《基于情境的矿山服务方法及系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于情境的矿山服务方法及系统.pdf（15页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102438038A43申请公布日20120502CN102438038ACN102438038A21申请号201110303171822申请日20110926H04L29/08200601E21F17/1820060171申请人河南理工大学地址454000河南省焦作市高新区世纪大道2001号72发明人薛霄罗军伟王永茂张磊马永强54发明名称基于情境的矿山服务方法及系统57摘要本发明公开了一种基于情境的矿山服务方法及系统，其中方法包括采用终端设备或传感器采集当前情境信息，情境信息包括ID、情境所属类别、情境的获取类型、情境取值的类型、情境的提供商信息以及情境的传感器集合；根据所。
2、述情境信息以及推理规则，得到情境信息的取值；根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在获得所述情境信息取值的情况下是否需要进行业务服务；如果需要进行业务服务，则调用与所述情境信息的取值相应的业务服务。本发明提供的方法和系统能够避免情境信息与服务业务之间的分割，使得各类信息资源能够得到充分利用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图5页CN102438046A1/1页21一种基于情境的矿山服务方法，其特征在于，包括采用终端设备或传感器采集当前情境信息，情境信息包括ID、情境所属类别、情境的获取类型、情境取值的类型、情境的提供商信息以及情境的传。
3、感器集合；根据所述情境信息以及推理规则，得到情境信息的取值；根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在获得所述情境信息取值的情况下是否需要进行业务服务；如果需要进行业务服务，则调用与所述情境信息取值相应的业务服务。2根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述情境信息以及推理规则，得到情境信息的取值后，还包括判断所述情境信息的取值是否发生了变化；对于变化了的情境信息的取值，判断在获得所述情境信息取值的情况下是否需要进行业务服务。3根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果需要进行业务服务，则调用与所述情境信息的取值相应的业务服务，包括如果需要进行业务服务，则查找受所述情境信息取值变化影响的。
4、人员信息及其情境感知服务；查找情境感知服务的所有情境信息的最新采集值；查找所需调用的业务服务；并调用所需的业务服务。4根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用终端设备或传感器采集当前情境信息之前，还包括建立不同情境信息与业务服务的关联关系。5一种基于情境的矿山服务系统，其特征在于，包括情境信息获取模块，用于采用终端设备或传感器采集当前情境信息，情境信息包括ID、情境所属类别、情境的获取类型、情境取值的类型、情境的提供商信息以及情境的传感器集合；情境信息推理模块，用于根据所述情境信息以及推理规则，得到情境信息的取值；业务服务提供模块，用于根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在获得所述情。
5、境信息的取值的情况下是否需要进行业务服务；并在需要进行业务服务的情况下，调用与所述情境信息的取值相应的业务服务。权利要求书CN102438038ACN102438046A1/8页3基于情境的矿山服务方法及系统技术领域0001本发明涉及智能化服务技术，尤其涉及一种基于情境的矿山服务方法及系统。背景技术0002近些年，我国在数字矿山方面的研究已经取得了长足发展，初步建立了以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入在煤矿地质勘探、规划设计、建井施工、生产经营管理各环节中所获得的信息。煤矿所能获取的信息可划分为固有信息和动态信息两个层面，固有信息包括矿井原始数据地质、测量、钻孔。
