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针对多台大型装备复杂工况下机群集成控制拟通过先进控制理论和以太网光纤通讯技术实现。自移式破碎站和转载机与上位机采用以太网光纤、无线两种通讯方式。本地控制系统采用多重DP网通讯。自移式破碎站和转载机的工艺过程复杂，因此，要结合系统工程理论和先进的控制理论来实现集成控制，同时采用同步运行，通过DP网通讯实现位置信号的检测，作为集成控制的检验措施。
建立监测、控制、通讯一体化自动化控制方案。系统控制采用PLC系统，主站设在自移式破碎站，其它各设备设有分站。破碎站司机室安装工控机，其它设备安装人机界面，通过破碎站发布系统命令。系统命令可通过光纤或DP总线和控制电缆传输到其它设备，各设备接到命令通过PLC程序执行。设备本身还设有单动、就地启动控制方式，实现设备就地启动、检修。自动控制系统满足自移式破碎站和转载机的工艺过程复杂的要求。并实现报警、设置、工作过程、数据统计的画面监控系统。
应用UWB（UltraWideband）无载波通信技术实现装备位置测定，使用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通信系统UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小、保密性好等诸多优势，克服采煤工作现场环境粉尘量大、装备动态运动状态复杂等导致的诸多无线通信干扰因素的影响。UWB位置信息测定方法示意图如图1所示。
拟采用基于MP 算法的TOA 和DOA 联合估计方法，用带有两根天线的接收机同时估计时间参数和角度参数，用时间参数确定距离，用角度参数确定方向，从而确定信号源2 维或3维的坐标。矩阵束时延估计算法不像传统的MUSIC方法需要对接收信号的协方差阵进行特征值分解，它直接对输入信号进行处理，因此它除了具有超分辨特性的同时，还具有计算量小，计算速度快的优势。
基于云计算的云服务平台建设实施包括了云存储服务、云安全服务等重要技术内容，实施方法分别如下。
一、云存储服务实施技术路线
1、 支持多源海量数据的云存储架构设计与构建
在大规模、异构、分布、服务需求频繁变化的网络应用环境下，针对系统主体组成方式复杂、数据组织模式复杂、服务行为方式复杂的特点，研究各种变化行为模型、服务管理和I/O调度策略以及系统结构组成，设计并构建描述动态变化的多源海量数据的云存储架构与方法，构建兼容RAID、NAS、SAN、iSCSI等多种异构存储技术的集中统一的云存储平台。
2、 数据布局与优化调度
开发适合露天矿联采成套装备云服务的数据存储和布局策略，提供设备、用户和存储节点间的动态映射机制，构建存储QoS性能模型，既满足负载的自适应平衡分布，又突出热点数据的高效优先服务。重点解决由于服务需求改变和设备资源拓扑动态变化而产生的影响存储QoS控制的新问题，研究服务和最佳存储资源再分配技术，提高存储QoS控制的准确性和实效性。
3、 容灾与实时云备份
为了保护数据安全和提高数据的持续可用性，要从RAID保护、冗余结构、数据备份、故障预警等多方面考虑容灾。构造包括本地容灾和异地容灾的多级容灾体系，研究面向设备主体的数据镜像、快照、备份和按需恢复技术，以及基于存储网络健壮性的优化方法。
4、 数据访问接口及用户交互接口设计与实现
兼容现有文件系统操作接口前提下，研究统一的虚拟用户级文件系统，设计启发式数据访问和管理策略，提供“积木式”的数据访问接口，允许用户定制适合自己特点的数据管理策略和界面，提高数据访问交互式友好程度。
5、 云安全应用服务
云计算提供的超大规模计算能力与海量存储能力，能在安全事件采集、关联分析、病毒防范等方面实现性能的大幅提升，可用于构建超大规模安全事件信息处理平台，提升全网安全态势把握能力。
联采装备状态数据分析功能的实现是成功的另一关键。联采装备状态数据分析功能具体实施技术包含如下三方面主要内容和技术方法。
（1）露天矿联采成套装备涉及的各种生产过程进行监控分析
①损耗分析拟采用描述统计学方法实现。统计分析露天矿联采成套装备各个零部件的磨损情况，某个零部件在使用了多长时间后容易发生事故等。通常会使用的工具是频数分布表与图示法，如多边图、直方图、圆形图、散点图等。透过分析数据资料，以了解各变量内的观察值集中与分散的情况。运用的工具有：集中量数，如平均数、中位数、众数、几何平均数、调和平均数。与变异量数，如全距、平均差、标准差、相对差等。
②成本控制拟采用多元分析统计方法。多元统计分析是从经典统计学中发展起来的一个分支，是一种综合分析方法，由于多个零部件的总体分布是多维（多元）概率分布，所以选用多元分析统计分析多个零部件之间的协作关系是非常恰当的。多元分析统计主要内容包括多元正态分布及其抽样分布、多元正态总体的均值向量和协方差阵的假设检验、多元方差分析、直线回归与相关、多元线性回归与相关、主成分分析与因子分析、判别分析与聚类分析、Shannon信息量及其应用。
