《物联网与智能矿山》

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科学出版社

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赵小虎 等著

本书首先介绍物联网的基本知识、矿山生产与运营过程、矿山信息化的发展历程，详细描述矿山物联网的基本架构及关键技术。针对矿山物联网关键技术，本书依次详细描述矿山传感及其接入技术、传输网技术、矿山物联网M2M平台、矿山物联网智能信息处理技术。针对在矿山物联网基础平台上的具体应用，详细分析矿山物联网的三个感知系统，即人员感知、环境感知、设备感知，并详细介绍其在矿山中的具体应用。然后对构建在感知矿山基础上的云服务平台进行描述并分析其在矿山中的具体应用。最后对矿山物联网下一个发展阶段CPS系统进行描述。

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赵小虎、丁恩杰、张申、有鹏、张凯等编*的《物联网与智能矿山》将旨在探索基于矿山的物联网应用，全面介绍矿山物联网的发展背景、体系结构、技术标准体系、关键核心技术与典型应用系统及未来发展趋势。首先、从全局的角度介绍了物联网的形成与发展以及矿山物联网的产生，给读者以整体印象。然后，提出了矿山物联网的整体架构，详细介绍了对根据物联网架构对矿山物联网结构的细化分层，并对相应标准进行介绍。其次，根据物联网的3个层次，对矿山传感及其接入技术、网络传输技术、矿山物联网M2M平台、矿山物联网智能信息处理技术这4个方面进行描述。*后，介绍了当前矿山物联网的具体使用实例，并针对现有情况进行分析和扩展。总结未来的矿山物联网的发展趋势和需要解决的关键问题。

目录

前言

第1章 绪论1

1.1物联网技术是互联网与应用结合的必然1

1.1.1物联网是互联网发展的必然趋势1

1.1.2第四次工业革命与物联网2

1.2矿山物联网是物联网应用的重要领域5

1.3物联网的研究现状7

1.3.1国内外物联网研究现状7

1.3.2矿山物联网研究现状11

1.3.3煤矿物联网存在的问题14

1.3.4煤矿物联网可能的发展方向15

参考文献16

第2章 矿山物联网基础18

2.1物联网基本知识18

2.1.1物联网基本概念18

2.1.2物联网基础架构19

2.1.3物联网关键技术20

2.1.4物联网应用分析21

2.2矿山生产与运营过程简介24

2.2.1矿山生产基本过程24

2.2.2矿山运营管理基本过程29

2.3矿山综合自动化31

2.3.1矿山自动化系统发展过程31

2.3.2矿山综合自动化与数字矿山38

2.3.3矿山对物联网应用的需求41

2.3.4矿山物联网层次架构44

参考文献47

第3章 矿山物联网基本架构48

3.1矿山物联网理论模型48

3.1.1感知矿山物联网总体模型48

3.1.2感知与控制层48

3.1.3信息集成与MES层51

3.1.4管理决策与应用层57

3.2矿山物联网网络架构及平台59

3.2.1生产安全子系统工业总线网络60

3.2.2无线感知层网络61

3.2.3主干传输网络63

3.2.4生产调度指挥平台64

3.3矿山物联网关键技术框架71

3.3.1感知层关键技术71

3.3.2传输层关键技术72

3.3.3应用层关键技术73

3.3.4公共关键技术73

3.4矿山物联网的三个感知73

3.4.1人员感知系统74

3.4.2环境感知系统75

3.4.3设备感知系统75

3.5矿山物联网标准建设76

3.5.1标准建设的意义76

3.5.2主要标准体系77

参考文献79

第4章 矿山传感及其接入技术81

4.1矿山安全与生产主要传感器81

4.1.1安全环境传感器81

4.1.2生产工况管理传感器90

4.1.3新型传感器95

4.2传感接入方式102

4.2.1子系统接入方式104

4.2.2分布式传感与接入106

4.2.3接入方式举例106

参考文献109

第5章 传输网技术110

5.11000M工业以太网110

5.1.1工业以太网的关键技术111

5.1.2工业以太网协议115

5.1.31000M工业以太网在矿山中的应用122

5.2网络接入技术126

5.2.1矿山接入网络主要技术127

5.2.2矿山无线网络接入范例133

5.3矿山网络问题与发展方向136

5.3.1当前矿山网络发展中存在的问题136

5.3.2矿山网络发展趋势137

参考文献140

第6章 矿山物联网M2M平台141

6.1M2M平台的作用141

6.2M2M平台构成143

6.2.1M2M网关145

6.2.2M2M平台中的一些关键技术145

6.3M2M平台接口标准146

6.3.1ETSITCM2M标准146

6.3.23GPP模式的机器间通信147

6.3.3感知矿山信息集成交换平台149

6.4M2M平台新的发展方向151

参考文献152

第7章 矿山物联网智能信息处理技术153

7.1信息集成与数据仓库153

7.1.1信息集成与数据平台的意义153

7.1.2数据仓库主要内容与作用154

7.2智能信息处理平台156

7.2.1各子系统对平台的应用需求156

7.2.2公共信息处理平台技术157

7.3信息融合方法160

7.3.1信息融合的基本方法161

7.3.2矿山物联网信息融合应用165

7.4智能决策处理技术167

7.4.1综合信息预警平台167

7.4.2智能辅助决策系统相关算法168

参考文献181

第8章 矿山安全生产的三个感知182

8.1矿山人员信息感知182

8.1.1井下人员定位183

8.1.2双向信息终端系统201

8.1.3人员跟踪管理系统204

8.2矿山设备感知与预警技术211

8.2.1矿山设备状态监测与故障诊断211

8.2.2矿山设备模式库213

8.2.3矿山设备诊断方法217

8.2.4矿山设备动态管理技术224

8.2.5矿山设备远程诊断方法229

8.2.6矿山生产主要系统监控及健康状况感知230

8.3矿山安全感知及网络化监控242

8.3.1煤矿安全242

8.3.2矿山灾害概述243

8.3.3分布式矿震监测系统248

8.3.4分布式采动裂隙场监测系统研制254

8.3.5分布式通风监控系统259

参考文献260

第9章 云平台技术及应用服务263

9.1云平台基础263

9.1.1云的基本概念263

9.1.2云应用的几种常见模式267

9.2智能矿山对云平台的需求272

9.2.1智能矿山的云应用需求272

9.2.2智能矿山云服务分析274

9.3矿山云应用举例275

9.3.1基于SaaS的矿震远程预警系统275

9.3.2煤矿风网优化云服务280

参考文献281

第10章 CPS信息物理系统283

10.1CPS基础283

10.1.1CPS基本概念283

10.1.2CPS系统原型285

10.1.3CPS的特点288

10.2矿山CPS与矿山物联网290

10.2.1矿山物联网的发展趋势290

10.2.2矿山CPS的优势291

10.3矿山CPS模型概要292

10.3.1矿山CPS系统模型292

10.3.2采煤工作面CPS建模297

10.3.3矿山CPS系统建设的要点312

10.4矿山CPS关键技术314

10.4.1嵌入式系统技术314

10.4.2发布与订阅模式314

10.4.3下一代网络技术315

10.4.4矿山信息的可信度研究316

10.4.5异构模型的融合316

10.5矿山CPS应用前景316

参考文献317

索引319