6、和煤层、围岩、井巷等地质体空间信息；动态信息包括采掘、通风、运输、供电、给排水等生产系统网络及其装备信息，生产过程中产生的信息设备状态、环境、人员，专业分析辅助决策信息，生产经营管理信息等。0003目前，随着信息通信技术与传感器技术的迅猛发展和广泛深入的应用，地球上的万事万物逐渐变得可感知和互联互通。互联网和物联网相结合能够实现现实世界和信息世界的充分覆盖与融合，为信息采集传递和服务决策提供了强有力的技术支撑。在这个背景下，数字化矿山开始逐渐向智慧矿山发展，不仅要实现矿山整体层面的信息化，包括资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化；还要对。
7、获取的海量信息进行进一步的加工处理，并通过物联网实现更透彻的感知物联化，INSTRUMENTED，更全面的互联互通互联化，INTERCONNECTED，更深入的智能化智能化，INTELLIGENT，使得信息服务不再局限于管理层面，而是能够为每个矿工个体提供有效地信息服务。0004情境感知服务是在这些技术背景下产生的一种能够极大改善人们生活工作的新服务方式通过传感器采集/感知被服务对象的情境信息，根据情境信息分析判断被服务对象当前的状况，然后选择并提供适当的业务服务。其目标是根据被服务对象的情境信息，自动判断当前所需的服务并予以提供。情境感知服务具有以下4个主要特点0005自动化情境感知服务由传。
8、感器自动采集的数据触发而并非人，因此除了能够节省人们的时间精力外，更适用于夜间或危险环境等人们难以控制，或者睡眠、遗忘与丧失意识等无法进行自主行为以及公共区域等缺乏明确责任的情形。0006全天候/方位情境感知服务不受人工工作的作息时间限制，通过传感器可以实现对被服务对象进行7X24小时全天候监控。随着传感器功能的进一步完善，可以实现对生产生活中的方方面面进行数据采集。0007即时/前瞻性情境感知服务的延迟仅受数据采集频率、传输速度和服务响应时间影响，在正常情况下，这种延迟几乎可以忽略不计而被视为即时服务。此外，情境感知服务也可对顾客的历史数据进行分析处理，及时发现数据趋势，通过前瞻性服务做到未。
9、雨绸缪或防患于未然。0008个性定制由于情境感知服务是基于服务对象的情境数据，因此这种服务是真正的个性化服务。此外，数据的采集配置、服务策略的制订也可根据顾客的需求进行定制。说明书CN102438038ACN102438046A2/8页40009目前，煤矿已经投入运营了大量的信息系统用于提供情境信息与业务服务，主要分为3类一类是煤矿地质测量系统，从早期的矢量化成图系统，逐步发展完善成具有煤矿专有功能的地质测量系统，有的还集成了一定的管理功能；其次是煤矿自动化系统，从早期的煤矿安全监测系统，发展到今天集成的全矿井综合自动化系统，掌握矿井各生产环节的实时信息；第三类是煤矿信息管理，从煤矿办公自动化。
10、、运销、设备及劳资等管理模块入手，将煤矿各业务科室的管理流程信息化。由于这3类系统涉及煤矿不同的业务部门，各自所采取的技术路线、应用平台千差万别，造成目前各类系统难以整合、信息资源无法共享，很难形成统一的空间信息、实时信息和管理信息平台。这就造成了情境信息与业务信息的分割，虽然信息资源很丰富，却难以充分发挥其效用，难以根据具体的工作环境，为井下矿工提供实时的信息服务。发明内容0010本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种基于情境的矿山服务方法及系统，能够将各类系统的信息资源与当前情境相关联，使得各类信息资源得以充分利用。0011本发明提供了一种基于情境的矿山服务方法，包括0012采用终端设备。