为了实现对露天矿联采成套装备操作生产环境数据进行多主题、多粒度、多需求、高效、快捷的展示、研究和查询检索，需要在露天矿联采成套装备操作生产环境数据库的基礎上，利用数据仓库技术构建数据仓库，并进一步利用OLAP和其它常规分析方法，进行数据的深层分析。我们拟实现露天矿联采成套装备操作生产环境数据中人的操作、环境参数、系统设计参数、系统故障等几方面因素之间
（2）生产环境安全监控拟采用数据仓库技术方法。
工程进度的影响。其中，与人的操作相关信息主要包括工人针对不同操作环境的操作信息；环境因素相关信息主要包括土压、流量、温度、行程等；系统设计参数相关信息主要包括PLC、变频器的转速等相关参数；系统故障因素主要记录系统出现问题或故障时所对应的部件信息等。
（3） 工艺分析拟采用关联规则方法
关联规则是从存放在数据库，数据仓库或其他信息库中的大量数据中挖掘有趣知识的过程。它能够找出数据之间的潜在关系，从而促进信息的传递。将设计过程中涉及的因素同施工过程中出现的问题采用关联规则挖掘方法可以找到在设计过程中何种因素会导致在施工过程中出现的问题，通过算法产生的关联规则找出导致事故的诱因，进而对设计过程进行优化和补充。
（4）开采环境智能感知与专家系统建立拟采用在线学习方法
在线学习可以看成是一种优化方法。随着对数据的不断访问来逐步逼近这个离线最优解。结合到智能感知与专家系统的建立，采用在线学习模型可以很好的达到现场预判与现场模拟的效果，并且得到的模型可以用来对新操作工进行培训。
技术开发立足于高起点和高标准，在已有的科研成果上，采用国际上通用的标准和协议，力求达到世界领先的技术水平。充分利用我国现有的技术和资源，避免重复建设和低水平重复开发。在实施过程中，统筹安排技术研发与示范工程建设的进度，既保证技术研发的成果能够及时应用于示范工程的建设，同时又能通过工程应用检验技术研发的成效，促进技术不断成熟。
参考文献
[1] 宁焕生，王炳辉著；RFID重大工程与国家物联网；机械工业出版社，2009.
[2] 吴功宜著；智慧的物联网——感知中国和世界的技术；机械工业出版社，2010.
[3] 邹生，何新华著；物流信息化与物联网建设；电子工业出版社，2010.
[4] 肖慧彬著；物联网中企业信息交互中间件技术开发研究；北京：北方工业大学，2009.
作者简介：李宏阳（1981-），男，辽宁沈阳人，工程师，主要从事电气设计工作。
建立监测、控制、通讯一体化自动化控制方案。系统控制采用PLC系统，主站设在自移式破碎站，其它各设备设有分站。破碎站司机室安装工控机，其它设备安装人机界面，通过破碎站发布系统命令。系统命令可通过光纤或DP总线和控制电缆传输到其它设备，各设备接到命令通过PLC程序执行。设备本身还设有单动、就地启动控制方式，实现设备就地启动、检修。自动控制系统满足自移式破碎站和转载机的工艺过程复杂的要求。并实现报警、设置、工作过程、数据统计的画面监控系统。
应用UWB（UltraWideband）无载波通信技术实现装备位置测定，使用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通信系统UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小、保密性好等诸多优势，克服采煤工作现场环境粉尘量大、装备动态运动状态复杂等导致的诸多无线通信干扰因素的影响。UWB位置信息测定方法示意图如图1所示。
拟采用基于MP 算法的TOA 和DOA 联合估计方法，用带有两根天线的接收机同时估计时间参数和角度参数，用时间参数确定距离，用角度参数确定方向，从而确定信号源2 维或3维的坐标。矩阵束时延估计算法不像传统的MUSIC方法需要对接收信号的协方差阵进行特征值分解，它直接对输入信号进行处理，因此它除了具有超分辨特性的同时，还具有计算量小，计算速度快的优势。
基于云计算的云服务平台建设实施包括了云存储服务、云安全服务等重要技术内容，实施方法分别如下。
一、云存储服务实施技术路线
1、 支持多源海量数据的云存储架构设计与构建
在大规模、异构、分布、服务需求频繁变化的网络应用环境下，针对系统主体组成方式复杂、数据组织模式复杂、服务行为方式复杂的特点，研究各种变化行为模型、服务管理和I/O调度策略以及系统结构组成，设计并构建描述动态变化的多源海量数据的云存储架构与方法，构建兼容RAID、NAS、SAN、iSCSI等多种异构存储技术的集中统一的云存储平台。
2、 数据布局与优化调度
