互聯(lián)網(wǎng)+煤礦安全信息化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用構(gòu)架

郭斌

摘 要：煤炭生產(chǎn)是我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，而煤礦開(kāi)采的安全對(duì)于煤炭行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。目前，煤礦所使用的傳統(tǒng)安全系統(tǒng)難以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要，導(dǎo)致我國(guó)煤礦行業(yè)安全事故頻發(fā)。因此，必須積極引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，建立互聯(lián)網(wǎng)支持下的安全信息系統(tǒng)，才能更好地對(duì)各種危險(xiǎn)因素進(jìn)行監(jiān)控。本文將對(duì)煤礦安全信息系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用構(gòu)架進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+ 煤礦 安全信息 技術(shù) 應(yīng)用構(gòu)架

中圖分類(lèi)號(hào)：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0041-02

我國(guó)是以煤炭作為主要能源的國(guó)家，而煤炭的生產(chǎn)卻是我國(guó)安全事故的高發(fā)行業(yè)。信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用推動(dòng)了煤礦生產(chǎn)的數(shù)字化、信息化和自動(dòng)化程度，在煤礦內(nèi)，各種先進(jìn)的檢測(cè)管控設(shè)備的廣泛應(yīng)用有效降低了我國(guó)煤礦發(fā)生安全事故的概率，減少了生命和財(cái)產(chǎn)的損失。因此，煤礦應(yīng)積極在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中應(yīng)用信息技術(shù)，以保證煤礦的安全生產(chǎn)，尤其是要實(shí)現(xiàn)在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)瓦斯和煤氣的突出、圍巖、沖擊地壓以及水害和火災(zāi)等安全隱患因素進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，并為科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)信息，這也是在互聯(lián)網(wǎng)+的背景下，煤礦要實(shí)現(xiàn)高效和安全生產(chǎn)所必然的選擇。

1 互聯(lián)網(wǎng)+框架下煤礦安全的信息化的關(guān)鍵技術(shù)

隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)以及智能芯片和終端為代表的信息技術(shù)逐步進(jìn)入了傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算的興起改變了傳統(tǒng)煤礦的信息模式，使煤炭行業(yè)的信息化水平得到了極大的提升。通過(guò)大量的傳感器以及無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用，使得煤礦的物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)來(lái)源，而作為煤礦信息基礎(chǔ)設(shè)施資源池的云計(jì)算平臺(tái)為對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以及處理提供了支撐。大數(shù)據(jù)的分析能力以及實(shí)時(shí)交互的查詢(xún)效率能夠?qū)γ旱V的安全生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)警，并為決策的形成提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1.1 煤礦的物聯(lián)網(wǎng)

煤礦的物聯(lián)網(wǎng)是利用RFID射頻的識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)以及Zigbee等一系列傳感設(shè)備，以及各種礦用的傳感器對(duì)煤礦井下的生產(chǎn)信息和環(huán)境信息進(jìn)行采集。通過(guò)煤礦的工業(yè)網(wǎng)接入到互聯(lián)網(wǎng)中，對(duì)信息進(jìn)行通信和交換，從而對(duì)煤礦井下的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行氣體的檢測(cè)和預(yù)警，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)煤礦的安全隱患進(jìn)行智能化的識(shí)別以及對(duì)井下的作業(yè)人員進(jìn)行定位等。煤礦通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，加快了對(duì)煤礦生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸?shù)乃俣纫约爸悄芴幚淼男?，為煤礦的高效和安全生產(chǎn)提供了保障。

煤礦的物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)其技術(shù)構(gòu)架可以分為三層，即感知、網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用層。

（1）感知層。

各種礦用傳感器組成了感知層，其主要包括各種感知的終端設(shè)備，可以對(duì)煤礦的生產(chǎn)作業(yè)采集生產(chǎn)設(shè)備的信息以及環(huán)境的數(shù)據(jù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。

連通井上、下的工業(yè)用以太網(wǎng)和WiFi、3G、4G等共同組成了網(wǎng)絡(luò)層，并覆蓋到整個(gè)礦區(qū)范圍，能夠?qū)⒏兄獙铀@取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交互和傳輸。

（3）應(yīng)用層。

這一層是煤礦的物聯(lián)網(wǎng)與用戶(hù)的接口，全面結(jié)合了安全生產(chǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)、預(yù)警以及決策等方面的需求，充分體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用，促進(jìn)了煤礦的信息化與工業(yè)化的融合。

1.2 煤礦的云計(jì)算

目前我國(guó)在云計(jì)算方面的技術(shù)發(fā)展十分迅速，人們可以十分便捷地獲得計(jì)算機(jī)的服務(wù)。煤礦在大規(guī)模地使用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)后，其感知層所采集的井下作業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、井下的視頻監(jiān)控以及其他生產(chǎn)信息等海量的數(shù)據(jù)需要能夠?qū)ζ溥M(jìn)行存儲(chǔ)以及處理的平臺(tái)提供支撐。云計(jì)算不僅能夠承載對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以及處理的任務(wù)，還具有較高的性?xún)r(jià)比的優(yōu)勢(shì)，是煤礦在進(jìn)行安全信息化建設(shè)的強(qiáng)力支撐和輔助設(shè)施。

