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梅山铁矿智能生产管控物联网应用系统研究与实现

更新时间：2019-12-17 19:33:04 大小：6M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：物联网 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

矿山企业属于资源型企业,面临着较大的竞争压力,需要引入物联网关键技术提升企业的生产效率,降低能耗.在总结南京梅山矿业生产综合管控建设项目的基础上,构建面向金属矿山的智能生产管控物联网应用架构,并围绕金属矿山生产过程中的生产作业现场、设备状态、人员情况、环境情况,设计基于物联网的生产管控应用系统,对其中关键技术(数据采集与信息感知技术,网络通信与数据传输技术数据集成与分析、协同技术)、应用系统(综合管控平台,智能辅助配矿系统,多车道无人发货系统)作了相应论述,为金属矿山实现数字化、自动化、智能化建设提供建设样例.

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金
属
矿
山
Series No． 485  
总第 485期  
November 2016  
METAL MINE  
2016 年第 11 期  
梅山铁矿智能生产管控物联网应用系统研究与实现  
徐 伟  
(南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司,江苏 南京 210041)  
摘
要
矿山企业属于资源型企业,面临着较大的竞争压力,需要引入物联网关键技术提升企业的生产效率,降  
低能耗。 在总结南京梅山矿业生产综合管控建设项目的基础上,构建面向金属矿山的智能生产管控物联网应用架  
构,并围绕金属矿山生产过程中的生产作业现场、设备状态、人员情况、环境情况,设计基于物联网的生产管控应用系  
统,对其中关键技术(数据采集与信息感知技术,网络通信与数据传输技术数据集成与分析、协同技术)、应用系统(综  
合管控平台,智能辅助配矿系统,多车道无人发货系统)作了相应论述,为金属矿山实现数字化、自动化、智能化建设  
提供建设样例。  
关键词 金属矿山 物联网技术 智能生产 管控平台  
TD672  
A
1001-1250(2016)-11-137-06  
文章编号  
中图分类号  
文献标志码  
Research and Implementation of Intelligent Production Control and  
Management System in Meishan Iron Mine  
Xu Wei  
(Mining Branch of Nanjing Meishan Metallurgical Development Co. ,Ltd. ,Nanjing 210041,China)  
Abstract The mining industry is belongs to the resource-based enterprise,and faces with the big pressure of competi-  
tion. It is necessary to introduce the key technology of the IoT to improve the production efficiency and reduce the energy con-  
sumption. An intelligent production control and management model for metal mines is created based on construction projects of  
the integrated management and control in the production of Nanjing Meishan mining. Focusing on the production field,equip-  
ment,personnel and environment,the production management and control application system based on IoT is designed,and its  
key technologies(including data acquisition and information sensing technology, network communication and data transmission  
technology data integration and analysis, collaborative technology) and application system(including integrated management  
and control platform, intelligent auxiliary distribution system, multi lane unmanned delivery system )are dioscussed,providing  
a sample for metal mines to realize digitization,automation and intelligent.  
Keywords Metal mine,IoT technology,Intelligent production,Management and control platform  
随着互联网、移动通讯、物联网、云计算、大数据、  
智能机器人等技术的发展,生产企业应用最新科技成  
果,实现生产信息化、自动化、智能化是当今制造企业  
发展的趋势,对提升企业的生产管理与服务水平具有  
重要的作用。 欧美等发达国家和地区加快发展先进  
制造业,以美国“工业互联网” 与德国“工业 4． 0” 最  
