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基于矿山物联网的井下物资管理系统设计

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针对井下物资管理混乱、物资消耗信息录入延迟且不准确、劳动力浪费等问题,设计了一套基于矿山物联网的井下物资管理系统,给出了该系统的物联网架构,阐述了该系统功能模块的设计.该系统利用有源RFID标签与智能手持终端从现场环境获取井下物资信息,并通过WiFi网关将数据上传到数据服务器中,服务器将数据处理后转存到数据库中,通过Web技术访问、处理并显示数据,从而实现对井下物资生命周期的实时监测与管理.

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工

化

No．1

矿

自

动

V01．44

第44卷第1期

2018年1月

Jan．2018

and Mine Automation

Industry

文章编号：1671—251X(2018)01—0099—05

DOI：10．13272／j．issn．1671—251X．2018．01．2017070022

基于矿山物联网的井下物资管理系统设计

赵端1’2”，

高彬1’2’3，

丁恩杰1’2’3，

董飞1’2”，

张帝1’2’3

(1．中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏徐州 221116；

2．矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室，江苏徐州 221008；

221008)

3．中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心，江苏徐州

摘要：针对井下物资管理混乱、物资消耗信息录入延迟且不准确、劳动力浪费等问题，设计了一套基于矿

山物联网的井下物资管理系统，给出了该系统的物联网架构，阐述了该系统功能模块的设计。该系统利用有

源RFID标签与智能手持终端从现场环境获取井下物资信息，并通过WiFi网关将数据上传到数据服务器

中，服务器将数据处理后转存到数据库中，通过Web技术访问、处理并显示数据，从而实现对井下物资生命

周期的实时监测与管理。

关键词：矿山物联网；物资管理；有源RFID；智能手持终端；WiFi

14：13

中图分类号：TD67

文献标志码：A

网络出版时间：2017—12—25

网络出版地址：http：／／kns．cnki．net／kcms／detail／32．1627．TP．20171225．0909．004．html

material

based on mine Internet of

management system

Design

underground

things

ZHAO_{Duanl· 2一，}ZHANGDil· 2· 3

GAOBinl'2一，DING

Feil· 2一，

Enjiel，2一，DONG

and

Technology

(1．School of Information and Control

Engineering，China University

Mining

National and Local

Joint

Engineering Laboratory

of Internet

Xuzhou 221

16，China；2．The

Mine，Xuzhou 221008，China；3．Internet

Mine)

Things(Perception

Technology

and

Technology，Xuzhou

Research Center，China

221008，China)

