的 5 层 智能 矿 山体系 架 构方 案 ， 并 提 出 了基 于该 架 构 的 智 能矿 山应 用体 系 ， 指 出该 体 系可 用 于 指导 煤 矿 企 业建设矿山物联 网系统 。张科 利等l l 提 出了智能 生产系统概念， 在物联网技术的基础上 ， 提出了一个 弹性的智能生产 系统 。张长江 等 指 出将物联 网 技 术应 用 到矿 山 ， 可 以实现 矿井 的全 面感知 、 智 能控 制和综合管理， 并能较好地消除矿 山企业存在的“ 信 息 孤 岛” 现象 。孙 彦景 等口 提 出构建 动 态 感知 煤 矿 灾 害状 况 、 设 备健 康状 态 、 人 员安 全环境 的煤 矿安 全 生 产物 联协 同 网络系统 。 在感知层研究方面， 丁恩杰等口 4 ] 研制 了具有矿 工 定位 、 周 围环境 信 息 感知 及 双 向通 信 功 能 的智 能 信息终端。王继水等u 针对矿山实际需求 ， 应用物 联 网技 术 ， 通 过建 立基 于 Z i g B e e 技 术 的无 线 传感 器 网络 ， 实现 矿 山环 境 的在 线 实 时 监 测 。李 继 云 、 张春辉 口 分 别 就矿 山物 联 网节 点 和 数 据 采 集 终 端 进 行 了研究 和设 计 ， 对 矿 山 物联 网硬 件 设 备 的开 发 和设计 有一 定 的参考 和指 导作用 。 在 传输 层研 究方 面 ， 邵 国强l 1 胡针对 常 用 的矿 井 Wi F i 通 信 系统 、 人员定 位 系统均 采用 独 立 布 网方 式 而存在 重 复 布 网 的 问 题 ， 提 出 了 一 种 将 wi F i和 R F I D R a d i o F r e q u e n c y I d e n t i f i c a t i o n ， 射 频识 别 相 结合的一体化矿用无线通信及人员定位管理系统设 计方案。孙彦景等口 9 _ 设计 了基于物联 网的安全信 息 系统模 型 ， 并 研 发 了适 用 于 煤 矿环 境 的综 合 接入 网卡及环 网 防爆 交 换 机 。太 平 l 2 叩研 究 了矿 山 物联 网的服务 质量 框架 ， 用来 解 决 矿 山 物联 网业 务 服 务 质 量保 障 问题 。 在应 用层研 究 方面 ， 赵 安新 等 设计 了一 套 基 于 物联 网技术 的矿 山机 电设 备远程 在线 实 时监测 和 故 障诊 断平 台 ， 使 其 在保 障企 业 安 全 生产 中发 挥 重 要作用 。陈铎等_ 2 提 出了一种基于矿山物联 网的 设 备动 态 管 理 系统 设 计 方 案 。赵 志 军 等 指 出 了 物联网规模化运用中的关键技术， 并给出了利用智 能信息 处理 理论 的煤 矿物 联 网架 构设 计方 案 。 在 工程 应用 方 面 ， 夹河 煤矿 、 霍 尔辛赫 煤矿 应用 物联 网技 术 构 建 井 下 通 风 、 排 水 、 应 急 救 援 j 大 系 统 ， 实现 煤矿 生产 的掘进 、 采煤 、 运输 、 供 电的无 人化 2 0 1 5年 第 5期 丁 恩杰 等 煤 矿 物联 网研 究现 状及 发展 趋势 3 或 少 人 化 作 业 ， 从 而 形 成 新 型 煤 矿 安 全 技 术 体 系口 。神 华 宁煤集 团将 物 联 网技术 应 用 于数 字 化 矿 山建设 中 ， 并对 物 联 网技 术 的 应 用 成 效 进 行 了 论 述 ， 同时提出了神华 宁煤集 团物联 网技术应用研究 的新 方 向 。 1 ． 2 国外 煤矿 物联 网研 究现状 国外 对 物联 网 的应 用 研 究起 步 较 早 ， 其 取 得 的 研 究成 果 较为 丰富 ， 一 些技 术 也 成 功地 应 用 到 了煤 矿 行业 。在 2 0世纪 末 ， 加拿 大 国 际镍 公 司 的研究 员 针对煤矿地下采矿设备 的遥控指挥 问题 ， 研究并设 计 了一 种 获取 地下 数据 的装 置 ， 实 现对 矿井 挖掘 、 运 输等活动的远程控制 。美 国加州 大学伯克利分 校 的 L ． D o h e r t y等_ 2 。 针对煤矿 物联 网系统 中人员 定位问题 ， 通过研究提 出了凸规划定位算法 ， 该算法 通过将节点定位问题转化为凸约束优化 问题来计算 位置坐标 ， 定位精确度较 高。澳大利亚工业研究所 利用 虚拟 建模 语 言提 出 了“ 矿井 数 据 四维 可视 化” 概 念 ， 并 开发 了一个 矿井 四维可 视化 平 台 ， 实 现 了矿井 地球物理 、 地质等数据的图片化展示， 进而形成了矿 山的 虚拟 环 境l_ 2 。