礦山安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)中的信息感知增加現(xiàn)實的理論與方法一：研究現(xiàn)狀礦山綜合自動化己實施了十多年，初步實現(xiàn)了礦山己有各種監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化集成，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、語音及視頻傳輸?shù)摹叭W(wǎng)合一”，實現(xiàn)了用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫來存儲各種子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，具備進一步提升為礦山物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，但是與“中國制造2025“互聯(lián)網(wǎng)+”及“工業(yè)4. 0”的發(fā)展要求相比，還有很大的差距。據(jù)2005-2015年煤礦安全生產(chǎn)事故統(tǒng)計分析，人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全條件、管理缺陷等事故致因4要素中，人、物、環(huán)境3大因素導(dǎo)致的事故起數(shù)占總事故起數(shù)的89% 。多年來，許多礦山安全領(lǐng)域的專家學(xué)者都在致力于研究這些影響礦山安全的不確定性因素，提出了一些理論與方法。如對災(zāi)害源的不確定性，很多參考文獻提出了多場藕合的煤礦動力災(zāi)害研究方法，以及多參量的災(zāi)害評估分級預(yù)警方法;對于設(shè)備及生產(chǎn)環(huán)境的不確定性，比如煤巖分界，國內(nèi)外也進行了多年的研究，取得一些成果;對于人員的不規(guī)范行為也有一些分析研究困。遺憾的是，這些研究成果基本還停留在理論或?qū)嶒炇译A段，也就是說，基本是在各種因素可控的環(huán)境下去研究諸多非確定的因素。因此，這些研究成果很難應(yīng)用到礦山現(xiàn)場。1.具體國內(nèi)礦山物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀在體系架構(gòu)研究方面，吳立新等指出應(yīng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)數(shù)字礦山集成平臺、礦山自動化系統(tǒng)、井下精確定位與導(dǎo)航系統(tǒng)以及采礦環(huán)境的智能感知系統(tǒng)。張申等提出感知礦山建設(shè)的核心問題為“3個感知”:感知礦山災(zāi)害風(fēng)險，實現(xiàn)各種災(zāi)害事故的預(yù)警預(yù)報;感知礦工周圍安全環(huán)境，實現(xiàn)主動式安全保障;感知礦山設(shè)備工作健康狀況，實現(xiàn)預(yù)知維修。張申等在分析煤礦綜合自動化的基礎(chǔ)上，提出采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其平臺性來實現(xiàn)礦山物理世界的實時控制、精確管理和科學(xué)決策，指出礦山物聯(lián)網(wǎng)是一種開放式平臺，且該平臺體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)性平臺和服務(wù)性平臺2個方面。解海東等，在分析智能礦山建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的5層智能礦山體系架構(gòu)方案，并提出了基于該架構(gòu)的智能礦山應(yīng)用體系，指出該體系可用于指導(dǎo)煤礦企業(yè)建設(shè)礦山物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。張科利等，提出了智能生產(chǎn)系統(tǒng)概念，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一個彈性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。張長江等，指出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到礦山，可以實現(xiàn)礦井的全面感知、智能控制和綜合管理，并能較好地消除礦山企業(yè)存在的“信息孤島”現(xiàn)象。孫彥景等，提出構(gòu)建動態(tài)感知煤礦災(zāi)害狀況、設(shè)備健康狀態(tài)、人員安全環(huán)境的煤礦安全生產(chǎn)物聯(lián)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在感知層研究方面，丁恩杰等，研制了具有礦工定位、周圍環(huán)境信息感知及雙向通信功能的智能信息終端。王繼水等，針對礦山實際需求，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過建立基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)礦山環(huán)境的在線實時監(jiān)測。