煤矿全息数字化矿山平台设计.pdf

第 4 l卷 第 3期 2 0 1 5年 3月 工矿 自 动化 I n dus t r y an d M i ne Au t oma t i o n Vo 1 ． 4l NO ． 3 M a r ． 2 O 1 5 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 3 0 0 5 7 0 5 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 3 ． O 1 5 李建 良， 陆铮 ， 贺耀宜． 煤矿全息数字化矿山平台设计E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 3 5 7 6 1 ． 煤矿全息数字化矿山平台设计 李 建 良 ， 陆铮。 ， 贺耀 宜 1 ． 中煤邯郸设计工程有限责任公司 ， 河北 邯郸0 5 6 0 3 1 ； 2 ． 天地 常州 自动化 股份 有 限公 司 ，江苏 常 州 2 1 3 0 1 5 摘 要 分析 了我 国煤矿 数 字化矿 山建设 现状 ， 提 出 了煤 矿全 息 数 字化 矿 山平 台的 设计 思 路 ， 并从 系统 总 体 架构 、 主要 技 术要 求等 方 面进行 深入 分析 ， 对 于 实现煤 矿 安全 生产数 字化 、 管 理 决策 科 学化 以及 减人 提 效 具 有 重大 意义 。 关 键 词 全 息数 字化 矿 山 ；安全 管理 ；减人提 效 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 2 1 2 1 5 5 8 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 2 1 2 ． 1 5 5 8 ． 0 1 5 ． h t ml De s i g n o f h o l o gr a p hi c d i g i t a l mi n e pl a t f o r m o f c o a l mi n e LI J i a n l i a n g ， LU Z h e n g ，HE Ya o y i 1． Ch i na Co a l H a nd a n De s i g n Eng i ne e r i ng Co． ，Lt d． ，H a n da n 0 5 6 03 1，Ch i na； 2． Ti a nd i Ch a ng z houAut oma t i on Co． ，Lt d． ，Cha ng z h ou 21 3 01 5，Chi na Ab s t r a c t Th e pa p e r a n a l yz e d s t a t us q uo o f d i g i t a l mi ne c o ns t r uc t i o n of c o a l mi n e o f Chi na ， p r o po s e d d e s i gn i de a s o f h ol o gr a p hi c di gi t a l mi n e pl a t f o r m o f c o a l m i ne，a n d d i d de e p a n a l y s i s f r o m a s p e c t s of ov e r a l l a r c hi t e c t u r e of s ys t e m a nd ma i n t e c h ni c a l r e q u i r e me nt s ． I t h a d g r e a t s i g ni f i c a nc e f o r r e a l i z a t i o n o f p r od uc t i o n s a f e t y d i g i t i z a t i on， s c i e n t i f i c a t i on o f ma na ge m e n t d e c i s i o n ma ki n g a n d pe r s o nne l r e du c t i o n a nd e f f i c i e n c y i m p r ov e me nt o f c o a l m i ne． Ke y wo r d sho l o gr a p hi c d i g i t a l mi ne； s a f e t y ma na ge me nt ； pe r s on ne l r e d uc t i o n a nd e f f i c i e nc y i mpr o v e m e nt 0 引言 近年来 ， 国内大中型煤矿相继安装 了矿井综合 自动化系统 ， 建立了从井下到地面的高速传输网络 ， 实 现 了 自动化 系统数 据 的集 成管 理和 部分 环节 自动 化 控制 ， 加 上 3 D GI S平 台 和信 息 化 业 务 管 理 系统 的实现 ， 为 数字 化矿 山 的进 一 步 建 设 打 下 了 良好 基 础 。