University

Mining

of disordered

material

and

Abstract：In order to solve

problems

underground

management，delayed

and wasted

material

inaccurate information of material

labour，an

consumption

underground

management

was

architecture of the

system

things

based

mine Internet

things

designed．Internet

system

given

from

of the

was described．Material information collected

system

and function module

design

is obtained

active RFID and

tag

handheld

intelligent terminal，and uploaded

environment

working

in the

database，and

sever

WiFi

data is in the server and stored

processed

data

through

gateway．The

data is

and

Web

technology．Therefore，real—time monitoring

processed

accessed，processed

displayed

be achieved．

of life

underground

material can

and

management

cycle

handheld

words：mine Internet of

terminal；

things；material management；active RFID；intelligent

Key

WiFi

收稿日期：2017-07—09；修回日期：2017—12-11；责任编辑：盛男。

基金项目：江苏省产学研联合创新资金前瞻性联合研究资助项目(BY2015023—04)；江苏省研究生培养创新工程项目(KYLX一1385)。

作者简介：高彬(1992)，男，安徽萧县人，硕士研究生，主要研究方向为大数据与人体姿态识别，E—mail：cumt—bingao@163．corn。

引用格式：高彬，丁恩杰，董飞，等．基于矿山物联网的井下物资管理系统设计EJ]．工矿自动化，2018，44(1)：99—103．

mine Internet of

Enjie，DONG

material based on

management system

things[JJ

GAOBin，DING

Fei，et a1．Design

underground

andMine Automation，2018，44(1)：99—103．

Industry

万方数据

100

工矿自动化

2018年第44卷

引言

随着物联网技术的发展，矿山物联网技术[1-4]应

运而生并逐渐应用于煤矿井下各个方面。中国在矿

山物联网的理论和应用方面都取得了一定成果，形

成了关于感知矿山建设的应用理论模型并研制了相

关设备。如丁恩杰等Es3以矿灯为载体，研制了具有

感知井下现场环境信息、人员定位信息功能的双向

通信智能终端；钟媛等卟]针对矿井设备管理方式效

率低的问题，设计了基于物联网的矿井设备管理

系统。

。●

器

!!黛：毒

飞ywiFl嗍关

煤矿井F以太环网D一(煤矿井F以太环网I

I瓴网羹’

蕊一 1- 一一隔一

对于煤矿企业物资管理来讲，大部分企业在井

上已经实现了物资计划、审核、购进、领用的信息化

闭合管理。但对井下物资消耗过程的掌握还不到

位，存在以下问题：①井下环境复杂，常用物资与很

少使用的物资随意堆放，造成物资分类不明确。

②为配合内部核算系统，井下物资使用情况由人工

在地面进行录入，无法实时掌握井下物资消耗动态，

造成物资消耗信息录入延迟，同时容易造成物资消

耗信息不准确。③物资审核部门为了解井下剩余

物资的使用情况，每个月安排审核人员下井检查井

下物资使用情况，导致人员工作重复及劳动力浪费。

本文设计了一套基于矿山物联网的井下物资管

理系统。该系统利用有源RFID标签、智能手持终

端及基于WiFi的网络传输协议从现场环境获取井

下物资分类信息与动态使用信息，并通过Web技术

实现对井下物资信息的实时监测与管理。

刚1 基于矿山物联网的井F物资管理系统总体架构

Overall architecture of

material

Fig．1

underground

based ON mine Internet of

management system

things

传到WiFi网关。

(2)在网络层，通过矿井工业以太环网并结合

井下与井上的WiFi网关，实现感知层信息的实时

传输，从而为数据层提供准确、实时的数据。

(3)数据层利用类型多样的数据库集群，采用

数据服务器建立数据平台，综合运用井下采集的各

类物资数据，建立物资信息物理模型，通过分析及预

测物资使用情况，为物资管理提供多维度、多层次、

多联动的智能监测平台。

(4)应用层实现系统与使用者之间的交互。

系统主要功能实现

2．1

感知层

1系统架构

在感知层，基于矿山物联网的井下物资管理系

统利用有源RFID标签来实现井下物资信息的生命

周期管理。作为物联网技术感知层的主要载体，

RFID技术有识别迅速、自动化程度好等特点。与

传统的无源RFID技术相比，有源RFID技术克服

了读写距离短、识别信息不准确的缺点，更适合环境

复杂、物资消耗迅速的井下使用。

基于矿山物联网的井下物资管理系统通过煤矿

井下智能手持终端及有源RFID标签采集相关信

息，通过WiFi网关以UDP协议将采集数据传送到

相应数据服务器中，数据服务器接收数据并通过事

先规范的数据格式进行数据清洗，之后写入数据库

中。通过Web技术进行数据的处理访问，用户访问

前设置数据处理程序，并将系统连人互联网中[7{]，

感知层的RFID标签分为2种。一种是内容不

可更改的固定区域定位标签：在井下重要地点无盲

点地布置当前区域定位标签，当井下人员携带智能

手持终端通过该标签的覆盖范围时，便可读取当前

标签位置信息。另一种是内容可更改的物资标签：

通过智能手持终端读取存储在物资标签内的信息来

获取该物资相关信息，可根据物资使用情况通过智

能手持终端对标签内物资信息进行适当修改，对已

完成当前物资使用任务的标签，可通过手持终端修

实现物资信息的实时监测与管理。结合煤矿井下特

殊工作环境，基于矿山物联网的井下物资管理系统

架构划分为感知层、网络层、数据层、应用层，如图1

所示。

(1)在感知层，利用智能手持终端完成物资分

类、入库、存放地址、领用、报修／维修记录、变更、

报废处理等生命周期信息的采集，同时将数据上

万方数据

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