11、或传感器采集当前情境信息，情境信息包括ID、情境所属类别、情境的获取类型、情境取值的类型、情境的提供商信息以及情境的传感器集合；0013根据所述情境信息以及推理规则，得到情境信息的取值；0014根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在获得所述情境信息取值的情况下是否需要提供业务服务；0015如果需要提供业务服务，则调用与所述情境信息取值相应的业务服务。0016本发明还提供了一种基于情境的矿山服务系统，包括0017情境信息获取模块，采用终端设备或传感器采集当前情境信息，情境信息包括ID、情境所属类别、情境的获取类型、情境取值的类型、情境的提供商信息以及情境的传感器集合；0018情境信息推理模。
12、块，用于根据所述情境信息以及推理规则，得到情境信息的取值；0019业务服务提供模块，用于根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在获得所述情境信息取值的情况下是否需要提供业务服务；并在需要提供业务服务的情况下，调用与所述情境信息取值相应的业务服务。0020本发明提供的基于情境的矿山服务方法及系统，根据情境信息以及推理规则，推理得到情境信息的取值；根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在当前获得的情境信息的情况下是否需要调用业务服务。如果需要调用业务服务，则调用与该情境信息的取值相对应的业务服务。这样，所调用的业务服务能够与当前的情境信息取值相匹配，因而能够避免情境信息与业务服务之间的分割。
13、，使得不同种类的业务服务能够分别应用于相关联的情境之下，使得各类信息资源能够得到充分利用。附图说明0021图1所示为本发明所提出的情境感知服务系统的示意图；说明书CN102438038ACN102438046A3/8页50022图2所示为本发明基于情境的矿山服务方法的流程图；0023图3所示为本发明中情境信息采集的系统结构示意图；0024图4所示为本发明中终端设备的一种结构示意图；0025图5所示为本发明提出的一种情境信息处理框架的示意图；0026图6所示为本发明中调用业务服务的流程示意图。具体实施方式0027本发明基于现有的矿山信息系统来提供业务服务和情境信息，构建出一个矿山智慧服务系统，将。
14、现有的业务服务与情境信息相结合，为井下矿工提供情境感知的信息服务。0028系统对于情境信息的获取，主要是通过煤矿现有的人员定位系统，得到矿工所处的地理位置信息；然后通过与现有的业务系统相关联，获取该位置的各种业务信息，包括瓦斯浓度、安全隐患、距离最近的救生舱位置等等；最后，将业务信息发送到矿工随身携带的终端设备上，满足井下矿工信息服务定制化的个体需求。0029本发明所提出的情境感知服务系统如图1所示，该系统通过配置模型定义建立情境信息与业务服务之间的松耦合关联关系，然后根据监控的情境信息取值选择相应的配置调用业务服务，进而实现情境感知服务。系统框架主要包括以下三个部分0030情境信息获取模块简。
15、单、直观的情境信息可以通过终端设备或传感器直接获取。该模块对情境信息本身进行管理，包括情境信息的表示、过滤、推理、存储和查询等，其目的是建立一个统一的、开放的环境模型以及环境信息的共享、使用和管理机制。例如，矿工的位置信息可以通过人员定位系统进行获取，然后作为情境信息的数据进行存储。0031情境信息推理模块在获得了第一手的、可检测的情境数据后，一些抽象的复杂情境则需要综合已知的情境进行推理判断，然后才能得出顾客当前所处的完整情境。目前，根据情境模型的不同，主要的推理方法分为基于规则的方法和基于本体的方法两类。例如，在获取矿工位置之后，需要判断是否与上一次保存的数据相同，只有在发生变化的时候再进。
16、行存储，否则会导致数据量过大且无意义。0032业务服务提供模块在建立情境感知服务时，除了要采集服务对象的情境信息之外，还需要建立不同情境信息与业务服务的关联关系，说明在何种情况下具体可以是指何种情境信息的取值满足何种条件，用户需要哪种服务，然后根据感知的情境信息取值判断当前服务对象的情境状态，提供相应的服务。目前煤矿现有的各类信息系统，例如瓦斯监控、安全隐患辨识、应急指挥等，都可以封装成业务服务，服务系统根据实地情境进行调用，从而满足客户需求。0033如图2所示为本发明基于情境的矿山服务方法的流程图，包括0034步骤101、采用终端设备或传感器采集当前情境信息，情境信息包括ID、情境所属类别、。
