? 《矿山电力设计规范》GB50O7O—94 ? 《煤矿监控系统总体设计规范》 ? 《矿井防灭火规范》 MT／T 698—1997 ? 《矿井通风及安全装备标准》MT/T 5016—96 ? 《建筑设计防火规范》GB50016—2006 ? 《煤炭工业矿井设计规范》GB50215—2005 ? 《火灾自动报警系统》GB50166—2007 ? 《矿山安全条例》
? 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—1992 ? 《煤炭工业选煤厂设计规范》MT 5007—94 ? 《软件开发规范》DZ/T 0169—1997
? 《计算机软件可靠性和维护性管理》GB/T 14394—1993 ? 《建筑电气设计规范》JGJ16—2008
? 《安全技术防范规程工程程序技术规范》GB 50348—2004 ? 《闭路电视系统工程技术规范》GB50198—94
4 感知矿山示范工程总体规划
感知矿山示范工程是在实现综合自动化的基础上，实现三个感知，形成完备的基于自有技术的矿山物联网体系。
4.1 感知矿山系统规划原则
(1) 立足现在，着眼未来，设计开放的感知矿山信息系统。系统设计起点定位要切合实际，做到标准要高，既保证目前应用的需要，同时保证将来系统扩展和提升的需要。真正起到示范作用。
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(2) 以东升、金宏煤矿为主，预留到集团和到物联网中心的信息接口。 (3) 明确感知矿山应用主体，找准重心，重点突破，实现点面结合。
(4) 充分利用现有资源条件，降低系统应用成本。总体规划要尽量将已有系统的信息孤岛进行整合，充分利用已有的硬件设施。
(5)感知矿山系统设计要本着为需求设计的思想进行设计规划。
(6)总体设计，分步实施。总体规划要根据感知矿山的需求及远期目标进行，分步实施要根据资金、人才等资源条件，合理分配项目实施阶段，循序渐进，避免盲目投入。
4.2 感知矿山的三层结构模型
图4－1 感知矿山物联网应用模型
物联网是典型的以应用为驱动的网络技术，因此，基于应用目的提出感知矿山物联网总体设计模型。由于综合自动化及数字矿山模型在我国煤矿企业己经有众多的实际应用，感知矿山物联网的建设应该建立在这些己有工作的基础上，充分借鉴己有的经验和系统，
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而不是全盘推翻，另搞一套。因此，感知矿山物联网的模型势必与数字矿山、矿山综合自动化的模型有很紧密的联系。感知矿山物联网应用模型如图4－1所示，这是一个三层结构的模型，感知矿山的总体目标已经很好的体现在模型中。
4.3 三层结构功能设计
4.3.1 感知与控制层
根据煤矿作业的特点，本层由两层网络组成，骨干传输网和感知层网络。
（1）骨干网功能与要求：骨干网为网络化的煤矿监测与控制系统、语音信号及视频信号传输与管理提供了信息高速公路。在此网络上建立了一个基于统一网络的多子系统监控系统、语音通信系统和多路工业电视监控系统，在调度指挥控制中心监控煤矿井上、下安全生产全过程，并通过网络将其传输到煤矿各科室和局调度中心。
骨干传输网与矿山综合自动化骨干传输网基本相同，使用防爆1000M工业以太网。对骨干网的总体要求：
①煤矿各种信息均能融入骨干网进行传输，即能实现矿山的三网合一； ②快速环形冗余网络故障重构时间严格小于300ms；
③对各监控子系统可建立虚拟专用网，保证各子系统的相对独立运行； ④系统模块化具有的热插拔结构适合煤矿的不间断生产和维护、维修的需要； ⑤可实现有效的流量限制，防止广播风暴对控制系统造成灾难； ⑥系统统一的编程组态方式，降低对煤矿用户专业知识的要求； ⑦丰富的网络管理和诊断功能，便于故障定位和设备的维护和维修。
例如：采用西门子网管型Profinet工业以太网协议，以X系列工业以太网交换机硬件为基础的实时环形冗余网络结构作为全矿井各生产子系统的综合传输平台。工业以太网交换机提供了对网络的控制和监视，通过SNMP查看各种网络状态，包括收/发的字节数、收/发的帧数、错误数与端口状态等，保证服务质量（QoS）、虚拟局域网（VLAN）、端口镜像、IGMP Snooping、冗余与SNMP等功能的实现。
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（2）感知网功能与要求：主要是无线网络。矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产与安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息均需要移动的感知。