现有数字化矿 山主要 由现场传感器 、 执行器构 成 感知 层 ， 由工 业 以太环 网和单 系统 主机 、 数字 化矿 山平 台构成 控 制层 ， 但是 每个 环 节还存 在 一定 问题 ， 主要 体现在 以下方 面 ① 由于 现场 传 感器 和 执 行器 不够可靠 、 现场设备抗干扰能力差 、 集成时未考虑流 程 优 化等 因素 ， 导致 只考 虑到 数据 集成 ， 未体 现 出控 制 。② 各生 产环 节 的控制 逻辑 相对 独 立 ， 目前 未 有 按专业对整体生产流程进行控制逻辑设计及优化 的 应用案例 ， 未体现出生产效率 的提高。③ 由于从事 数字 化矿 山建 设 的厂 家 采 用 的 技术 不 同 ， 导 致 图形 显示 技术 多样 化 、 矿方 人员 维护 工 作量 大 。④ 未 考 虑对 数据 的深 度 融合 ， 在智 能决 策 支 持 方 面成 功 应 用案 例较 少 。本文 针对 煤矿数 字 化矿 山建设 的现 状 和存 在 的问题 ， 提 出 了 煤矿 全 息 数 字 化 矿 山平 台 的 设计 思路 ， 并 对相关 技 术难 点进 行分析 研究 ， 为最 终 实现 对矿 井 安 全 生 产 过 程 全 面 管 、 控 、 监 及 减 人 提 效、 安全管理提供了必要手段[ 1 ] 。 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 一 l 1 ； 修回 日期 2 0 1 4 1 2 1 8 ； 责任编辑 胡娴 。 作者 简介 李建 良 1 9 7 o ～ ， 男 ， 河南鹿 邑人 ， 高级工程师 ， 主要从事工程设计和工程总承包项 目管理工作 ， E ma i l 1 0 8 2 4 5 1 2 0 q q ． c o m。 5 8 工矿 自动化 2 0 1 5年 第 4 1卷 1 数 字化 矿 山建设 现状 分析 在原 有子 系统 和集成 平 台上均 要进 行 图形维 护 。 我 国煤矿 自 2 0世 纪 8 0年代 以来 ， 陆 续 建立 了 矿井 安全 监控 系统 、 矿 山压力监 控 系统 、 人员定 位 系 统 、 生产 过程 监控 系统等 ， 这些 系统 的使 用显 著提 高 了煤 矿安 全 管 理水 平口 ] 。但 从 实 际 运 行 效果 来 看 ， 现有数字化矿 山平 台还没有充分发挥其作用， 还有 很 多技 术环节 需要 深入 研究 ， 主要 表现 在 以下方 面 1 各 系统标 准 化工作 滞 后 。大部 分 大 中型 矿 山企业 已经建 立 了企 业 网络 ， 但 绝 大 多数 企 业 没 有 充 分利 用 网络对 各 系统 进 行 深 层 的信 息 资 源 挖 掘 ， 缺乏共享的、 网络化 的信息资源， 企业 的资产编码 、 管理编码、 安全生产信息编码和统计指标等技术标 准 、 规 范不 一 ， 无 法使企 业 内部各 类信 息流 畅通 。 2 缺 乏适 合矿 山特 点 的应 用软 件 平 台 。由于 所 处 的行业 及历 史 背 景 与一 般 的 制造 企 业 不 同 ， 矿 产资源开发是一个综合复杂 的系统 ， 管理信息系统 的开 发需要 量 身定制 ， 通 过工具 化 、 构 件式 设计 来满 足矿 山 的不 同需 求 ， 同时 要 考 虑信 息 系 统 的集 成 性 和开放性 。由于缺乏既熟悉矿山业务又精通信息系 统开 发 的复合 型人 才 ， 造 成 我 国 自主进 行 矿 山应 用 软件 开发 的力 度不 足 ， 导 致 适 合矿 山业 务 特 点 的应 用软 件 匮乏 ， 严 重 阻碍 了矿 山信息 化 的发 展 l4 。 3 信 息系 统建设 出现 断 层现 象 。 目前矿 山企 业的信息化投入和应用的分布很不均衡 ， 企业的中 间层 如 设计 部 门和财务 部 门等 已经实 现 了计算 机 管理 ， 但 企业 决策 部 门的信 息化建 设依 旧很 薄弱 ， 基 本停 留在形 象工程 。 