1.3 煤礦的大數(shù)據(jù)

煤礦的大數(shù)據(jù)主要來(lái)自于煤礦井下的物聯(lián)網(wǎng)的各種監(jiān)測(cè)設(shè)備所采集的作業(yè)環(huán)境參數(shù)和控制設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)。其主要特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。

（1）海量的信息。

煤礦在生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的傳感器會(huì)產(chǎn)生龐大的流式數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的速度比較塊。

隨著煤礦企業(yè)大量部署各種網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)設(shè)備，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以極快的速度在增加，這些數(shù)據(jù)往往多源異構(gòu)，即使經(jīng)過(guò)過(guò)濾后所保留的有效數(shù)據(jù)規(guī)模依然十分龐大。

（3）數(shù)據(jù)的類(lèi)別比較多。

大數(shù)據(jù)的形成來(lái)源較多，其格式及種類(lèi)也是多種多樣，既有結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)信息，也有各種流式數(shù)據(jù)等多元化的數(shù)據(jù)形式。

（4）價(jià)值的密度比較低。

隨著煤礦行業(yè)廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在生產(chǎn)作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都開(kāi)始布置感知設(shè)備。大量的傳感設(shè)備產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)，而通過(guò)機(jī)器算法能夠?qū)?shù)據(jù)價(jià)值進(jìn)行高效的提煉，從而成為煤礦保證安全生產(chǎn)的科學(xué)依據(jù)以及決策基礎(chǔ)，這是煤礦的大數(shù)據(jù)的核心價(jià)值所在。

2 互聯(lián)網(wǎng)+背景下，煤礦安全的信息化的應(yīng)用構(gòu)架

2.1 建設(shè)信息的感知層

感知層所采集的信息數(shù)據(jù)主要是來(lái)自于煤礦井下的環(huán)境監(jiān)測(cè)、對(duì)人員的精確定位、對(duì)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)監(jiān)控、生產(chǎn)的自動(dòng)化以及通信聯(lián)絡(luò)等自動(dòng)化及信息系統(tǒng)，還包括煤礦生產(chǎn)固有的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)采集。

2.2 建設(shè)數(shù)據(jù)的傳輸層

該層主要的功能是通過(guò)云平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)接口將感知層所采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴?jì)算的資源層。傳輸層能夠利用各種網(wǎng)絡(luò)信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不間斷的傳輸，并且還具有緩存功能，能夠在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或傳輸?shù)乃俾瘦^低時(shí)啟用本地緩存，從而保證數(shù)據(jù)的安全。

2.3 建設(shè)云計(jì)算的資源層

應(yīng)用架構(gòu)最重要的組成部分就是云計(jì)算的資源層，這也是智能礦山信息化建設(shè)的基本保障，主要有硬件層、通信的適配層和資源的驅(qū)動(dòng)層以及中間件層所組成，中間件的平臺(tái)集成云計(jì)算的能力后成為云中間層，負(fù)責(zé)管理及建設(shè)煤礦整體信息的基礎(chǔ)設(shè)施虛擬價(jià)的資源池。

2.4 建設(shè)應(yīng)用的服務(wù)層

應(yīng)用的服務(wù)層面對(duì)的主要是煤礦企業(yè)的管理人員以及相關(guān)的監(jiān)管部門(mén)，為他們的決策提供數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，從而使各級(jí)監(jiān)管人員能夠?qū)崟r(shí)掌握所管轄范圍以?xún)?nèi)的安全生產(chǎn)的情況和各種相關(guān)業(yè)務(wù)的流程處理，還包括了可視化的平臺(tái)服務(wù)等。另外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行身份認(rèn)證和權(quán)限控制的功能，并滿(mǎn)足用戶(hù)進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)置的需求。

2.5 用戶(hù)的接口層

不同的用戶(hù)通過(guò)相對(duì)應(yīng)的終端就可以接入平臺(tái)，并使用平臺(tái)所提供的豐富而高效的安全生產(chǎn)應(yīng)用服務(wù)。

3 結(jié)語(yǔ)

在互聯(lián)網(wǎng)+的理念以及技術(shù)支持下，煤炭行業(yè)在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)信息技術(shù)，從而能夠更好地獲取具有分析洞察價(jià)值的各種數(shù)據(jù)信息。煤礦企業(yè)在未來(lái)可以更加便捷地從數(shù)據(jù)信息中獲得具有洞察價(jià)值的數(shù)據(jù)。在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對(duì)安全事故的發(fā)生規(guī)律加以分析和掌握，從而更早地發(fā)現(xiàn)安全隱患因素并及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，防范煤礦發(fā)生安全事故，還能夠?yàn)槊旱V提供采取防災(zāi)減災(zāi)以及改善煤礦安全措施的技術(shù)手段以及決策依據(jù)，充分發(fā)掘并利用煤礦在生產(chǎn)和管理過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中的潛在信息價(jià)值，推動(dòng)智能礦山的實(shí)現(xiàn)。

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