李繼云、張春輝，分別就礦山物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點和數(shù)據(jù)采集終端進行了研究和設(shè)計，對礦山物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備的開發(fā)和設(shè)計有一定的參考和指導(dǎo)作用。在傳輸層研究方而，邵國強等，針對常用的礦井WiFi通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)均采用獨立布網(wǎng)方式而存在重復(fù)布網(wǎng)的問題，提出了一種將WiFi和RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)相結(jié)合的一體化礦用無線通信及人員定位管理系統(tǒng)設(shè)計方案。孫彥景等，設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的安全信息系統(tǒng)模型，并研發(fā)了適用于煤礦環(huán)境的綜合接入網(wǎng)卡及環(huán)網(wǎng)防爆交換機。太平研究了礦山物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量框架，用來解決礦山物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障問題。在應(yīng)用層研究方而，趙安新等，設(shè)計了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的礦山機電設(shè)備遠程在線實時監(jiān)測和故障診斷平臺，使其在保障企業(yè)安全生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。陳鐸等，提出了一種基于礦山物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備動態(tài)管理系統(tǒng)設(shè)計方案。趙志軍等，指出了物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；\用中的關(guān)鍵技術(shù)，并給出了利用智能信息處理理論的煤礦物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計方案。在工程應(yīng)用方面，夾河煤礦、霍爾辛赫煤礦應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建井下通風(fēng)、排水、應(yīng)急救援三大系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的掘進、采煤、運輸、供電的無人化或少人化作業(yè)，從而形成新型煤礦安全技術(shù)體系。神華寧煤集團將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化礦山建設(shè)中，并對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用成效進行了論述，同時提出了神華寧煤集團物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究的新方向。2.國外煤礦物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀近年來，國外煤礦井下無線通信也有很大發(fā)展，如加拿大、美國、德國、澳大利亞等產(chǎn)煤大國都對井下無線通信進行了深入研究，基本上都實現(xiàn)了井下無線通信。大多數(shù)礦業(yè)公司都在積極研究現(xiàn)代化的無線通信系統(tǒng)，如超低頻透地系統(tǒng)、小靈通通信系統(tǒng)等技術(shù)。美國賓漢頓大學(xué)計算機系統(tǒng)研究室通過對物聯(lián)網(wǎng)接口協(xié)議的研究，在2005年前后分別提出了物聯(lián)網(wǎng)中的各類協(xié)議標準，進而規(guī)范了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的相關(guān)標準。3.煤礦物聯(lián)網(wǎng)存在的問題物聯(lián)網(wǎng)在煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用剛剛起步，還沒有從頂層形成適應(yīng)礦山特點的技術(shù)標準體系框架，相關(guān)的技術(shù)瓶頸問題尚未解決: 1是礦山安全感知技術(shù)落后，難以達到對人員、設(shè)備、設(shè)施和環(huán)境等信息的全面感知，比如，礦山采掘工作面生產(chǎn)監(jiān)測與關(guān)鍵設(shè)備的工作狀況缺乏可靠的在線感知技術(shù)手段。2是普通傳感設(shè)備的密封性、耐用性、安全性等技術(shù)性能尚未滿足井下特殊工況要求。3是安全生產(chǎn)各子系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)不夠，不具有互操作性。4是井下無線通信系統(tǒng)信號傳輸距離短、穿透性差等。工作面采掘機、斜巷絞車、無極繩絞車等的監(jiān)控技術(shù)還不完善（三機）。 (1)缺乏低功耗智能傳感器及裝置。高能效是煤礦物聯(lián)網(wǎng)傳感器與裝置設(shè)計的必要條件。礦山現(xiàn)有傳感器以有線供電、傳輸為主，其體積及功耗大，移動、維護困難。