目前矿 山信 息化 建设 处于 战术 层的居多， 决策层相当薄弱 ， 在信息融合与数据综合 利用方面所做工作较少 ， 没有为煤矿管理人员提供 决 策支 持 。 4 矿 山 自动化 控制 水平 不 高 。 国内煤 炭企 业 在 自动 化控 制方 面 还 主要 处 于 单 系 统 、 单 生产 环 节 控 制 阶段 ， 没有 实现 流程 优化控 制 ， 多数 流程化 远程 控 制 只是在 试验 时 进 行应 用 ， 没有 形 成 整 个 生产 运 输 环节 的“ 一键 式启停 ” 案 例 。 5 缺乏 综合 安全 预警 机制 。国 内大 多数 煤矿 实现了各类 自动化 系统数据的有机集成 ， 但现有系 统大部分还是依 照相关煤矿安全标准设定相应的报 警 门限 ， 没有充 分 发 挥数 字 化 矿 山数据 集 成 的综 合 优势， 缺少综合性安全预警机制和灾害分析能力 。 6 系统 维护工作 量 大 。 由于从 事数 字化 矿 山 建设 的厂家 较多 ， 在数 据展 示方 面采用 的技 术不 同 ， 导致图形显示技术多样化 ， 矿方人员维护工作量大 ， 2平 台定义 与设计 思 路 煤矿 全 息数字 化矿 山平 台是 一种全 新 的矿 山两 化深 度融 合 的管 理 平 台 。该 平 台依 托 物 联 网技 术 、 数据中心、 可视化虚拟仿真等技术 ， 将作业现场安全 生 产监测 监 控数 据 ， 矿 山 地形 地 貌 、 地表 设 施 、 井 巷 工 程 、 矿 体 围岩 、 设 备 实体 等空 间构造 数据 及企 业安 全 生产 经营 管理数 据 统一分 类存 储 ， 集 实 时监管 、 日 常 调度 、 决策 分 析 于一 体 ； 通 过 可视 化 引擎 ， 实现 矿 井 复 杂生产 环境 和 过程 状 态 全 方 位 、 全 视 角 的真 实 再 现 ； 承载矿 山生产过 程透 视 、 运营决 策 、 问题诊 断 、 专 家 系统 、 可视 化集 控 、 指挥 调 度 等 业 务应 用 ， 满 足 不 同层 级 、 不 同部 门 、 不 同业 务 应 用 需 求 ； 为 矿井 管 理提供 可视 化 的信息 支持 ， 体 现现代 化矿 井 自动化 、 信息化管理的高品质形象 。 煤矿 全息数 字化 矿 山平 台主要 从 以下方 面进 行 设计 研究 ， 解决 现有 数字 化矿 山 的问题 1 研究不同种类传感器 与执行 器的特性 ， 结 合设备智能化程度和抗干扰级别对各类传感器的可 靠性作出评价 ， 根据使用场合选用国内外先进可靠 的传 感器 与执 行器 或 对 现 有传 感 器 进 行 改 造 升级 ， 保证 感知 现场 环境 与生 产工 况的 真实性 。 2 通 过建立 物联 网编码 规范 并采 用 合适 的信 息集成技术 ， 实现煤矿井上 、 井下安全生产管理系统 的有 机集 成 ； 通过 建立 数 据 归 口管 理 和 双 向流 动 机 制 ， 形成 企业 内的数据 共享 ， 利用 信息 融合 技术并 结 合 专 家经验 建立 决 策 支持 模 型 ， 实 现 煤 矿 的 管 、 控 、 监 一体 化 ， 使 管理 者 全 面 、 及 时 、 准 确 地 掌握 矿 井 安 全生产状况及经营信息 ， 实现生产经营决策的科学 性 和及 时性 。 3 通 过研 究生 产作 业工 艺流程 和 矿井 生 产过 程 优 化及协 同控 制方 法 ， 改变 目前单 机控 制模 式 ， 切 实建立关联系统的流程控制模型 ， 并衔接好相关环 节 的 逻 辑 及 闭 锁 控 制 ， 进 而 保 证 生 产 过 程 高 效 、 安全 。 4 建立 统 一 的 图 形 处 理 平 台 ， 能 够 兼 容 现 有 的 C AD和 GI S图形平 台， 保证图形的一致性 。基 于可视化引擎技术建立矿井三维可视化模型， 对巷 道 、 地质 、 井巷 工程 、 采掘 工作 面等 进行 可视 化展示 ， 并 将生 产 自动化 系统 融入 示 意 图和 二 维／ 三维 可 视 化 平 台 ， 实现 数字 化矿 山全 息展示 ， 从 而实 现矿 山价 值链从勘探 、 采矿 、 选矿 、 销售 到矿山复垦在全矿范 围 的信 息共 享 ， 实 现勘 、 采 、 选一 体 化 和 矿 山智 能规 2 0 1 5年 第 3期 李建 良等 煤矿 全 息数 字化矿 山平 台设 计 5 9 划 ， 提 高矿 山生产 质 量 和 效 益 ， 保 证 生 产 安 全 ， 降 低 开发 风险 和成 本 ， 提高 矿 山经济 效益 l l ] 。 