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袁亮:矿山物联网人-机-环状态感知关键技术

2020-05-19   来源:通信学报   作者:袁亮 俞啸 丁恩杰

  物联网是一项复杂的综合技术和系统工程,融合了物理载体、芯片、传感器、通信技术和云计算等多项技术。物联网技术的两大核心是“数据采集”和“分析决策”,其最终目标是实现系统运行的自动化和智能化,无需人为干预。

  

  矿山物联网技术的发展为矿山智慧化、透明化体系建设提供了有效的思路和手段。在矿山安全生产问题上,矿山“人-机-环”状态信息的实时精准感知与状态的在线判识可以为生产过程的状态实时再现、过程演化跟踪、安全态势预测预警、自主决策等提供信息支撑,是实现智能矿山建设首先需要突破的课题。

  

  袁亮院士团队在最新发表的《矿山物联网人−机−环状态感知关键技术研究》(点击查看)一文中,针对物联网技术在矿山领域深度应用的需求,开展了物联网“人−机−环”状态感知理论与关键技术的研究,并从感知理论、关键技术、智能应用3个方面做了详细描述。 

  

  在感知理论方面,随着自动化、数字矿山及矿山数据集成技术的发展,虽然各个矿井都积累了大量的数据,但由于各个系统数据描述的逻辑不一致,导致从“富数据”中提取有效“知识”的能力受到限制,虽然数据实现了物理上的汇聚,但却难以得到有效利用。袁亮团队认为,需要在在矿山安全生产过程感知理论中寻求突破,实现矿山安全生产状态“知识”体系的构建。具体包括要建立基于本体的人−机−环感知信息统一描述方法、基于数字孪生的“虚实融合”感知体系、基于语义的人−机−环运行状态知识库、确定人−机−环状态判识方法。

  

  在关键技术方面,研究从智能传感技术、编码标准与交互协议、融合通信网络技术、矿山物联网数据平台4个方面做了介绍。主要研究了矿用分布式、多参数、光纤无源、MEM 等低功耗、高灵敏度、宽量程传感器以及智能自治传感技术,形成新一代矿山智能化传感装备,完成了融合通信网络架构和矿山物联网数据平台建设,实现了矿山物联网前端精准感知、信息高效交互、大数据管理与知识挖掘。

  

  在智能应用方面,研究建立了基于大数据分析的矿山安全生产智能诊断、协同管控与预测预警模型,解决矿山安全生产中多因素、多层次、多智能体有效协同和安全态势分析难题,形成基于矿山物联网的安全生产智能预警与管理模式,提升矿山生产效率和安全水平。

  

  最后,研究指出,矿山物联网技术的推进将实现矿山物与物的智能相连,各个系统通过融合通信网络实现信息共享,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,为建设本质安全矿山提供技术保障。


这项研究得到了国家重点研发计划的资金支持。


 矿山安全生产物联网技术体系


矿山物联网“虚实融合”感知体系


基于事故树的瓦斯爆炸知识结构


矿山物联网多系统融合网络架构


  责任编辑:宫在芹

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