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第1章 概述1

1.1 无处不在的物联网1

1.2 物联网的系统结构1

1.3 煤矿物联网的系统架构2

第2章 物联网的感知层技术4

2.1 自动识别技术4

2.1.1 条码识别技术4

2.1.2 射频识别技术6

2.2 传感技术11

2.2.1 传感器概述11

2.2.2 微机电传感器系统12

2.2.3 智能传感器13

2.3 定位技术14

2.3.1 卫星定位技术14

2.3.2 移动定位技术15

2.3.3 传感定位技术16

2.4 传感网技术17

2.4.1 网络支持技术17

2.4.2 服务支持技术19

2.4.3 应用支持技术21

第3章 物联网的传输层技术24

3.1 有线通信传输24

3.1.1 三网融合24

3.1.2 光纤工业以太环网26

3.1.3 现场总线27

3.2 无线通信传输30

3.2.1 长距离无线通信30

3.2.2 北斗卫星导航系统38

3.2.3 短距离无线通信40

第4章 物联网的应用层技术48

4.1 应用层概述49

4.1.1 通用应用层架构研究49

4.1.2 通用应用层的分层结构研究49

4.1.3 通用应用层API50

4.2 云计算50

4.2.1 基础设施即服务51

4.2.2 平台即服务55

4.2.3 软件即服务56

4.3 软件和算法64

4.3.1 面向服务的体系架构（SOA）64

4.3.2 中间件技术66

4.3.3 数据管理66

4.3.4 感知信息处理技术72

4.3.5 信息融合方法75

4.3.6 智能数据分析77

4.4 应用层标准体系81

4.4.1 物联网标准化81

4.4.2 国内标准化进展82

4.5 应用层其他关键技术83

4.5.1 物联网标识、解析与寻址技术83

4.5.2 网络管理技术87

第5章 感控一体的煤矿物联网系统90

5.1 基于物联网的煤矿安全监控系统90

5.2 智慧煤矿感知层设计93

5.2.1 设备识别和管理94

5.2.2 设备参数采集94

5.2.3 环境参数采集95

5.2.4 视频监控系统95

5.2.5 感知层融合技术96

5.2.6 煤矿设备控制97

5.3 基于物联网技术的煤矿调度指挥系统97

5.3.1 煤矿调度指挥控制中心97

5.3.2 煤矿井下调度系统98

5.4 矿井巷道延伸追踪系统98

5.5 矿山灾害预警与救护系统99

5.6 煤矿运输系统101

5.6.1 煤矿皮带运输监控系统101

5.6.2 矿井轨道运输监控系统102

5.7 煤矿井下人员定位系统103

5.8 视频监控系统104

5.9 矿井提升监控系统105

5.10 矿井通风监控系统105

5.11 压风机监控系统106

5.12 矿井排水监控系统106

5.12.1 煤矿主排水系统107

5.12.2 煤矿井下排水系统107

5.13 煤矿隐患监察系统107

5.14 矿井火灾监控系统108

5.15 煤矿供电监控系统108

5.16 采煤工作面监控系统108

5.17 瓦斯抽采监控系统109

5.18 煤炭产量远程监测系统109

5.19 井下智能单兵系统109

5.20 矿山物联网实时监控系统110

5.20.1 物联网对矿山人员的实时监控110

5.20.2 物联网对矿井环境的实时监控111

5.20.3 物联网对矿山物理系统的实时监控111

第6章 异构融合的煤矿物联网结构113

6.1 异构融合的网络层设计113

6.1.1 煤矿物联网异构融合的网络结构113

6.1.2 网络异构性114

6.1.3 异构融合网关设计115

6.1.4 异构融合网关的实现116

6.2 高度集成的数据处理层设计119

6.2.1 数据集成过程120

6.2.2 应用集成过程122

6.3 静动态分簇相结合的物联网结构125

6.3.1 静态分簇网络和动态分簇网络125

6.3.2 静动态分簇相结合的数据融合127

6.3.3 实验分析129

6.4 一种基于层次结构的能量均衡数据融合技术129

6.4.1 定向扩散路由中的数据融合技术129

6.4.2 基于分层结构的数据融合技术130

6.4.3 一种基于层次结构的能量均衡数据融合技术131

6.5 煤矿物联网部分子系统设计134

6.5.1 变电所子系统设计134

6.5.2 水泵房子系统设计136

6.5.3 压风机子系统设计139

6.5.4 通风机子系统设计141

第7章 煤矿物联网应用143

7.1 煤矿物联网多功能读写器设计143

7.1.1 多功能物联网读写器系统结构143

7.1.2 读写器的微控制器144

7.1.3 读写器的射频识别模块RFM22144

7.1.4 读写器的ZigBee模块CC2430145

7.2 基于物联网的工矿企业现场诊断与管理系统146

7.2.1 工矿企业现场诊断技术146

7.2.2 工矿企业现场诊断与管理现状及存在问题分析146

7.2.3 基于物联网的工矿企业现场诊断与管理系统功能和关键技术147

7.2.4 工矿企业现场诊断与管理系统的物联网架构147

7.2.5 工矿企业现场诊断与管理系统的多源信息融合感知层设计148

7.2.6 基于物联网的工矿企业现场诊断与管理系统结构149

7.3 基于物联网感知的煤矿设备智能管理系统研究150

7.3.1 概述150

7.3.2 设计思想151

7.3.3 基于物联网的煤矿设备智能管理系统功能与特点151

7.3.4 煤矿设备智能管理系统的实现152

7.4 煤矿巷道无线感知节点布置策略及定位算法154

7.4.1 概述154

7.4.2 基于节点收发信号强度的狭长空间定位算法分析155

7.4.3 狭长空间三种不同无线感知节点布置方法的定位比较155

7.4.4 狭长空间三种不同锚节点布置的定位分析159

7.5 煤矿灯房无线监测监控系统159

7.5.1 绪论159

7.5.2 矿灯监控系统中心控制平台硬件设计159

7.5.3 中心控制平台协调器软件设计161

7.5.4 矿灯充电节点软件设计161

7.5.5 拓展井下无线检测网络163

7.6 基于物联网的矿山环境监测系统163

7.6.1 系统总体设计163

7.6.2 环境监测感知层硬件设计165

7.6.3 环境监测感知层设计173

7.6.4 系统数据库设计177

7.6.5 系统模块功能设计180

第8章 矿山信息物理融合系统183

8.1 工业信息物理系统183

8.1.1 工业CPS连续时间系统模型构建184

8.1.2 工业CPS离散系统模型构建185

8.1.3 工业CPS连续时间系统状态模型表示185

8.2 煤矿斜巷运输系统模型构建186

8.2.1 斜巷信号系统模型构建186

8.2.2 防错道子系统的模型构建187

8.2.3 防跑车子系统的模型构建189

8.2.4 变频调速子系统模型构建190

8.2.5 矿井斜巷运输系统模型192

8.3 煤矿地面生产CPS192

8.3.1 煤矿地面生产系统组成、运行方式及功能192

8.3.2 地面生产系统模型构建194

8.3.3 系统各状态的可达性分析与模型验证197

8.3.4 结束语200

参考文献201