5 建 立安 全 生产 运 营决 策 分 析模 块 ， 在 统 一 的数据中心基础上 ， 利用企业服务总线 ， 集成企业经 营管理数据信息 ， 如人力资源 、 企业资产管理、 物资 管 理 、 运 销 管理 等数 据 ； 通 过对 各 类 数 据 的抽 取 、 清 洗 、 过滤 、 关联业务的数据融合 与综合分析 ， 如 区域 环 境评估 、 异动 测 点分 析 、 多 系统 联 动 、 安全 等级 评 价 、 KP I Ke y P e r f o r ma n c e I n d i c a t o r ， 企业关键绩效 指 标 分析 等 ， 为企业 安全 生产 运 营提供 决策 依据 。 3平台 总体 架构设 计 煤矿全息数字化矿山平台是煤矿企业应用先进 业 务模 式优 化 、 固化 和规 范业 务流 程 的载体 ， 对 于煤 矿高效、 安全管理具有一定的支撑作用 ， 并能够支撑 企 业 未来 的核 心业 务 发 展 ， 其 总 体 构 架 自下 而 上 包 括感 知 层 、 执 行层 、 运维 层 、 集 中管控 层 、 表 现 层 ， 如 图 1所示 。 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯● 全息数字化矿 山 耄 [ 集 中 管 控 层 集成应用 门户 分级应用与个性化展示 、移动终端、大屏显示系统 数据展示 可视化矿井引擎 避灾线路图 救援物资管理 应急预案流程化 应急救援 中心 决策支持中心 安生生产调度指挥中心 匪 姜 篥 蓁 3 匿 宦 I各 类 安 全 生 产 数 据 集 中 监 测 I l供 电 流 程 控 制 lI排 水 流 程 控 制 ll其 他 流 程 控 制 l l ‘ l 塑互[二二二] [二 亟囫] 综合智能管控中心 一 一 一 一 纠 ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ 企业主数据、统一基础编码体系 数据 中心 千兆工业 以太环 网 安全环境 实时 动态信 息采集 生产执行系统 控制信息采集 空间固有信息 基础数据采集 多媒体 基础数据采 集 安全生产管理 系统数据 采集 安全监测系统 人员定位系统 束管监测 系统 紧急避险系统 矿压监测系统 瓦斯抽放 系统 胶带集控系统I I 地质数据 水泵控制系统l l 测量数据 主井提升系统 l I 钻孔数据 洗煤厂集控系统 I l 图纸矢量化 主通风监测系统 l l ； G P S 卡车调度系统八 工业电视系统 f I 隐患排查整改系统 视频会议系统 I l 风险预控系统 调度电话系统 l l 证书管理系统 网络 语音系统 l l 应急救援管理系统 i l l 生产调度管理系统 八 重大危险源监管 I 信息采集与感知 l 无线传输技术 J 传感技术 I 射频识别技术l I E E E 8 0 1 ． 1 5 4 U WB l定位技术 l 多媒体 l N F C 蓝牙 I智能终端 I 条形码 l D MB 图 1 煤矿全 息数 字化 矿山平台总体架构 感知层 主要 由现场大量传感器 、 工业视频前端 体系实现感知设备与感知设备 、 感知设备与执行器 摄 像 机 、 手 持 终 端 设 备 、 RF I D、 执 行 器 、 电 源 以 及 相 之 间 的智 能化识 别接 人 。在井 下构成 一个 感知 网络 关的无线传输 网络设备构成 ， 这些设备 主要实现对 层 ， 是实现矿 山物联网的基础嘲 。 环境 安全 、 生 产工 况信 息 的感知 ， 均 采用 物联 网编码 执 行层 主 要 由不 同专业 的子 系统组 成 ， 通过专 ～一 一 一 一 一 一 一 一 6 0 工矿 自动化 2 O 1 5年 第 4 1卷 有分站或直接实现对现场传感器、 控制器等设备 的 信 息采 集 、 处 理 ， 并 通 过现场 总线 经高 速工 业 网络传 输给工程师站 ， 由工程师站进行信息处理 ， 同时根据 现场需求 ， 实现对现场相关设备的控制 。 运 维层 根据 不 同 的应 用需 求和数 据 特征 ， 依 托 企业主数据与统一编码体 系， 实现企业基础信息 的 统 一 管理 ， 同时构 建监 测监 控数 据 中心 ， 实 现对 安全 监 测类 、 生产 过 程 类数 据 的管 理 与存 储 。空 间数 据 中心 实现对 地理 地测 类空 间数 据 的存 储 。