为典型。 “工业互联网”与“工业 4． 0”引起了全球制  
造业的产品开发、生产模式和制造价值实现方式的转  
变。 以德国为代表的欧美发达国家提出了“ 智慧工  
厂”的概念,给传统制造业带来了革命性的变革与挑  
战。 2013 年德国政府制定并大力推进工业 4． 0,将其  
作为德国《高技术战略 2020》确定的十大未来项目之  
一,并已上升为国家战略;学术界和产业界认为,工业  
4． 0 概念即是以智慧制造为主导的第四次工业革命。  
在我国,两化融合已成为推动我国企业实现转型升级  
和可持续性发展的必由之路。 对传统制造企业来说,  
物联网技术与行业应用结合,不仅能起到促进科技创  
新作用,同时对企业的转型升级提供了技术与平台。  
1
项目背景与建设思路  
“十二五”期间,物联网在各行各业的应用越来  
越广泛,特别是针对传统生产制造企业的两化融合建  
设方面具有明显的优势。 传统金属冶金采掘企业,属  
于资源型企业,在钢铁企业产能过剩、效益普遍不佳  
收稿日期 2016-08-27  
作者简介  
徐
伟(1967—),男,工程师。  
万方数据  
·137·  
总第 485 期  
金
属
矿
山
2016 年第 11 期  
的背景下,面临着更大的竞争压力与生存压力。 研究  
与应用物联网科技成果,应用于生产、管理的各个方  
面,降低生产成本,实现生产过程安全、高效,对提升  
企业的竞争能力,实现传统企业的跨越式发展,起到  
关键作用。 多家采掘企业及高校从不同的方面进行  
研究[1-4] 。 如文献[1]提出了地下矿山生产管控与管  
理建设体系[1-4] ,文献[2] 对井下辅助运输系统进行  
研究[3] ,文献[3]研究设计一种矿山网关设备[5] ,在  
安全与监测方面也有研究者在模型设计与应用方面  
做了探索[6-7] 。 2012 年本项目获得江苏省物联网应  
用示范工程专项资金支持,以校企合作形式,选择信  
息化程度较好的南京梅山冶金发展有限公司矿业分  
公司(梅山矿业)为实施企业全方位地开展技术研究  
与应用试点。  
建了矿山物联网应用系统体系架构,系统架构如图 1  
所示。  
图 1 金属矿山物联网体系架构  
Fig. 1 System structure of the internet  
of things for metal mine  
金属矿山物联网智能生产管控系统,以金属矿山  
采掘企业为研究对象,以梅山的生产环境为实施背  
景,围绕生产、安全、经营、管理全过程的生产作业现  
场、设备状态、人员情况、环境情况、生产经营活动的  
内容,对动态信息进行采集、汇聚,并进行多角度、多  
层次的分析与处理,为生产、安全、管理、决策等提供  
高效便捷服务与高效指挥。  
最下层是感知层,用于感知现场的生产过程及设  
备信息、人员信息、状态信息。 主要涉及无线传感网  
络技术、RFID 信息采集技术、井下定位技术、嵌入式  
开发技术、蓝牙等 M2M 信息采集技术。 对于部分采  
集信息量较大的场景,信息的冗余处理在硬件终端或  
者信息源头上进行过滤处理,减少信息的冗余量,减  
轻网络压力。  
2
管控系统的关键技术  
地下金属矿山生产的工作环境恶劣,有爆破、冲  
中间是网络层,用于生产现场的数据传输。 由于  
生产现场环境恶劣,影响因素多,因此需要根据实际  
的传输途径及对网络带宽的要求,合理使用多种传输  
网络。 比如光纤通信、无线网络、局域网络等。 通信  
需要保证信号的稳定性,特别是以自动化手段代替人  
的场景中,对信号的稳定可靠性有较高要求。 根据实  
际生产的需求,需要多种通信技术合理集成。 对于井  
下具有爆破、不方便部署有线的地方,通信系统要重  
点考虑智能自动接入、传输路径主动重建的无线网  
络。 整个系统的通信不仅要考虑双向通信,还要考虑  
M2M 的通信与交互。  
击波、粉尘,信号的传输过程中屏蔽、吸收、反射现象  
严重,生产工艺流程长且复杂,井下人员、设备、车辆  
的交叉作业,生产过程的组织与管理困难重重。 结合  
金属矿山生产的特点,从生产中的难点入手,需要解  
决生产现场的信息采集、传输、融合,结合实际生产计  
划与质量要求,研究人员需重点研究的关键技术有:  
(1)复杂环境下生产现场的数据采集与信息感  
知技术,包括 RFID 技术、定位技术、传感技术。  
(2)井下网络通信与数据传输技术。 包括井下  
无线接入、无线传输、网络控制技术等。  
(3)数据集成与分析、协同技术,包括物联网集  
成技术,云计算技术,信息分析与反馈技术。 项目研  
究小组结合关键技术,研发了生产需求的硬件、软件  
系统,研发了金属矿山物联网生产过程综合管控系  
统,并将各系统集成到综合管控平台,对数据进行分  
析与利用,为企业生产、管理提供技术支撑。  
应用层针对生产实际,将底层感知的生产、设备、  
人员状态、环境等数据在系统数据平台上进行集中,  
根据算法与数据模型,结合生产业务流程上各数据之  
间的逻辑关系,及时进行处理与反馈到系统,为系统  
的生产控制信息流提供及时调整与指挥。 在本次实  
施中,按图 2 所示的应用实施模块进行研究与实现。  
项目实施中比较典型的系统主要有:梅山智能生产过  
程管控系统、无人发货系统、井下 MESH 通信系统、  
设备点检系统、智能辅助配矿系统、井下交通系统等  
应用。  
3
管控系统的体系架构设计  
在梳理矿山生产业务流程基础上,结合金属矿山  
生产过程中关键技术与重点要解决的问题,项目结合  
物联网感知、传输与应用的技术架构,对金属矿山数  
字矿体、采矿、选矿、销售、工业现场再现等方面进行  
研究,从综合感知、信息传输、生产应用 3 个层次,构  
4
智能管控系统主要特色模块设计  
结合矿山生产过程的实际应用,在定位技术、无  
万方数据  
·138·  

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