引发矿山事故的灾害源如瓦斯、矿压、透水等均散布在尚未开采的地层中，且具有流动性，开采扰动会造成它们相对集中，演化为灾害前兆事件。但随着开采的进行，灾害源集中的地点、强度、显示度、危害程度也在不断的发生变化，而灾害事故的产生却具有突发性。显然，无法用固定的接触式传感器直接监测灾害源，只能通过对前兆事件发生时通过地层传播出来的物理量（如电磁幅射、声发射等）进行监测和识别、处理，但传播这些物理量的地层也具有不确定性。需要随时能移动的无线分布式感知手段。
煤矿生产是移动作业，人员、设备、车辆等集中在巷道中，随着煤矿生产的进行，这些巷道及设备位置均处在不断变化之中，移动感知监控正是矿山生产的特点。
各种无线接入网络，如WiFi、Zigbee等是构成感知层物与物相联的主要技术，具有自组网功能的无线网络，如无线传感器网络在这一层起着不可或缺的作用。感知层网络通过无线网关分段接入骨干网，实现井下主要工作区域的无线覆盖或全覆盖。感知层网络除用于各种需要分布式移动监测，如矿山灾害监测、移动设备监控外，还用于个人安全信息的无线接入，并可扩展为移动语音及视频提供传输通道。
与综合自动化系统相比，感知矿山物联网在感知层更多的是分布式感知与控制，而综合自动化系统更多的是如何将子系统接入骨干网。感知与控制层主要实现矿山生产与安全过程中各种传感与控制信息的采集与施用。 4.3.2 信息集成与MES层
信息集成与MES层由两大部分组成，一是信息集成网络系统，包括调度指挥控制中心以太网，互为冗余的I/O服务器组和数据服务器集群。服务器集群通过1000M工业以太网骨干传输，采集全矿生产、安全等全部信息，将信息集成到控制中心，进行各种智能信息处理，如信息融合、信息挖掘等等。服务器上的重要历史信息能够保留一年或更长时间。
另一部分是在信息集成基础上的MES（Manufacturing Execution System），包括在调度指挥控制中心以太网上，设计多台操作员站，操作员站完成对子系统的监控：如综采工作面监控子系统、主运输集控子系统、地面供电监控子系统、井下供电监控子系统、主通风机在线监控子系统、安全监控子系统等各种子系统的监控。以及煤矿生产过程的优化管理，根据煤矿生产流程，当某个实时事件发生时，MES对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理，减少煤矿企业内部没有附加值的活动，有效地指导生
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产运作过程，提高生产力、生产安全性、改善物料的流通性能、又能提高生产回报率。MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。
本层的关键技术之一是统一的数据仓库平台。各种系统的数据应有统一的数据描述形式、统一的数据处理格式和统一的数据管理方式，便于信息的挖掘和融合。例如，对矿山进行安全运行评价，需要监测监控系统的数据、通风系统的数据、矿压监测的数据、地下水位及涌水量的数据等等，如果各系统的数据没有统一的描述形式和存贮方式，信息挖掘与融合将是一句空话。由于数字矿山子系统众多，将来的发展需要对各子系统的数据进行综合分析和数据挖掘，因此，从一开始就利用数据仓库具有海量数据存储的能力，利用OLAP联机分析处理和数据挖掘技术进行强大的多维数据分析，为实现决策支持功能提供条件。 4.3.3 管理决策与应用层
管理决策与应用层主要是各种软件应用模块。矿山及相关现象的信息在中间层得到提升后，目的是为了利用这些信息去动态详尽地描述与控制矿山安全生产与运营的全过程，保证矿山经济的可持续增长，保证矿山自然环境的生态稳定。
管理决策层的各种软件应用模块就是这种目的的具体体现。根据矿山的具体应用不同，这些模块是可增减的。通过企业Intranet网络，矿山各个职能部分可实现更高层次的应用。如：矿山安全生产评价与监管；煤矿灾害预警与防治；煤矿供应链管理；大型设备故障诊断；矿山资源环境控制及评价等。
4.4感知矿山示范工程建设内容
感知矿山示范工程本着统一设计，分布实施的原则进行规划设计。整体项目设计目标是建成一个统一的网络平台（骨干网络平台、无线网络平台），结合“六大安全避险系统”，实现井下工人精确定位、周围安全环境感知；使东升、金宏煤矿在采用先进的技术装备上达到国内一流水平，实现井下和地面各个生产系统和大型机电设备、供电系统、管网等的监控及诊断，即设备工况感知；使矿井生产安全可靠，有效地预防和及时处理各种突发事故和自然灾害，即矿山灾害风险感知；实现全矿井的各种数据采集，使生产调度、经营管理、决策指挥实现网络化、信息化、科学化。实现企业的经营、生产决策、安全生产管理和设备控制等信息的有机集成，达到减人增效和提高矿井安全水平的目的。
4.4.1 示范工程建设总体内容 示范工程建设内容包括的几大方面：
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物联网矿山工程方案 - 图文