J ． Ra b a e y等 C s o ] 在 2 0 0 2年 针 对 物联 网 R F I D 技 术 中 的定 位 问 题 ， 提 出 了 Ro b u s t P o s i t i o n节点定位算法 ， 通过 引入 置信度来提高定 位精确性 ， 但该算法在系统实际应用 中需要较长 的 覆 盖 时 间 。 在基础理论和关键技术方面 ， 在无线传感器节 点的微型化 、 低功耗设计 、 网络组织 、 数据处理与 管 理 以及 网络 应 用 等 方 面 取 得 了 许 多 重 要 的 研 究 成 果 。如 Du s t Ne t wo r k s和 Cr o s s b o w Te c h n o l o g i e s 等公司的智能尘埃 、 Mo t e及 Mi c a系列节点 已经产 品化 川。加 州 大 学 研 发 的 T i n y OS嵌 入 式 系 统 专 门面向无线传感器网络 ， 其代码量小 ， 模块化好 ， 可 满足数据采集 、 网络通信等功能__ 3 。 近年 来 ， 国外 煤矿 井下 无 线通 信也 有很 大发 展 ， 如加拿 大 、 美 国 、 德 国 、 澳 大 利 亚 等 产煤 大 国都 对 井 下无线通信进行了深入研究 ， 基本 上都实现 了井下 无线通信 。大多数矿业公司都在积极研究现代化 的 无线通信系统 ， 如超低频透地系统 、 小灵通通信系统 等_ 3 。美 国宾 汉 顿 大 学 计 算 机 系统 研 究 室 通 过 对 物 联 网接 口协议 的研究 ， 在 2 0 0 5年 前后 分别 提 出 了 物 联 网 中的各类 协 议 标 准 ， 进 而规 范 了物 联 网设 计 的相关 标 准 。 2 煤 矿物 联 网存在 的问题 国内外 在煤 矿 物联 网理 论 和应用 方 面都 取得 了 一 定 的成果 ， 形成 了关 于感知矿 山建设的应用理论 模 型 ， 构 建 了感 知 矿 山 的 开 放性 模 型 。对 构 建 感 知 矿 山各 层次 所采 用 的关键 技术 和模 型 也形 成 了系统 的研究 论述 ， 并 在一 些煤 矿进 行 了示 范应用 ， 取得 了 不错的效果 。然而 ， 煤 矿物联 网的理论技术还存在 很 多 问题值 得 进一 步研 究 。 1 缺 乏低功 耗 智能传 感 器 及装 置 。高 能效 是 煤矿物联网传感器与装置设计的必要条件 。矿山现 有传感器以有线供电、 传输为主， 其体积及功耗大 ， 移动 、 维护 困难 。传 感 器 的低 功 耗 技 术 一 直 是研 究 的重 点 ， 已取 得 了一 定 进展 ， 如 中 国矿 业 大学 物联 网 感 知矿 山 研 究 中心 开发 的 ME MS Mi c r o E l e c t r o - Me c h a n i c a l S y s t e m， 微 机电系统 瓦斯传感器功 耗 可降低 3 o 以上 。智能装置基本 功能组件 通信与 处理单元 的能耗在 1 0 a内预计为 目前 的 1 ～ 1 o ％， 可采用能量捕获组件为连续运行 的物联网装 置 供 电 。 。 2 缺乏矿井环境能量捕获技术。煤矿井下存 在 很多 可利用 的能量 ， 如 矿井通 风产 生 的风 能 ， 带 式 输送 机 、 采煤 机 等产 生 的动 能 等 。如 果 能 够 捕 获 这 些能量 ， 就可为煤矿物联网传感器节点充 电。 目前 ， 煤矿 物联 网还 没有 比较 成熟 的能 量 捕 获 技 术 ， 其 他 行业物联 网中有一些研究成果可供参考 ， 如智能家 居已使用太阳能 、 温度差和开关振动 等能量为一些 传感器节点充电。振动能量采集装置的能量密度在 1 0 a内有望 从 1 0／ W／ g提 升 到 3 O W／ g ， 频 率响 应 范围加大 ， 可做到 即插 即用__ 3 ， 有望解决煤矿采 掘 工作面智能装置的供电问题 。 3 缺 乏数 据 与 网络安 全方 法 。随 着煤 矿 物 联 网技术的不断发展， 与 当前互联 网一样 ， 都会存在安 全漏洞。安全方面不容许存在弱点 。煤矿物联 网要 得 到广泛应用 ， 就需要获得企 业、 政府 和用户 的认 可 ， 但不安全的网络数据环境无法得到认 可。同时 由于物联 网改变 了 物物 相联 的关 系 ， 数 据 的不 安 全 性可能会为企业带来巨大的经济损失。不安全的网 络、 不保护个人隐私的网络是不可能得到推广的。 4 缺乏 公共 服务 平 台 。煤矿 物 联 网最 终会 形 成真实物理矿山、 数 字矿山和虚拟信息矿山的三者 合一 ， 形成一个由智能传感器、 智能装备与矿山智能 环境组成的 we b服务平台。