运 营管理 中心 主 要 实 现 对 日常 管 理 类 数 据 以 及 通 过 E S B E n t e r p r i s e S e r v i c e B u s ， 企 业 服 务 总 线 方 式 集 成 的企 业经 营类数 据 的 存储 与管 理 ， 同时 通 过 统一 的 数据 引擎 服务 ， 完成数 据 的发布 和查 阅功 能 。 集 中管 控 层 主要 包 括 综合 智 能 管控 中心 与 安 全生产调度指挥 中心 。综合智能管控 中心主要负责 平台与井下传感设备、 自动化子系统 的通信与数 据 交互 ， 实 现作业 现场 的实 时监测 与 远程控 制 ； 根据 各 专业 应用 需求 ， 实 现 生产 流 程 控 制 、 通 风 流程 控 制 、 供 电流程 控制 等集 中控 制及运 行优 化 。安全 生产 调 度 指挥 中心 主要实 现企 业安 全生产 、 应 急指挥 、 经 营 管理 、 决 策分 析 、 指 令 调 度 等业 务 管 理 ， 包 括 以下 部 分 安全 生产 中心 ， 实现 对矿 井安 全生产 各子 系统 数 据 信息 的总体 集 成 与 日常 安 全 生产 调 度 ； 应 急 救 援 中心 ， 具 有平 时演 练与 战时救 援 功能 ， 实 现灾 害情 况 下的应急救援流程化管理 ； 决策支持中心 ， 将企业安 全 、 生 产 、 经 营过程 中的数据 进行 总体集 成 与综合 应 用 ， 形成 决 策 分 析 报 告 ， 为 企 业 安 全 生 产 决 策 提 供 依 据 。 展示层 利用 P o r t a l 技术集成各项应用 ， 通过 可视化 引擎 实现 矿井作 业 环境 、 生产 过程 、 经 营管理 的全方位 、 全视角的真实再现 ， 满足计算机终端、 大 屏 幕显 示 系统 、 移动终 端 的应用 需求 。 2 异构系统的集成技术。针对矿山多源异构 系统 中各类 设备 信息 量大 、 信息 规范 缺乏 的现状 ， 建 立 基 于 物 联 网 的 信 息 化 编 码 规 范 ， 应 用 S oA S e r v i c e Or i e n t e d Ar c h i t e c t u r e ， 面 向 服务 的 体 系结 构 ， E S B等信息集成技术 ， 实现煤矿井 上、 井下 安 全生 产管理 系 统 的有 机集 成 。 3 生产 环节 工艺 流程 协调 控 制技 术 。研 究 生 产 作业 工艺 流程 和矿 井生 产过 程优 化及 协 同控 制 方 法 ， 并通过信息融合技术衔接已有各生产环节 ， 实现 对 生 产流程 的集 中监 测 和优 化 协 调 控 制 ； 实 现 一 键 启 动 ， 提 高劳 动生产 率 ， 节约 能源 。 4 全 息可视 化技 术 。针对 矿 山可 视 化过 程 中 存 在 的海 量数 据 ， 研 究 矿 山数 据 的 优化 管 理 与 快 速 建模 方法 ， 通 过可视 化 引擎与 模 型驱动 技术 ， 实现 矿 山固有信息与安全生产过程动态信息的数字化全息 展示 。研 究模 拟示 意 、 二 三维 一体 联动 展示 方法 ， 实 现 矿 山宏 观 与微观 信息 的直 观反 映 ， 提 高监 测效 率 ， 缩短 认知 与决 策时 间 ； 实 现 突发事 件下 的真 实场 景 、 真 实数据 和灾 情全 息再 现 。 5 门户 技 术 。利 用 P o r t a l 技 术 集 成 各 项 应 用 ， 采用 OAu t h 2 ． 0协 议 实 现平 台 用 户 、 权 限 、 资 源 的统一 管理 与认证 ； 统 一信 息 展 示 风 格 与 页 面设 计 风 格 ， 实现一 站式 信息 、 应用 集 成 、 单 点登 录等 功能 ； 对 内实 现 日常安 全生 产 经 营 业 务应 用 ， 对外 实现 通 知公告 、 会议纪要等信息发布 ， 满足多级、 多角色应 用 需求 。 6 多源数 据 的典型 灾 害危 险性 评 价 技术 。针 对 矿 山海量 异构 数 据 与 多 源复 杂 性 ， 需 要 从 专 家 角 度对数据进行联合挖掘与综合分析 ， 从全方位 、 深视 角研究 建立 火灾 、 水灾 、 瓦斯突 出等 典型 灾 害评价 模 型 ， 对 灾 害的危 险性进 行 分级 预警评 价 ， 实现 对灾 害 的全 息化 预防 与监管 。 4关 键技 术 5结语 煤矿全 息数 字化 矿 山平 台在现 有数字 化矿 山平 台 的基础 上 ， 充 分 考虑 了对 底 层传 感 设 备 的稳定 性 要求 、 生产控制流程优化 、 对可视化图形的统一性要 求、 信息融合等内容 ， 有效保证 了平 台的实用性和可 用性 。平 台设计过程中需要应用以下关键技术 1 物联 网感知技 术。