矿山物联网云计算与平台技术

指出矿山物联网云计算与平台技术在矿山物联网系统中起核心支撑作用;介绍了矿山物联网云计算平台的技术目标和主要功能;论述了建设矿山物联网云计算平台的关键技术,包括以云交互数据管道为核心的平台架构、资源智能管控模型及负载均衡算法、任务调度及资源分配策略、矿山实时异构数据交换、控制命令快速编码及批量发送、数据快速提取及批量打包、面向矿山应用的推送等,给出了各技术的研究方法和技术路线,为搭建一个完整、先进、具有普适性的矿山物联网云计算平台奠定了技术基础。     

矿山物联网顶层设计

介绍了矿山物联网技术发展现状和产业发展模式,指出矿山物联网顶层设计的目的是从国家安全生产监管的全局进行感知矿山总体设计,实现矿山物联网物与物相联,并明确矿山物联网的服务本质。探讨了矿山物联网的发展趋势:关键技术不断突破,服务承载模式逐步显现,政府与企业共促发展。阐述了矿山物联网发展重点领域:核心关键技术突破,包括微型化智能装置及能量捕获技术,矿山覆盖网络、通信与灾后重建技术,云计算、大数据及安全生产管理技术,矿山语义与虚拟化技术,安全、隐私与可信网络技术;5S应用,即感知人员、感知灾害、感知设备、感知矿区、感知管理;云服务体系构建;标准化建设。提出了矿山物联网保障措施及建设路线。     

矿山物联网服务承载平台与矿山购买服务

矿山综合自动化系统由于没有考虑容纳第三方的服务,逐步显露出系统封闭、标准不一、信息应用困难、对矿山技术人员要求高等问题,阻碍了其发展。明确了矿山物联网的本质为服务承载平台,矿山物联网应具有相应的公共服务能力,包括基于位置的服务、基于时间的服务、基于信息的服务、基于云的服务、基于大数据的服务、基于语义的服务等,重点论述了矿山物联网应具备的服务能力和矿山购买服务,指出这些服务能力会随着技术和需求的发展而不断充实与增加,使矿山物联网逐步向智慧矿山迈进。     

基于微服务的物联网平台架构设计

当前世界科技革命和产业变革正不断深入推进。大数据、云计算、人工智能、5G、移动物联、数字孪生、虚拟制造等信息技术与传统制造业深度融合,正对制造业发展产生全方位、深层次、革命性影响,支撑制造业转变发展方式、优化产业结构、转换增长动力。然而,制造业是一个跨时空域、跨产业链、跨多主体的复杂行业,不同人、机、料、法、环等生产要素在不同的时期的管理需求也各不相同。传统开发方式采用的单体架构比较单一、固定,已经无法满足制造企业智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸的需求。主要从传统制造业数字化转型过程中软件平台的迫切需求与发展机遇出发,设计面向制造业的平台架构,并对其涉及的关键技术及应用场景进行了初步探讨。     

智慧矿山建设的演进及发展趋势

结合各煤矿从综合自动化到智慧矿山的建设经验和教训,对智慧矿山建设进行了综述,强调智慧矿山建设是一个循序渐进的演进过程。从网络平台、数据平台、多专业协同工作平台,以及智慧矿山与新技术、新服务的衔接等方面论述了智慧矿山建设的演进过程及发展趋势,指出:主干网+接入网的异构网架构及扁平化、智能化、资源抽象化是智慧矿山网络平台的重要发展趋势;统一数据平台是智慧矿山发展的基本趋势,而大数据和云计算是统一数据平台应用的发展趋势;多专业协同工作平台带来的一个显著趋势是服务模式的变化,即矿山购买服务。通过上述论点说明了智慧矿山实际上是矿山物联网+承载的服务。随着智慧服务不断加入网络,矿山会越来越智慧,越来越安全,越来越高效。     

物联网平台及其云化平台的开放性评估

采用归纳总结的方法对物联网平台的定位、物联网平台的类型进行了描述,指出物联网平台是物联网产业布局的核心。并提出了物联网云化平台开放性评估模型和方法,包括物联网云平台与用户系统的接口模型、互操作性评估方法、可移植性评估方法以及开放性评估方法。最后对物联网平台技术发展的演进方向进行了预判。     

煤矿物联网研究现状及发展趋势

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。     

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

论述了感知矿山与数字矿山、矿山综合自动化的关系,指出感知矿山是数字矿山、矿山综合自动化等概念的升华;在数字矿山三层模型的基础上,给出了感知矿山模型;明确提出感知矿山的核心问题是"三个感知",即感知矿山灾害征兆,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。感知矿山系统建设的关键是感知层网络建设,建设目标是减灾保安全。     

物联网共性平台研究

物联网被誉为本世纪最有影响的技术革命和改变世界的技术。开展物联网的相关研究,具有重要的社会、经济意义和长远的战略意义。物联网共性平台研究是物联网技术研究的核心关键。对物联网共性平台的架构进行研究,重点研究感知点的共性管理、数据统一支撑环境和共性接口规范、服务封装等内容。最后,给出几个关键共性部分的XML的实现。     

基于REST架构风格的物联网服务平台研发

随着传感网、无线通信、嵌入式系统等技术的发展,推动了物联网技术在诸如仓储物流、智能家庭等领域的应用。但是,现有系统一般都是独立开发,系统间相对较为孤立,存在着系统耦合性强,设备异构等弊端,使得新应用的创建需要复杂的集成工作。提出了一个基于REST架构风格的物联网服务平台,将传感节点等嵌入式设备和感知数据看作资源,使异构系统模块采用REST架构方式组建新型应用,同时设计了物联网服务平台的系统原型,,并给出具体的实现技术和系统验证。     