但 目前大多数 的煤 矿 物联 网应 用 主要是 垂 直 型 的应 用 ， 局 限在 某个 企 业 内部 ， 属于企业信息化应用。随着网络相联物 的增 加 ， 数据的种类及数量将大幅增加 。只有形成公共 服务平 台， 采用大数据及云计算技术 ， 才能有效地处 理海量 的数据及产生的应用服务 。 5 缺乏煤矿物联网相关标准 。随着煤矿物联 网技术 的发 展 ， 矿 山物 联 网 、 矿 业 集 团物 联 网 、 省 级 矿 山物 联 网和 国家 矿 山 物 联 网将 得 到 大 量应 用 ， 若 4 工矿 自动化 2 0 1 5年 第 4 1卷 要增加煤矿物联 网的可扩展性 ， 使更多的信息可以 共 享 、 物 物互 动 ， 煤矿 物联 网标准 是核 心 问题 。 3煤 矿物联 网可能 的发展 方 向 习近平 总书 记在 推动 能源生 产 和消费 革命 的讲 话 中 明确指 出 ， 要 立足 国 内多元供 应保 安全 ， 大 力推 进煤 炭 清洁 高效 利 用 ， 着 力 发 展非 煤 能 源 。煤 炭 行 业的发展也将面临革命性 的转变 ， 将 由资源限制型 向生态环境友好型发展 ， 由传统开采方式向多元科 学开采发展 ， 由单一煤炭生产 向煤炭综合利用方 向 发展 。煤 矿物 联 网的发 展也将 随 着煤炭 行业 的发 展 变革而在矿山得到广泛应用 。从技术发展的模式来 看 ， 物联 网技 术 的发 展将 呈 现 多 种 技 术 聚合 发 展 的 模式 ， 如云计算 、 大数 据 与 物 联 网 的 聚合 发 展 ， 并 在 聚合 发 展 中出现新 的需 求 、 新 的研 究 与发 明 、 新 的市 场份 额 。煤矿 物联 网主要涉 及 3类技术 的发展 。 1 嵌入式智能信息传感技术。针对矿山有限 空 间 中的高效 智 能化 环 境 感 知 ， 着 重研 究嵌 入 式 智 能信息感知技术 ， 从而智能获取与矿山装备运行相 关的语义数据 。通过在井下环境中嵌入多种感知、 计算设备 ， 形成 智能环境 。嵌入式智能信息感知装 置能 够根 据 上下 文识别 煤矿 开采 设备 的状 态 、 频 率 、 声音等有效信息 ， 进而判断设备的运行状况 ， 以提高 设备的开采效率和运行保障能力 。该方面主要涉及 新材 料 、 新型传 感 器 、 微 电子 技术 、 语 义互操 作 、 嵌 入 式 软件 和操 作 系统 、 M2 M、 低功 耗 网络 与通 信 、 能量 捕 获等 技术 。 2 基 于 大 数据 的矿 山安 全 生 产 云 服 务 平 台。 研究基于大数据时空行为分析等技术 ， 提供高可靠、 高扩展 、 高存取性能的多矿 山大数据存储模式 。基 于 大数 据分 析 的矿 山灾 害 孕 育 、 演 化 及 突 发 的全 过 程 反演 ， 实现 矿 山安全 生产 环境 的“ 透 明化 ” ， 在 煤矿 灾 害 的早期 发现 与预 防领 域实 现突破 。通 过构 建 的 基于云计算的统一服务平 台， 实现矿 山安全生产信 息 的跨 区域 实 时远程 监测 与共 享服 务 。该 方 面主要 涉 及云 计算 包 括雾 或 微 云 、 大数 据 与 物 联 网 的 聚 合 、 数 据发 现与 搜索 等技 术 。 3 安全 性 。如何解 决煤 矿 物联 网的安 全 与 隐 私保 护 问题 ， 是 物联 网发 展进程 中重要兼 必要 环节 。 该 方 面 主要 涉及 传 感 器 网络 安 全 、 R F I D 安 全 、 核 心 网安全、 移动通信接人安全 、 无线接入安全、 数据处 理安 全 、 数据存 储 安全 、 云安 全 、 安 全管理 等 技术 。 4 结语 中 国经济 目前 已进入 转 型 阶段 ， 从 追求 G DP转 变 为可持 续 的科 学 发展 。煤 炭行业 必 须走科 学发 展 的道路 ， 由单纯追求产量 的粗放式开发转变为安全 、 高效 、 绿 色的科 学 开 发 ， 并 最终 形 成 矿 山 生 态环 境 。 在该过程 中， 传感器或装置将 由智能型转变为智慧 型 。煤矿 物联 网 提供 了 对 矿 山物 理 世 界 从 “ 感 ” 到 “ 知” 再到 “ 智慧 ” 的技 术 ， 是 实 现科 学 开 发 煤 矿 和安 全生 产 的重 要 手 段 。与其 他行 业 的 物 联 网一 样 ， 煤 矿 物 联 网的发展 还 存 在诸 多 问题 需要 解决 ， 如缺 乏 低 功 耗智 能传感 器及 装置 、 矿井 环境 能量 捕获 技术 、 数据与网络安全方法、 公共服务平 台以及煤矿物联 网相关标准等 ， 涉及嵌入式智能传感技术 、 安全性等 一 些关 键技 术需 要 突破 。 