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矿用5G智能终端数据交互和共享规范研究

蔡峰 王陈书略 乔梁 包晓波 张冬阳

蔡峰,王陈书略,乔梁,等. 矿用5G智能终端数据交互和共享规范研究[J]. 工矿自动化,2023,49(9):98-105.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18109
引用本文: 蔡峰,王陈书略,乔梁,等. 矿用5G智能终端数据交互和共享规范研究[J]. 工矿自动化,2023,49(9):98-105.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18109
CAI Feng, WANG Chenshulve, QIAO Liang, et al. Research on data exchange and sharing standards for mining 5G intelligent terminal[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(9):98-105.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18109
Citation: CAI Feng, WANG Chenshulve, QIAO Liang, et al. Research on data exchange and sharing standards for mining 5G intelligent terminal[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(9):98-105.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18109

矿用5G智能终端数据交互和共享规范研究

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18109
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(52074120)。
详细信息
    作者简介:

    蔡峰(1985—),男,山西绛县人,高级工程师,博士,现主要从事煤炭生产技术管理及智能化技术应用研究工作,E-mail:caifeng868@126.com

  • 中图分类号: TD65

Research on data exchange and sharing standards for mining 5G intelligent terminal

  • 摘要: 5G技术是实现矿山智能化建设的基础,针对不同厂商之间的矿用5G智能终端与管控平台很难实现互通的问题,需要统一和规范5G系统中的数据交互和共享流程。给出了“5G+智能矿山”的部署架构,即矿用5G智能终端通过井上下5G基站、交换机和5G核心网,与包含管控平台的服务器实现数据交互和共享。介绍了矿用5G系统中传输的消息类型、消息传输格式、消息组成和消息连接方式等。针对矿山领域的具体应用场景,将矿用5G系统中的数据分成语音数据、视频数据、传感数据和控制类数据等,并给出了矿用5G智能终端在不同应用场景下传输的数据类型。分析了矿用5G智能终端及管控平台应具备的能够满足数据交互的基本传输能力,指出矿用5G智能终端与管控平台数据交互时的流程包括设备信息查询与上报、设备升级、日志采集、告警下发及处理和平台配置下发及处理等。给出了矿用5G智能终端数据共享的参与实体、安全等级和流程(包括数据的汇聚、申请、授权、提供和反馈)。通过实施标准化流程,在保证通信可靠性的同时,简化了“5G+智能矿山”系统架构下的数据交互和共享流程,以加速矿山智能化建设。

     

  • 图  1  “5G+智能矿山”的部署架构

    Figure  1.  Deployment architecture of "5G + intelligent mine"

    图  2  通信链路

    Figure  2.  Communication link

    图  3  数据共享流程

    Figure  3.  Data sharing flow

    表  1  消息类型

    Table  1.   Message type

    数据类型 描述及要求
    BYTE 无符号单字节整型(字节,8位)
    WORD 无符号双字节整型(字,16位)
    DWORD 无符号4字节整型(双字,32位)
    MDWORD 无符号6字节整型(三字,48位)
    BYTE[n] n字节
    FLOAT 4字节
    DOUBLE 8字节
    INT64 8字节
    BCD[n] 8421码,n字节
    STRING GBK编码,采用0终结符,若无数据,则放1个0终结符
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    表  2  消息头

    Table  2.   Message header

    起始字节 字段 数据类型 描述及要求
    0 消息ID WORD
    2 消息体属性 WORD
    4 消息流水号 WORD 按发送顺序从0开始循环累加
    6 消息总包数 消息分包后的总包数
    8 包序号 从1开始
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    表  3  MQTT协议下的QoS等级

    Table  3.   QoS level under MQTT protocol

    QoS等级 说明
    QoS 0 依赖于底层TCP/IP网络的消息发布,允许消息的丢失或重复
    QoS 1 消息应至少传送1次至订阅者
    QoS 2 保证消息仅1次传送至订阅者
    下载: 导出CSV

    表  4  不同应用场景下的数据类型

    Table  4.   Data types in different application scenarios

    应用场景 数据类型
    露天矿 辅助驾驶 语音数据、视频数据、控制类数据
    矿山数字孪生 语音数据、视频数据、控制类数据
    井工矿 远程控制 语音数据、视频数据、控制类数据
    智能探测 控制类数据、传感数据
    智能开采 语音数据、视频数据、控制类数据、传感数据
    智能掘进 语音数据、视频数据、控制类数据、传感数据
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-21
  • 修回日期:  2023-09-22
  • 网络出版日期:  2023-09-28

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