煤矿物联网的设计与应用分析

介绍了煤矿物联网感知层、网络层和应用层的设计方案;指出煤矿物联网建设过程中的关键技术为物联网标志体系、综合通信基站、井下分布式传感技术、异构网络的互联互通,并提出了相应的解决方案;分析了煤矿物联网在安全生产和管理、综合多媒体通信、矿用设备和物资监管等方面的具体应用。     

煤矿培训云资源服务平台研究

基于煤矿企业对培训资源的需求分析,阐述了煤矿培训云资源服务平台特征,设计了平台的体系结构,给出了平台资源管理层和应用服务层的设计方法,介绍了理事会、会员制和公司化模式相结合的平台运行机制。煤矿培训云资源服务平台可为煤矿企业提供丰富的煤矿培训资源,增强各煤矿企业间的资源共享和信息交流。     

基于物联网的物流服务平台研究

本文从物联网环境下物流服务平台的需求入手,分析建设平台所需要的特性.随后从物流服务平台结构和工作体系两个方面阐述了物流服务平台建设的过程.最后以基础物流服务和增值物流服务为例论述了物联网物流服务平台的信息共享服务方式.     

基于Modbus的水产物联设备驱动服务系统设计

通过对水产物联设备主流通信方式的研究,设计了基于Modbus协议中ASCII和RTU两种数据传输模式的设备驱动模版,负责完成设备的查询响应.水产物联设备驱动服务系统基于Modbus通信协议,能够在确定物联设备的地址、功能及校验方法之后,完成设备同水产物联服务系统的即联即用,以及物联设备之间的互联和通信.对6个不同厂家的12种传感设备和ER继电器进行了驱动模版的设计,并通过GPRS或Zig Bee模块连接到水产物联服务系统进行了测试试验.结果表明：基于Modbus的水产物联设备驱动服务系统能够快速准确地生成设备查询命令,并且能够解析响应的数据,返回准确的监测数值,驱动服务系统的设计与开发是一种实现物联设备即联即用的有效手段.     

物联网需求驱动的服务组合方法

为实现依据用户需求动态地组合原子服务, 形成服务集合, 提出一种基于本体的服务组合方法。首先对物联网服务进行多视图建模, 使用服务交互模型描述服务与物理实体的交互过程, 服务功能模型刻画物理世界中服务的属性和行为, 服务状态模型表示服务引起的期望状态变化, 并采用扩展的OWL描述面向物理对象的服务。同时, 采用多维QoS模型对用户的需求进行建模, 使用语义的方法进行服务的匹配与组合, 并基于QoS选择满足约束的服务。最后, 通过案例研究和实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

物联网与数据挖掘云服务

物联网与云计算是目前信息技术的研究热点,探讨数据挖掘在其中扮演的角色,以及与这2项技术相结合的方式.分析了数据挖掘在物联网中的地位和作用,指出了云计算是物联网的基石,剖析了分布式数据挖掘与并行数据挖掘的异同,说明了物联网中数据挖掘服务的提供方式.     

基于物联网云平台的遂溪县灌区管理系统构建研究

2019年以来,遂溪县连续实施农业水价综合改革,建设了多处用水计量自动监测站点,需要对不同厂商、不同类型用水计量设施进行集中管理。结合遂溪县灌区管理实际,基于物联网云平台构建遂溪县灌区管理系统,包括灌区概况、灌区一张图、实时监测、运行管理、工程管护、智能巡检、水价改革、用水统计、管理APP等模块。该系统的构建有利于全面提高用水计量自动监测站点管理水平,为持续发挥遂溪县农业水价综合改革效能及灌区现代化管理提供技术支撑,为相关地区灌区信息化建设起到示范作用。     

区块链技术在矿山物联网中的应用研究

针对矿山物联网中数据传输和存储过程中存在易丢失和被篡改等问题,将区块链技术应用于矿山物联网的数据传输与存储中。构建了以数据层、传输层、共识层为核心的矿山私有区块链架构;设计了基于共识模块和数据区块的矿山物联网数据传输与存储防护方案;应用实用拜占庭容错(PBFT)算法设计了数据共识过程,通过在分布式结构化P2P网络每2个节点间设置共识模块并优化P2P协议,实现了矿山数据安全性共识。测试结果表明,私有区块链的应用保证了矿山物联网数据的准确传输和可靠存储。     

煤矿井下物联网时间同步信息传输延迟估计

针对煤矿井下巷道中无线传输延迟存在很大随机性,现有时间同步算法因无法确定延迟分布类型和参数而难以直接应用的问题,提出了一种基于被动测量的物联网时间同步信息传输延迟估计方法。在煤矿井下物联网感知层中增加一类评估节点,被动侦听感知节点间传输的时间同步信息包,获取传输延迟数据。评估节点基于极大似然估计法估计不同分布规律下的分布参数,根据Kullback-Leibler差异值确定最优分布规律;采用对数似然比确定同种分布规律下的参数突变,检测结果作为评估节点发送延迟分布规律和参数给汇聚节点的触发条件。仿真结果表明,该方法能够准确检测延迟分布规律的类型及分布参数突变。