17、情境的获取类型、情境取值的类型、情境提供商的信息以及情境的传感器集合。0035步骤102、根据所述情境信息以及推理规则，得到情境信息的取值。0036步骤103、根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在获得所述情境信息取值的情况下是否需要进行业务服务。0037步骤104、如果需要进行业务服务，则进行与所述情境信息的取值相应的业务服务的内容。说明书CN102438038ACN102438046A4/8页60038步骤101可以由图1中的情境信息获取模块执行，步骤102可以由图1中的情境信息处理模块执行，步骤103104可以由图1中的业务服务提供模块执行。0039下面通过具体的例子来说明本发明的。
18、实现过程。0040一、情境信息采集0041煤矿井下开采地域辽阔，如果仅采用局部的无线传感网络，而没有一个高速可靠的主干传输网支撑，则井下安全监控信息无法及时传到地面调度中心。目前广泛使用的各种监控系统基本是在工业以太网或现场总线网络上挂接监控分站方式，实现对地面和井下参数的采集和设备控制。从经济、实用角度出发，情境信息的采集可以基于现有的矿井人员定位系统，如图3所示为本发明中情境信息采集的系统结构示意图，主要包括定位标签、终端设备、定位基站、以太网和服务系统5部分。当井下矿工经过定位基站的时候，其身上的标签会将矿工的个人信息以无线传输的方式传给基站，基站进行数据转换和处理后通过以太网传输到服务。
19、系统。服务系统分析数据后，若发现异常情况，立即向矿工随身携带的终端设备发送警报信号，包括个人的位置信息、瓦斯浓度值、以及距离最近的逃生舱位置等。0042终端设备的外观可以类似于电子手表，可以戴在手腕上，如图4所示为本发明中终端设备的一种结构示意图，它主要包含RFID标签、中央处理器例如，可以是MPS430F149单片机、存储器和显示器等。MPS430F149单片机是16位单片机，具有A/D转换电路，且有较高的转换速率，抗干扰能力比较强，特别适合大量数据的处理。现有井下人员定位系统的RFID标签被集成到终端设备中，用于标识矿工的个人信息。通过无线射频电路从基站获取的情景信息和业务服务信息，经MP。
20、S430F149单片机处理后，暂时存储到相应的存储单元。显示器主要为了煤矿工人能够方便实时地了解自身所处位置的现场环境情况，如果有紧急情况，具有峰鸣或者震动功能，从而主动提醒用户。0043MPS430F149单片机通过RS232/485串口与带有TCP/IP协议的无线通讯模块连接，数据经协议封装打包后发送到无线数据网络。无线模块可以采用山东力创公司的LQ8100GRRS模块，具有高稳定性，能够实现无线数据实时传输，内嵌有TCP/IP协议，具有高传输速率，永远在线的特点。该LQ8100无线传输模块具有标准的DB9针接口包括电源接口，工作电压5V、SIM卡接口、标准RS232/485接口等，采用G。
21、SM900和GSM1800两个频段，可支持两种工作模式电路交换模式CSD和分组交换模式。其功能是将现场采集数据通过与其连接天线发射出去，或接收远端监控中心发送的数据，再将接收到的数据或命令进行相应的协议处理后，通过串行接口送入中央处理器进行处理。串行RS232/485接口起电平转换和串口通信的功能。0044二、情境信息处理0045情境信息一般无法通过传感器层直接获取，而是需要根据与其它情境信息的关联关系进行判定。根据情境感知服务的松耦合和触发式调用特征，如图5所示为本发明提出的一种情境信息处理框架的示意图，该框架包括情境信息定义和情境推理引擎2个部分0046情境信息定义。由于传感器层的情境信息。
22、来源差异很大，为便于情境感知引擎使用，框架通过设备信息访问接口DIADEVICESINFORMATIONACCESS屏蔽下层各种情境信息来源，对上呈现出一个统一的情境数据访问接口。情境的定义CXT0047其中ID是CXT的标识信息。说明书CN102438038ACN102438046A5/8页70048CTYPE是CXT的所属类别，类别可能具有层次结构，通常由领域专家定义，作为一种行业共识具有通用性。例如位置作为父类层次的情境信息，根据定位技术可以分为GPS、BLUETOOTH和WIFI等子类。0049OTYPE是CXT的获取类型，根据获取方式的不同可分为采集型、读取型和推理型三种。其中采集型。