参 考 文 献 Ga r t n e r [ E B ／ O L ] ． [ 2 0 1 4 1 2 一 o 2 ] ． h t t p ／ ／ w ww ． g a r t n e r ．． c o m／ n e ws r o o m／ i d ／ 2 6 3 6 0 7 3 ． 吴立新 ， 殷作如 ， 邓智毅 ， 等． 论 2 1世纪 的矿 山 数 字矿 山口] ． 煤 炭学 报 ， 2 0 0 0 ， 2 5 2 3 3 7 3 4 2 。 吴立新 ， 殷作如 ， 钟 亚平 ． 再论数字矿山 特 征 、 框 架与 关键技术 I J ] ． 煤炭 学报 ， 2 0 0 3 ， 2 8 1 l _ 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 ， 2 0 1 2 ， 3 7 3 3 5 7 - 3 6 5 ． 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 ， 2 0 1 0， 3 6 1 O 1 0 4 1 0 8 ． 张申 ， 丁恩杰 ， 徐钊 ， 等． 物 联 网与感知 矿 山专 题讲 座 之二感 知矿山与数 字矿 山、 矿 山综 合 自动化 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 O 1 0 ， 3 6 1 1 l 2 9 - 1 3 2 ． 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 ， 2 0 1 0 ， 3 6 1 2 1 1 7 1 2 1 ． 张 申， 丁恩杰 ， 徐钊 ， 等． 物 联 网与感 知矿 山专题讲 座 之四 感知矿山物联 网与煤 炭行业 物联 网规划 建 设F J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 1 ， 3 7 1 1 0 5 1 0 8 ． 张申 ， 张滔． 论 矿山物联 网的结 构性平 台与 服务性 平 台[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 1 3 4 3 8 ． 解海 东 ， 李松林 ， 王春 雷， 等． 基 于物联 网 的智 能矿 山 体系研究[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 1 ， 3 7 3 6 3 6 6 ． 张科 利 ， 任长忠． 基 于物联 网的智慧矿 山 的智能生 产 系统展望[ c ] ／ ／ 第 9届全 国采矿学术会议暨矿山技术 设备展示会论文集 ， 2 O 1 2 ． 张 长江 ， 袁 志金 ， 王 丽艳． 矿 山物联 网体 系及 其应 用 [ J ] ． 物联 网技术 ， 2 0 1 2 ， 2 9 7 2 7 5 ． 孙彦景 ， 钱建生 ， 李世 银 ， 等． 煤 矿物 联 网络 系统 理论 和关键技术[ J ] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 1 1 ， 3 9 2 6 9 7 9 ． 丁恩杰 ， 张申 ， 郁万里． 矿 山个人双 向信息传 输系统设 计与实现I- j ] ． 科技导报 ， 2 0 1 1 ， 2 9 3 5 5 5 5 9 ． 王继水 ， 曹帅． 基于物 联 网的矿 山环 境在 线实 时监测 系统 研 究 与 实 现 [ J ] ． 计 算 机 测 量 与 控 制 ， 2 0 1 2 ， 20 2 3 42 34 4． ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] 2 3 4 5 6 7 8 9 n M [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ 第 4 1 卷 第 5期 2 0 1 5年 5月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i ne Aut o mat i o n V0 1 ． 4 l No ． 5 M a y 2 01 5 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 5 0 0 0 5 0 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 0 2 牛剑峰． 