应用物 联 网的 自动识 别 、 传感 、 定位 等感 知技 术 ， 实 现 感 知设 备 与感 知 设 备 、 感 知设备 与执 行器 之 间的智 能化识 别接 人 ， 实现 对矿 山环境安全和生产工况信息的准确采集与真实 感 知 。 针对 近 年 来我 国煤 矿数 字 化 矿 山建 设 现 状 ， 提 出了建设 煤矿 全息 数 字 化 矿 山平 台 的思 路 ， 并 从 系 统 总体架 构 、 关键 技 术 等 方 面 进行 深 入 分 析 。该 平 台的建设对 于煤 炭企业 全面管控矿井安 全生产经 营 ， 对 主要生 产环 节和 作业 场所 的环境 、 生 产状 况进 行 全面 可视化 监测 ， 进 而实 现减 人提效 、 安 全管 理及 灾 害预 防具有 重 大意义 。 参 考 文 献 [ 1 ] 吕鹏飞 ， 郭军． 我 国煤矿数字化矿 山发展现状及关键技 第 4 1卷 第 3 期 2 O 1 5年 3月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o mat i o n Vo L 4 l NO ． 3 M a r ． 2 O1 5 ●j ◆, k l●I I J L ●, I F I , -- i实验研 究 i ． ◆ _ ◆ ◆， 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 3 0 0 6 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 3 ． 0 1 6 雷雪 凤 ， 刘卫 东 ， 张 申． 选煤 厂 信息 物理 系统 任务 调度 研究 E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 3 6 1 - 6 5 ． 选煤厂信息物理系统任务调度研究 雷 雪凤 ， 刘卫 东 。 ， 张 申 1 ． 中国矿业 大学 信 息 与 电气工程 学 院 ，江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 ； 2 ． 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 ； 3 ． 兖 州 煤业 股份 有 限公 司 兴 隆庄 煤矿 ，山东 兖 州 2 7 2 1 0 2 摘 要 建立 了选煤 厂信 息物理 系统模 型 ， 将 动 态联 盟 思 想 引入 选煤 厂 信 息物 理 系统任 务 调 度 中， 并提 出 了一种基 于改进 离散 粒子 群优 化 算 法的选 煤厂信 息物理 系统 任务调 度 算 法 。该 算 法首先 采 用 离散 粒子群 优 化 算 法进 行 全局 寻优 ， 然后 采 用 禁忌搜 索算法进 行局 部 搜 索 ， 求得 全局 最优 解 。仿 真 结 果表 明， 该 算 法提 高 了任 务 调度 的 收敛速 度 、 精度 以及 处理 器 的平 均利 用率 。 关 键词 选 煤厂 ； 信 息物理 系统 ； 任 务调 度 ； 动 态联 盟 ；粒 子群优 化 算 法 ；禁忌搜 索 中图分 类号 TD 9 4 8 ． 9 文献 标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 0 2 1 2 1 5 5 8 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 ． TP ． 2 0 1 5 0 2 1 2 ． 1 5 5 8 ． 0 1 6 ． h t ml Re s e a r c h o f t a s k s c he d ul i ng o f c y be r p h ys i c a l s y s t e m o f c o a l pr e p a r a t i o n p l a n t LEI Xu e f e ng 一，LI U W e i do ng 一， ZHANG Sh e n t 1． Sc h oo l of I nf o r ma t i on a n d El e c t r i c a l Eng i ne e r i ng，Chi na Uni v e r s i t y o f M i n i ng a nd Te c h no l og y， X u z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a ；2 ． I n t e r n e t o f Th i n g s Pe 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 M i n i ng a n d Te c hn ol o g y，Xuz ho u 2 21 0 0 8，Chi n a‘9 3． Xi n gl o ng z h ua n g Co a l M i ne ， Ya nz ho u Co a l M i ni n g Co．