23、是指能够直接通过硬件设备采集的，具有直观现实意义的情境信息，如温度、时间、位置等；读取型是指从无法通过硬件设备采集，而是从软件系统内部读取的情境信息，如各种状态；采集型和读取情境信息是从外界直接获得，而推理型则是需要通过对相关的情境信息进行推理间接获得的情境信息。0050VTYPE是CXT的取值类型，情境的取值可以分为离散型和连续型两类。离散型是指CXT的取值是个数有限的固定值，例如对象状态、位置信息中的符号型表示等，连续型是指CXT的取值是无限的连续值，例如温度、时间、位置信息表示中的坐标型表示等。0051PROVIDER是CXT的提供商。0052SEN是CXT的传感器集合，该集合只针对OT。
24、YPE是采集型的CXT。0053情境信息推理。情境感知引擎是框架的核心，包括轮询器、推理引擎、调用控制器和服务质量管理。轮询器根据情境信息的采集频率调用DIA接口获取情境信息的取值，然后将值传递给推理引擎。情境感知引擎使用情境信息的推理规则，从而支持对业务服务的调用。以下详细说明推理规则的设置与使用。0054定义1取值条件CV，关系条件CR，其中00551OBJ是对象；CXT是情境信息；VCXT是情境信息值；00562RELATION是对象之间的关系。0057定义2映射的推理规则其中00581A是前置条件集；S是后置条件集；00592A与S满足如下约束0060对任意A，如果有则必存在CVA；0。
25、061对任意S，有且必不存在CRS。0062前置条件集A可能由取值条件和关系条件共同组成，但必包含取值条件；后置条件集S仅由取值条件组成。0063以判断井下矿工是否处于危险场所为例，假定矿工处于某条巷道中，该巷道的瓦斯浓度超标，那么就推导出该矿工处于危险状态。该例包含人、位置、巷道和瓦斯4个OBJ；瓦斯和巷道之间具有RELATION属性LOCATEIN；位置和安全状态是人的CXT，浓度指标是瓦斯的CXT。上述内容可用如下推理规则描述00640065A，0066S0067三、业务服务提供0068图6所示为本发明中调用业务服务的流程示意图。情境感知服务中的业务服务可以由煤矿现有的各种信息系统提供，。
26、例如安全隐患排查系统，提供煤矿生产中的安全隐患说明书CN102438038ACN102438046A6/8页8信息；应急救援系统，提供各种应急信息，例如救生舱的位置、逃生路线等；瓦斯监控系统，提供井下各个位置的瓦斯信息；人员定位系统，提供矿工个人所处的位置信息等。信息系统的功能经过服务封装之后，就可以被调用机制所调用。情境信息经过采集和推理后被送到调用控制器进行分析，判断是否需要调用以及具体调用哪个业务服务向哪位用户提供，这是服务系统的核心部分。0069服务系统将情境信息与业务服务分别定义，通过规则或配置进行关联，根据情境信息取值触发调用相应的业务服务。这种方式的关联定义较为灵活，且支持情境信。
27、息重用。由于用户的行为是动态随机的，情境信息的变化以及变化的时间难以预计。本发明采用轮询调用的触发式调用机制进行业务服务调用，通常只在情境信息首次满足条件时提供，即情境信息值变化时触发调用。调用控制算法如下0070输入配置模型集合、采集信息集合、缓存信息；0071输出业务服务集合；0072主要步骤包括0073步骤1初始化；0074步骤2查找所有发生变化的采集值并更新缓存；0075步骤3有变化时触发控制调用；0076步骤301查找受情境信息取值变化所影响的人员信息及其情境感知服务；0077步骤302查找情境感知服务的所有情境信息的最新采集值；0078步骤303查找所需调用的业务服务；0079步骤。
28、4调用该服务。0080四、运行示例0081对于目前很多煤矿而言，都已经部署了井下人员定位系统，可以获取到井下矿工的位置信息，同时通过瓦斯监控系统也可以了解到井下各个位置的瓦斯浓度值。但是，两个系统目前并未发生任何关联，井下矿工难以直接了解自身所处位置的瓦斯浓度值，无法充分利用这些信息的价值。这里给出的例子，以“井下人员定位系统”为情境信息提供商，负责提供情境信息“A井下人员定位”；以“瓦斯监控系统”为业务服务提供商，注册并声明一个通过WEBSERVICE发送短信报警的服务“FSM；以智慧服务系统为核心将二者联系起来，注册并建立一个智慧服务“ALARM”，并为ALARM选择情境“A井下人员定位”。