综采工作面直线度控制系统研究E J ] ． 工矿 自动化， 2 0 1 5 ， 4 1 5 5 - 8 ． 综采工作面直线度控制系统研究 牛剑峰 北京天地玛珂电液控制系统有限公司，北京 1 0 0 0 1 3 摘 要 分 析 了实现 综 采 工作 面直 线度 控制 的 主要 方 法 ， 介 绍 了工作 面直 线度 控 制 的 工作 原 理 ， 并 采 用激 光 对 位传 感 器等 设 计 了工作 面 直线度 控 制 系统 ， 实现 了工作 面液压 支架 的 直 线度 控 制 。井 下原 理 性 实验 结 果表 明 ，该 系统 能够有 效 地控 制 沿工作 面走 向的 支架之 间的相对 位 置 ， 直线度 控制 精度 达到 3 0 F i l m， 能够 满 足 工作 面 直线度控 制要 求 。 关键 词 综 采工 作 面 ；液压 支 架 ；直 线度控 制 ；激 光对 位传 感 器 中图分类 号 TD 3 5 5 ． 4 文 献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 5 0 4 3 0 0 8 2 8 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ ww w． 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 5 0 4 3 0 ． 0 8 2 8 ． 0 0 2 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 4 - 1 1 1 0 ； 修回 日期 2 0 1 5 0 3 一 l 8 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 国家高技术研究发展计划 8 6 3 计 划 项 目 2 0 1 3 AA0 6 A4 1 0 。 作者简介 牛剑峰 1 9 6 1 一 ， 男 ， 山西太原人 ， 高级 工程 师， 从事煤 矿综采 工作面 自动化 系统的研 究及产 品开发与研 发管理 工作 ， E ma i l n j f t d r n a r c o ． c o rn 。 [ 1 6 ] 李继 云． 矿 山物联 网节点 的研 究与 开发 [ D ] ． 淮 南 安t e c h n i q u e s [ J ] ．J o u r n a l o f t h e I n d i a n S o c i e t y o f 徽理工 大学 ， 2 0 1 1 ． R e mo t e S e n s i n g ， 1 9 9 3 ， 2 1 3 1 6 7 1 7 7 ． [ 1 7 ] 张 春辉． 基 于 3 C 2 4 1 0的物 联 网矿 山数 据 采集 终 端 [ 2 8 ] D OHE R TY L ．Al g o r i t h ms f o r p o s i t i o n a n d d a t a 的研究与设计[ D ] ． 长沙 中南大学 ， 2 0 1 2 ． r e c o v e r y i n wi r e l e s s s e n s o r n e t wo r k s[ D ] ． B e r k e l e y [ 1 8 ] 邵国强． 矿用无线通信及人员定位管理系统设计[ J ] ． Un i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a ， 2 0 0 0 ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 3 1 0 1 2 ． [ 2 9 ] S MI TH G L B ，C A RI S C，C AR TE R G． 4 D [ 1 9 ] 孙 彦景 ， 钱建 生． 煤 矿综 合 自动化 系统 的研究 与设 计 v i s u a l i z a t i o n o f e x p l o r a t i o n ＆ mi n e d a t a ”C I S R O [ J ] ． 矿业安全与环保 ， 2 0 1 0 ， 3 5 3 4 - 7 ． v i r t u a l mi n e ” l- R] ． Au s t r a l i a C S I R O E x p l o r a t i o n a n d [ 2 o ] 太 平． 矿 山物联网通信服务质量智 能分组调度技 术研 Mi n i n g R e p o r t ， 2 0 0