傳感器的低功耗技術(shù)一直是研究的重點，己取得了一定進展，如中國礦業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)(感知礦山)研究中心開發(fā)的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微機電系統(tǒng))瓦斯傳感器功耗可降低30%以上。智能裝置基本功能組件(通信與處理單元)可采用能量捕獲組件為連續(xù)運行的物聯(lián)網(wǎng)裝置供電。(2)缺乏礦井環(huán)境能量捕獲技術(shù)。煤礦井下存在很多可利用的能量，如礦井通風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)能，帶式輸送機、采煤機等產(chǎn)生的動能等。如果能夠捕獲這些能量，就可為煤礦物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點充電。振動能量采集裝置的能量密度有望從10 到30 pW/g，頻率響應(yīng)范圍加大，可做到即插即用，有望解決煤礦采掘工作而智能裝置的供電問題。(3)缺乏數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)安全方法。隨著煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)一樣，都會存在安全漏洞。安全方而不容許存在弱點。煤礦物聯(lián)網(wǎng)要得到廣泛應(yīng)用，就需要獲得企業(yè)、政府和用戶的認可，但不安全的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)環(huán)境無法得到認可。同時由于物聯(lián)網(wǎng)改變了物物相聯(lián)的關(guān)系，數(shù)據(jù)的不安全性可能會為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。不安全的網(wǎng)絡(luò)、不保護個人隱私的網(wǎng)絡(luò)不可能得到推廣的。(4)缺乏公共服務(wù)平臺。煤礦物聯(lián)網(wǎng)最終會形成真實物理礦山、數(shù)字礦山和虛擬信息礦山的三者合一，形成一個由智能傳感器、智能裝備與礦山智能環(huán)境組成的Web服務(wù)平臺。但目前大多數(shù)的煤礦物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要是垂直型的應(yīng)用，局限在某個企業(yè)內(nèi)部，屬于企業(yè)信息化應(yīng)用。只有形成公共服務(wù)平臺，采用大數(shù)據(jù)及云計算技術(shù)，才能有效地處理海量的數(shù)據(jù)及產(chǎn)生的應(yīng)用服務(wù)。(5)缺乏煤礦物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準。隨著煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，礦山物聯(lián)網(wǎng)、礦業(yè)集團物聯(lián)網(wǎng)、省級礦山物聯(lián)網(wǎng)和國家礦山物聯(lián)網(wǎng)將得到大量應(yīng)用，若要增加煤礦物聯(lián)網(wǎng)的可擴展性，使更多的信息可以共享、物物互動，煤礦物聯(lián)網(wǎng)標準是核心問題。二礦山物聯(lián)網(wǎng)可能的發(fā)展方向從技術(shù)發(fā)展的模式來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)多種技術(shù)聚合發(fā)展的模式，如云計算、大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)的聚合發(fā)展，并在聚合發(fā)展中出現(xiàn)新的需求、新的研究與發(fā)明、新的市場份額。煤礦物聯(lián)網(wǎng)主要涉及3類技術(shù)的發(fā)展。(1)嵌入式智能信息傳感技術(shù)。針對礦山有限空間中的高效智能化環(huán)境感知，著重研究嵌入式智能信息感知技術(shù)，從而智能獲取與礦山裝備運行相關(guān)的語義數(shù)據(jù)。通過在井下環(huán)境中嵌入多種感知、計算設(shè)備，形成智能環(huán)境。該方而主要涉及新材料、新型傳感器、微電子技術(shù)、語義互操作、嵌入式軟件和操作系統(tǒng)、M2M、低功耗網(wǎng)絡(luò)與通信、能量捕獲等技術(shù)。(2)基于大數(shù)據(jù)的礦山安全生產(chǎn)云服務(wù)平臺。研究基于大數(shù)據(jù)時空行為分析等技術(shù)，提供高可靠、高擴展、高存取性能的多礦山大數(shù)據(jù)存儲模式。通過構(gòu)建的基于云計算的統(tǒng)一服務(wù)平臺，實現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)信息的跨區(qū)域?qū)崟r遠程監(jiān)測與共享服務(wù)。該方而主要涉及云計算(包括霧或微云)、大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)的聚合、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與搜索等技術(shù)。(3)安全性。