煤矿CPS资源可信性评估

发布时间：2020-06-05 10:42

【摘要】：煤矿信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems,CPS)是通过集成传感器、执行器、控制器和网络化物理设备,实现了煤矿井下物理环境与信息世界中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、实时交互、高效协同的大型、分布式、实时性异构系统,具有规模大、分布广、实时性、异构性等特点。与传统的嵌入式系统相比较,其资源调度过程更为灵活、复杂,资源之间异构性强,动态不断改变,且系统网络拓扑结构实时改变,系统所处的物理环境难以精确预测,这些都给其资源可信性带来了巨大挑战。针对煤矿井下不确定的物理环境变化和生产工作需求,评估煤矿CPS资源可信性,成为煤矿CPS研究的关键问题之一。本文通过研究资源调度策略,分析煤矿CPS资源特征,构建基于资源的煤矿CPS模型,对煤矿CPS资源可信性进行评估。首先,根据煤矿CPS的特征以及体系架构,分析煤矿CPS调度策略,提出一种结合PTIDES语义的资源限制调度策略LS-ZSFPTIDES,通过比较分析LS-ZSFPTIDES调度策略,验证了LS-ZSFPTIDES调度策略能够提高煤矿生产中事件的调度成功率,同时适应煤矿内部事件的高并发性特点。其次,分析煤矿CPS资源特征,通过将建模仿真平台PtolemyⅡ的层次化结构建模思想引入到建立煤矿CPS模型过程中,使得所建立的基于资源的煤矿CPS模型具有时间与空间一致性特征,同时其连续的物理世界与离散的信息空间通过网络化深度融合。最后,结合煤矿CPS资源特征和基于资源的煤矿CPS模型,将资源作为煤矿CPS可信属性评估参数,采用层次分析方法(AHP)建立煤矿CPS资源可信性指标模型,针对煤矿CPS运行环境的动态、开放、网络化特性,对煤矿CPS单个子系统与子系统间交互过程进行可信性评估。通过构建基于煤矿CPS的风电瓦斯闭锁系统,验证提出的可信性评估方法的有效性。图29幅,表8个,参考文献59个
【图文】：

架构图,煤矿,架构,物理设备

安徽理工大学硕士学位论文无线传感器网络和物理设备下进行的。由于煤矿井下特殊物理环境，因要构建一个符合煤矿生产需求的框架结构。从煤矿的生产工作需求方面以将其划分为一个网络化结构，此网络化结构包括应用数据管理层、网和物理设备层，如图 2-1 所示。物理设备层是在物理环境中工作的物理要有传感器设备、轨道运输设备、人员定位设备、报警设备等，用来对中的生产活动进行安全监控；网络连接层是物理设备之间通过无线网络路组成，主要用于物理设备之间的信息交换；应用数据管理层主要用于监测巷道环境和工作情况，，可以实时监测整个系统工作情况。

理论技术,体系模型,煤矿

2 煤矿 CPS 及 PTIDES 模型分析嵌入式驱动开发技术和嵌入式硬件开发技术。自动控制技术主要包括控术、可靠性技术、功能安全技术等技术。计算理论技术主要包括普适计布式计算、嵌入式计算、云计算[47]以及可信计算等。网络传输技术在S 中也起着至关重要的作用，网络传输技术是通过计算机技术和通信技术以通信网络为基础设施实现。总之，随着煤矿 CPS 相关领域的技术飞促使煤煤矿信息物理融合系统的发展步伐大大加快，但由于其与传统系加复杂特殊，煤矿信息物理融合系统的发展仍然存在许多待解决的问题
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD76;TP202

【参考文献】