29、，以及业务服务“FSM”。根据情境感知服务逻辑的需要，我们为ALARM增加一个情境信息，其中LOCSTATE表示矿工位置的状态，SYSSTATE是服务系统的工作状态。根据表1的配置模型，智慧服务系统可以调用业务服务FSM向顾客WORKER发送短信报警。0082表1配置模型00830084LOCSTAT的值根据“A井下人员定位”的值推理得到，推理规则定义如下所示0085表2主要实体和规则的实例说明书CN102438038ACN102438046A7/8页900860087假定矿A随身佩带的无线标识卡为RFIDA，在启动ALARM服务后，根据配置的采集周期采集RFIDA的数据。当ALARM服务正常。
30、运行时，SYSSTATE值为正常，如果该矿工进入危险区域如LOC3，经过推理LOCSTATE值为异常。推理引擎获得的相关情境信息推理见表3。0088表3情境信息推理00890090ALARM业务服务被触发调用的业务过程如下所示0091煤矿生产单位在所有坑道中均安装一定数量的信号收发器，具体位置根据现场情况而定，以满足定位为准。0092煤矿生产单位向生产矿工配备集成无线标识卡的终端设备，终端设备佩戴在员工手腕的合适位置。无线标识卡将感应器所对应员工的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片等登录在系统数据库中。0093安全生产部门对该无线标识卡进行授权后即生效。授权范围。
31、包括该员工可以有资格进入作业面的坑道，感应器的时效、失效、挂失等，以防止无关人员和非法人员进入坑道。0094矿工在井下作业时必须佩戴装有无线标识卡的终端设备。当此人经过坑道的识别监测点时，立即被系统识别，并通过系统网络的信息交换，将此人通过的路段、时间等信息传输至井上服务系统记录，并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息，显示通过人员的姓名。0095如果感应的无线标识卡号进入了限制通道，服务系统自动把报警信息发送到该矿工的终端设备上，提示他执行相关安全工作管理程序，同时在终端设备显示屏上给出该地点的瓦斯浓度值，并向安全监控中心值班人员发送报警信号。0096本发明提供的基于情境的矿山服务方法，根。
32、据情境信息以及推理规则，推理得到情境信息的取值；根据情境信息与业务服务之间的关联关系，判断在情境信息的当前取值说明书CN102438038ACN102438046A8/8页10情况下是否需要调用业务服务。如果需要调用业务服务，则调用与该情境信息的取值相对应的业务服务。这样，所调用的业务服务能够与当前的情境信息的取值相匹配，因而能够避免情境信息与业务服务之间的分割，使得不同种类的业务服务能够分别应用于相关联的情境之下，使得各类信息资源能够得到充分利用。0097本发明提供的情境感知服务以其自动化、全天候/方位、即时/前瞻性和个性定制等特点能够极大地改善人们的生活，必将成为人们未来生活必不可少的部分。
33、。为了快速、有效地支持情境感知服务的建立，本发明提出的一套情境感知服务系统框架，通过配置模型将情境信息与业务服务相结合，一方而有利于情境信息业务服务提供商，使他们的情境信息和业务服务能够被多个情境感知服务使用，提高使用量和重用性；另一方而便于情境感知服务提供商根据实际需要灵活的选择情境采集方式和业务服务，通过简便的配置策略定义与查询实现情境感知服务的低代价实现。说明书CN102438038ACN102438046A1/5页11图1说明书附图CN102438038ACN102438046A2/5页12图2说明书附图CN102438038ACN102438046A3/5页13图3说明书附图CN102438038ACN102438046A4/5页14图4图5说明书附图CN102438038ACN102438046A5/5页15图6说明书附图CN102438038A。