开发适合露天矿联采成套装备云服务的数据存储和布局策略，提供设备、用户和存储节点间的动态映射机制，构建存储QoS性能模型，既满足负载的自适应平衡分布，又突出热点数据的高效优先服务。重点解决由于服务需求改变和设备资源拓扑动态变化而产生的影响存储QoS控制的新问题，研究服务和最佳存储资源再分配技术，提高存储QoS控制的准确性和实效性。
3、 容灾与实时云备份
为了保护数据安全和提高数据的持续可用性，要从RAID保护、冗余结构、数据备份、故障预警等多方面考虑容灾。构造包括本地容灾和异地容灾的多级容灾体系，研究面向设备主体的数据镜像、快照、备份和按需恢复技术，以及基于存储网络健壮性的优化方法。
4、 数据访问接口及用户交互接口设计与实现
兼容现有文件系统操作接口前提下，研究统一的虚拟用户级文件系统，设计启发式数据访问和管理策略，提供“积木式”的数据访问接口，允许用户定制适合自己特点的数据管理策略和界面，提高数据访问交互式友好程度。
5、 云安全应用服务
云计算提供的超大规模计算能力与海量存储能力，能在安全事件采集、关联分析、病毒防范等方面实现性能的大幅提升，可用于构建超大规模安全事件信息处理平台，提升全网安全态势把握能力。
联采装备状态数据分析功能的实现是成功的另一关键。联采装备状态数据分析功能具体实施技术包含如下三方面主要内容和技术方法。
（1）露天矿联采成套装备涉及的各种生产过程进行监控分析
①损耗分析拟采用描述统计学方法实现。统计分析露天矿联采成套装备各个零部件的磨损情况，某个零部件在使用了多长时间后容易发生事故等。通常会使用的工具是频数分布表与图示法，如多边图、直方图、圆形图、散点图等。透过分析数据资料，以了解各变量内的观察值集中与分散的情况。运用的工具有：集中量数，如平均数、中位数、众数、几何平均数、调和平均数。与变异量数，如全距、平均差、标准差、相对差等。
②成本控制拟采用多元分析统计方法。多元统计分析是从经典统计学中发展起来的一个分支，是一种综合分析方法，由于多个零部件的总体分布是多维（多元）概率分布，所以选用多元分析统计分析多个零部件之间的协作关系是非常恰当的。多元分析统计主要内容包括多元正态分布及其抽样分布、多元正态总体的均值向量和协方差阵的假设检验、多元方差分析、直线回归与相关、多元线性回归与相关、主成分分析与因子分析、判别分析与聚类分析、Shannon信息量及其应用。
为了实现对露天矿联采成套装备操作生产环境数据进行多主题、多粒度、多需求、高效、快捷的展示、研究和查询检索，需要在露天矿联采成套装备操作生产环境数据库的基礎上，利用数据仓库技术构建数据仓库，并进一步利用OLAP和其它常规分析方法，进行数据的深层分析。我们拟实现露天矿联采成套装备操作生产环境数据中人的操作、环境参数、系统设计参数、系统故障等几方面因素之间
（2）生产环境安全监控拟采用数据仓库技术方法。
工程进度的影响。其中，与人的操作相关信息主要包括工人针对不同操作环境的操作信息；环境因素相关信息主要包括土压、流量、温度、行程等；系统设计参数相关信息主要包括PLC、变频器的转速等相关参数；系统故障因素主要记录系统出现问题或故障时所对应的部件信息等。
（3） 工艺分析拟采用关联规则方法
关联规则是从存放在数据库，数据仓库或其他信息库中的大量数据中挖掘有趣知识的过程。它能够找出数据之间的潜在关系，从而促进信息的传递。将设计过程中涉及的因素同施工过程中出现的问题采用关联规则挖掘方法可以找到在设计过程中何种因素会导致在施工过程中出现的问题，通过算法产生的关联规则找出导致事故的诱因，进而对设计过程进行优化和补充。
（4）开采环境智能感知与专家系统建立拟采用在线学习方法
在线学习可以看成是一种优化方法。随着对数据的不断访问来逐步逼近这个离线最优解。结合到智能感知与专家系统的建立，采用在线学习模型可以很好的达到现场预判与现场模拟的效果，并且得到的模型可以用来对新操作工进行培训。
技术开发立足于高起点和高标准，在已有的科研成果上，采用国际上通用的标准和协议，力求达到世界领先的技术水平。充分利用我国现有的技术和资源，避免重复建设和低水平重复开发。在实施过程中，统筹安排技术研发与示范工程建设的进度，既保证技术研发的成果能够及时应用于示范工程的建设，同时又能通过工程应用检验技术研发的成效，促进技术不断成熟。
参考文献
[1] 宁焕生，王炳辉著；RFID重大工程与国家物联网；机械工业出版社，2009.
[2] 吴功宜著；智慧的物联网——感知中国和世界的技术；机械工业出版社，2010.
[3] 邹生，何新华著；物流信息化与物联网建设；电子工业出版社，2010.
[4] 肖慧彬著；物联网中企业信息交互中间件技术开发研究；北京：北方工业大学，2009.
作者简介：李宏阳（1981-），男，辽宁沈阳人，工程师，主要从事电气设计工作。