如何解決煤礦物聯(lián)網(wǎng)的安全與隱私保護問題，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進程中重要兼必要環(huán)節(jié)。該方而主要涉及傳感器網(wǎng)絡(luò)安全、RFID安全、核心網(wǎng)安全、移動通信接入安全、無線接入安全、數(shù)據(jù)處理安全、數(shù)據(jù)存儲安全、云安全、安全管理等技術(shù)。三主要技術(shù)1.信息感知在礦山“人-機-環(huán)”應(yīng)用實現(xiàn)理論：信息感知為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了信息來源，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)信息感知最基本的形式是數(shù)據(jù)收集，即節(jié)點將感知數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點但由于在原始感知數(shù)據(jù)中往往存在異常值、缺失值，因此在數(shù)據(jù)收集時要對原始感知數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗，并對缺失值進行估計信息感知的目的是獲取用戶感興趣的信息，大多數(shù)情況下不需要收集所有感知數(shù)據(jù)，況且將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點會造成網(wǎng)絡(luò)負載過大，因此在滿足應(yīng)用需求的條件下采用數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)聚集和數(shù)據(jù)融合等網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以實現(xiàn)高效的信息感知。結(jié)合感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的主要特征，在煤礦綜合自動化建設(shè)基礎(chǔ)上，感知礦山建設(shè)的核心問題是“三個感知”，即感知礦山災(zāi)害風(fēng)險，實現(xiàn)各種災(zāi)害事故的預(yù)警預(yù)報 ；感知礦工周圍安全環(huán)境，實現(xiàn)主動式安全保障 ；感知礦山設(shè)備工作健康狀況，實現(xiàn)預(yù)知維修?！叭齻€感知”旨在減災(zāi)保安全。為了實現(xiàn)“三個感知”，需要研究開發(fā)礦山特有的感知與測量技術(shù)。許多地質(zhì)參數(shù)與巖層運動規(guī)律是影響礦山安全的關(guān)鍵因素，如地下水賦存情況、瓦斯與煤突出、巖層受力與沖擊地壓、采空區(qū)發(fā)火等，而目前對影響煤礦安全重要因素的感知技術(shù)還不是很成熟。電磁輻射、聲發(fā)射、透地成像、微振監(jiān)測、外視覺識別等技術(shù)是研制礦用感知傳感器的熱點技術(shù)，因此，需要加強各類新型 MEMS 傳感器的研制。需要利用先進智能傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對煤礦有關(guān)環(huán)境與地質(zhì)參數(shù)進行實時采集，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)與理論分析，研究煤炭資源開采尤其是深部資源開采中重大災(zāi)害的成因、預(yù)測預(yù)報理論以及防治對策等關(guān)鍵問題；重點研究煤與瓦斯突出、礦井突水、頂板冒落與沖擊地壓等發(fā)性動力災(zāi)害成災(zāi)機理、礦山重大災(zāi)害應(yīng)急救援與事故分析理論與技術(shù)，為深部資源開發(fā)中重大災(zāi)害事故的預(yù)測、預(yù)報和防治提供可靠的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。此外，與煤礦生產(chǎn)密切相關(guān)的大型設(shè)備有很多，有些設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況會直接影響工作人員的生命安全，因而需要研究煤礦生產(chǎn)工作面各種設(shè)備的聯(lián)動控制與煤層、頂?shù)装宓年P(guān)系，建立擬人化控制模型，“三個感知結(jié)構(gòu)圖展基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下采煤裝備遠程定位、煤巖識別、大型設(shè)備姿態(tài)控制等技術(shù)研究。礦工個人周圍環(huán)境安全狀況是保障礦工安全的重要保障，因此，還需建立覆蓋煤礦井下，并與千兆工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)合的無線自組網(wǎng)系統(tǒng)。技術(shù)分析感知礦山物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)主要包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)和公共技術(shù)。感知層感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的感知層包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)與接入技術(shù)2個子層。