，Lt d． ，Ya nz ho u 27 2 1 02，Chi n a Abs t r a c t Cy be r p hy s i c a l s ys t e m mo de l of c o a 1 pr e p a r a t i o n p l a n t wa s e s t a b l i s h e d． Dy n a m i c a l l i a nc e me t h o d wa s a p p l i e d i n t a s k s c h e d u l i n g o f t h e c y b e r p h y s i c a l s y s t e m．A t a s k s c h e d u l i n g a l g o r i t h m f o r t h e c yb e r p hy s i c a l s y s t e m o f c o a l p r e pa r a t i o n p l a n t wa s p r op os e d wh i c h wa s b a s e d o n a n i m p r ov e d di s c r e t e p a r t i c l e s wa r m o p t i mi z a t i o n a l g o r i t h m ．I n t h e i mp r o v e d a l g o r i t h m ，d i s c r e t e p a r t i c l e s wa r m o p t i mi z a t i o n 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 1 5 ； 修回 日期 2 0 1 5 - O 1 1 5 ； 责任编辑 李明 。 基 金项 目 “ 十二五” 国家科 技支撑计 划资助项 目 2 0 1 3 B AK0 6 B O S 。 作 者简介 雷雪凤 1 9 8 9 一 ， 女 ， 陕西渭南人 ， 硕士研究 生， 研究方 向为信 息物理融合 系统 ， E ma i l x i a o f e n g ． 8 8 1 2 2 1 1 6 3 ． c o rn。 E 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 术探讨 I- J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 0 9 ， 3 5 9 1 6 2 0 ． 朱超 ， 吴 仲雄 ， 张诗 启 ， 等．数字 矿山 的研 究现状 和发 展趋 势[ J ] ． 现代矿业 ， 2 0 1 0 ， 2 6 2 2 5 2 7 ． 吴立新 ．中国数字 矿山进展 [ J ] ． 地 理信 息世界 ， 2 0 0 8 ， 6 5 6 - 1 3 ． 申晋鹏 ． 我 国数 字化 矿 山发 展现 状 及存 在 问题 研究 [ J ] ． 中国煤炭工业 ， 2 0 1 2 1 2 5 4 5 5 ． 郭 军． 基于 3 D G I S技术 的数字 矿山基础 信息平 台及其 应用[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 0 ， 3 6 1 1 5 ． [ 6 ] 1- 7 ] [ 8 ] 宁 宇． 高 产 高 效 综 采 工 作 面 装 备 现 状 及 发 展 趋 势 [ c ] ／ ／ 现代煤炭科学技 术理论 与实践论 文集． 北京 煤 炭工业 出版社 ， 2 0 0 7 1 3 1 - 1 3 6 ． 梁小爱． 煤矿安全 监测监控 系统 可靠性 运行 分析 r J ] ． 煤 ， 2 0 1 2 ， 2 1 9 6 O 一 6 1 ． 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 0 1 0， 3 6 1 1 1 2 9 - 1 3 2 ．