這里的數(shù)據(jù)采集是廣義的，包括采集煤礦生產(chǎn)過程中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，生產(chǎn)與安全的各類物理量、標識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。感知礦山建設(shè)的核心內(nèi)容中“3個感知”，主要在這一層實現(xiàn)。感知層中的接入技術(shù)主要是為各種分布式、移動傳感器、RFID 以及其他生產(chǎn)與安全設(shè)備提供接入主干網(wǎng)的環(huán)境，主要分為有線接入和無線接入 2 種方式。有線接入可以是綜合自動化系統(tǒng)采用的通過子系統(tǒng)接入方式，也可以是分布式接入方式。無線接入基本是分布式接入。目前,煤礦井下無線信道有移動通信WiFi網(wǎng)絡(luò)、PHS網(wǎng)絡(luò),還有WSN網(wǎng)絡(luò)、人員定位的RFID網(wǎng)絡(luò)等，這些網(wǎng)絡(luò)存在的主要問題是覆蓋區(qū)域有限，只實現(xiàn)了局部地區(qū)的覆蓋，存在監(jiān)測盲點,不利于安全與減災(zāi)信息的監(jiān)測；信道容量低，不利于多種信息的寬帶綜合應(yīng)用；種類單一、重復(fù)建設(shè)，通常無線通信、人員定位、工況與環(huán)境監(jiān)測分別使用不同的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，不能形成統(tǒng)一的感知網(wǎng)絡(luò)。因此，感知層的關(guān)鍵技術(shù)主要是構(gòu)建真正符合井下需求的無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)新型的無線系統(tǒng)，使其適應(yīng)煤礦井下長距離、多跳、寬帶、自組網(wǎng)、低功耗的要求。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層分網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺和應(yīng)用平臺2個子層。網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺就是感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的主干網(wǎng)，利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、煤礦移動通信技術(shù)、M2M技術(shù)以及礦山6Low PAN(M6Low PAN)技術(shù)，把感知到的信息實時、無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送，因此，需要進一步研究傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制以太網(wǎng)技術(shù)、RFID 以及其它數(shù)據(jù)集成技術(shù)。應(yīng)用平臺主要實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)信息集成，包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)描述、統(tǒng)一數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)中間件技術(shù)、虛擬邏輯系統(tǒng)構(gòu)建等，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成服務(wù)支撐平臺，為應(yīng)用層各種服務(wù)提供開放的接口。應(yīng)用層應(yīng)用層分為 2 個內(nèi)容 ：一是綜合自動化，即對礦山各生產(chǎn)安全子系統(tǒng)的實時監(jiān)控，保障礦山的正常運行，或稱作礦山 MES 層，包括在調(diào)度指揮控制中心以太網(wǎng)上設(shè)計多臺操作員站，用于監(jiān)控子系統(tǒng)，如綜采工作面監(jiān)控子系統(tǒng)、主運輸集控子系統(tǒng)、地面供電監(jiān)控子系統(tǒng)等，以及對煤礦生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理 ；二是高層應(yīng)用，即管理決策與應(yīng)用，主要是各種軟件應(yīng)用模塊。它可應(yīng)用于礦山安全生產(chǎn)形勢評估、煤礦災(zāi)害預(yù)警與防治、煤礦安全隱患排查、礦山資源環(huán)境控制及評價 ；煤礦供應(yīng)鏈管理；大型設(shè)備故障診斷；實現(xiàn)對整個礦山的優(yōu)化管理與安全動態(tài)跟蹤。根據(jù)礦山具體應(yīng)用的不同，這些模塊可增減。標準建設(shè)感知礦山物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要應(yīng)用方面。感知礦山物聯(lián)網(wǎng)標準包括感知礦山物聯(lián)網(wǎng) M2M 接口標準、感知礦山物聯(lián)網(wǎng)信息 ( 數(shù)據(jù) ) 描述標準。無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)必須能為井下所有移動物體提供感知服務(wù)，包括各種設(shè)備、人員、環(huán)境及工況監(jiān)測等，真正實現(xiàn)物與物相聯(lián)需要的各層之間 M2M 標準，以適應(yīng)設(shè)備層移動。2.增強現(xiàn)實在礦山“人-機-環(huán)”應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)是將虛擬物體或信息加入到真實環(huán)境中，實現(xiàn)虛擬環(huán)境與真實環(huán)境的結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，增強現(xiàn)實技術(shù)將為煤礦安全生產(chǎn)提供新的技術(shù)手段。增強現(xiàn)實技術(shù)是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息,聲音,味道,觸覺等),通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。增強現(xiàn)實技術(shù)，不僅展現(xiàn)了真實世界的信息,而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。增強現(xiàn)實技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。增強現(xiàn)實提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。利用 AR 技術(shù)可以同時實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)主體的識別、定位、信息顯示與各類交互操作。在 AR 環(huán)境里能實現(xiàn)各種不同類型的物聯(lián)網(wǎng)主體交互，其基本方式可分為視覺交互和物理交互。視覺交互包括虛實物體相互間的陰影、遮擋、各類反射、折射和顏色滲透等。物理交互包括虛實物體間運動學(xué)上的約束、碰撞檢測和受外力影響產(chǎn)生的物理響應(yīng)等。在物聯(lián)網(wǎng)中要實現(xiàn)主體之間自然的交互，需要通過傳感設(shè)備獲取數(shù)據(jù)以確定用戶對主體發(fā)出的行為指令并給出相應(yīng)的反饋，其中數(shù)據(jù)手套作為一種用戶手部傳感設(shè)備，可以實時精確地獲取人手的動作與姿態(tài)，佩戴方便舒適，可以在某些有用戶參與的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中實現(xiàn)更為自然的主體交互。物聯(lián)網(wǎng)中的某些真實物體可以在其可視表面的適當(dāng)部位附加具有唯一性的二維平面標識物，其對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中保存有該物體的類型、屬性及狀態(tài)等相關(guān)信息。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，通過 AR 技術(shù)采用模式識別的方法對二維平面標識物進行圖像匹配，即對攝像機采集的圖像進行預(yù)處理之后，利用模板數(shù)據(jù)庫中儲存的圖像模板和采集到的圖像進行匹配，得出匹配結(jié)果，識別出二維平面標識物，從而獲取對應(yīng)物體的類型、屬性、狀態(tài)、空間位置等所需要的相關(guān)信息。3.霧計算技術(shù)霧計算簡單來說就是比較底層的網(wǎng)絡(luò)化計算。霧計算與云計算相比更強調(diào)其實時性。以瓦斯超限斷電為例，煤礦安全規(guī)程要求當(dāng)瓦斯監(jiān)測儀監(jiān)測到甲烷超限時，應(yīng)立即控制斷電。然而是什么原因造成的甲烷超限?是個別點還是一個區(qū)域?是不是干擾誤報?是不是瓦斯傳感器失限等?這些問題都難以判斷。盡管煤礦安全規(guī)程規(guī)定“每秒必須對甲烷超限斷電功能進行測試”，但也難以防比瓦斯傳感器誤報情況的發(fā)生。利用霧計算，可以將相鄰的幾個瓦斯傳感器和其他相關(guān)傳感器作為信息源來判斷各個瓦斯信息源的可信度、識別瓦斯超限區(qū)域、繪制瓦斯場的分布、給出是否斷電及斷電范圍的決策。 顯然，類似這樣的底層計算在礦山有大量的需求。與云計算相比，霧計算并非由性能強大的服務(wù)器組成，而是由更為底層的嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及分散的異構(gòu)計算資源組成。霧計算通過強化獨立節(jié)點間的局部實時交互和分布式智能，使節(jié)點具備自組織、自計算、自反饋的計算功能，將眾多的局部應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用程序分布在網(wǎng)絡(luò)邊緣的本地設(shè)備，而非集中在數(shù)據(jù)中心，從而更加廣泛地適應(yīng)礦山不同的應(yīng)用形態(tài)和服務(wù)類型。礦山霧計算平臺在礦山物聯(lián)網(wǎng)中所處的位置如圖所示。霧計算平臺可以通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)的方式對不同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的霧計算進行調(diào)度、配置，也可以實現(xiàn)子系統(tǒng)的監(jiān)測控