智能礦井安全生產(chǎn)管理信息共享模型研究

王斌 王安義

摘 要：礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)是煤礦智能化開采與安全管理的關(guān)鍵技術(shù)手段之一。針對目前礦井安全生產(chǎn)的各監(jiān)控管理子系統(tǒng)相互獨(dú)立造成的信息孤島和信息共享問題，從信息共享的角度提出了基于融合傳輸?shù)闹悄艿V井安全生產(chǎn)管理信息共享模型。文章詳細(xì)闡述了該模型的設(shè)計(jì)目標(biāo)、總體架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，以信息共享為突破點(diǎn)，從統(tǒng)一編碼標(biāo)識體系、融合無線傳輸和綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺三個層面建立一體化的安全生產(chǎn)管理信息共享模型，解決智能礦井安全生產(chǎn)管理問題各個環(huán)節(jié)的信息共享問題，為礦井安全管理決策提供信息基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智能礦井;礦井物聯(lián)網(wǎng);安全監(jiān)控信息系統(tǒng);安全管理

中圖分類號：X 924?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-7312（2019）06-0703-06

Research on Information Sharing Model of Intelligent

Mine Safety Production Management

WANG Bin，WANG An-yi

（College of Safety Science and Engineering，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China）

Abstract：The internet of things in mine safety production is a key technology for intelligent mining and safety management of coal mines.In order to solve the information island problem caused by the independent monitoring and management subsystems of intelligent mine safety production，the information sharing model of converged transmission is proposed from the perspective of data transmission.The article elaborated the fusion transmission architecture，key technologies and design goals of the model，took data sharing as a breakthrough point，established an integrated safety production and management information infrastructure，and solved the problem of information sharing in all aspects of mine safety production management issues.

Key words：intelligent mine;mine internet of things;security monitoring information system;security management

0?引?言

“十二五”期間煤礦安全生產(chǎn)形勢持續(xù)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，但隨著開采深度增加，煤與瓦斯突出、沖擊地壓、熱害等災(zāi)害日益嚴(yán)重，耦合災(zāi)害加劇，煤炭企業(yè)經(jīng)營困難導(dǎo)致安全風(fēng)險加大，百萬噸煤死亡率仍高于世界先進(jìn)國家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)給礦井安全生產(chǎn)帶來新問題與新挑戰(zhàn)[1-2]?，F(xiàn)有的煤礦綜合自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各監(jiān)測系統(tǒng)的集成，但是仍存在感知手段傳統(tǒng)單一，缺乏泛在感知網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一的通信協(xié)議、綜合業(yè)務(wù)平臺和信息共享等問題[3-4]。由于煤礦井下環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，很多關(guān)鍵技術(shù)制約著煤礦安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，很難實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化換人，自動化減人”的管理目的。

目前，世界發(fā)達(dá)國家將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為搶占新一輪經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展制高點(diǎn)的重大戰(zhàn)略之一，我國也將其作為國家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。國務(wù)院《“十三五”國家信息化規(guī)劃》提出：要推動物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和重點(diǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用示范[5]?！睹旱V安全生產(chǎn)“十三五”規(guī)劃》提出：實(shí)施機(jī)械化改造升級工程，集成應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提升煤礦安全生產(chǎn)可視化、數(shù)字化及智能化水平，到2020年建成30個智慧礦井示范工程，實(shí)現(xiàn)智能開采和安全管理?！秶野踩O(jiān)管總局關(guān)于推動安全生產(chǎn)科技創(chuàng)新的若干意見》中也明確指出：著力推進(jìn)“機(jī)械化換人、自動化減人”;大力推廣防治事故災(zāi)害先進(jìn)技術(shù)裝備;加快信息技術(shù)與安全生產(chǎn)的深度融合，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)在礦井等高危行業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用[6-8]。國家應(yīng)急管理部征集的“十四五”應(yīng)急管理規(guī)劃重點(diǎn)課題研究方向中也提出總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在重大災(zāi)害事故風(fēng)險防控中的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究提出國家“十四五”期間風(fēng)險預(yù)測預(yù)警工作的發(fā)展目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容和實(shí)施路徑。

隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的日益重視，以及各煤礦企業(yè)對提高生產(chǎn)效率增強(qiáng)企業(yè)競爭力的需求日益強(qiáng)烈[9]。煤礦有線調(diào)度通信、無線通信、應(yīng)急廣播、擴(kuò)播電話、人員定位系統(tǒng)和工作面設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測等融合的綜合通信系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)煤礦監(jiān)控和指揮能力的移動化、一體化、快速化和智能化的礦井建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)手段，已成為煤礦企業(yè)信息系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)和安全管理建設(shè)的核心內(nèi)容[10-11]。

1?礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)代礦井信息化建設(shè)的整體規(guī)劃，一般是以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為核心網(wǎng)絡(luò)的綜合信息化系統(tǒng)。礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)借助于物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)對礦井安全生產(chǎn)的開采、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)實(shí)施感知和監(jiān)控，是智能礦井信息化建設(shè)的新趨勢和方向，智能礦井信息平臺體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，該體系結(jié)構(gòu)分別對應(yīng)的是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層。

以礦井開采環(huán)節(jié)的監(jiān)控系統(tǒng)為例，采煤工作面是煤礦生產(chǎn)過程中一個動態(tài)實(shí)時變化的環(huán)境，除了放置了大量生產(chǎn)設(shè)備以外，現(xiàn)場必須放置安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)及通信設(shè)備。工作面作為一個高危生產(chǎn)環(huán)境，存在設(shè)備多、人員多、環(huán)境危的特點(diǎn)，是煤礦安全生產(chǎn)管理的核心所在。而目前工作面的各種監(jiān)控系統(tǒng)相互獨(dú)立，碎片化嚴(yán)重，信息共享不足，造成了信息化下的信息孤島，缺乏一個以信息共享為目標(biāo)的統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)和綜合業(yè)務(wù)平臺，嚴(yán)重制約著國家安監(jiān)總局要求的：全國安全監(jiān)管監(jiān)察執(zhí)法、企業(yè)在線監(jiān)測和預(yù)警防控等互聯(lián)互通、資源共享的信息化“一張網(wǎng)”體系進(jìn)程。礦井復(fù)雜環(huán)境下人員、設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)過程的協(xié)同管理及綜合智能監(jiān)控是智能礦井安全生產(chǎn)信息化的發(fā)展趨勢，而信息共享是安全生產(chǎn)信息化實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)。

近年來國內(nèi)外學(xué)者針對煤礦安全生產(chǎn)信息的信息共享問題開展了諸多探索研究。李曉波針對安全管理“孤島”問題，以“管理信息共享”為基礎(chǔ)，構(gòu)建“管理共享、人員互動、齊抓共管”的安全管理格局，提出了煤礦企業(yè)安全管理對信息共享的現(xiàn)實(shí)需求[12]。任建剛和李瑞群研發(fā)了針對煤礦各系統(tǒng)礦圖的“一張圖”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、機(jī)電、安全、地質(zhì)等煤礦主要專業(yè)的在線協(xié)同工作以及礦圖的集成管理，在煤礦礦圖方面實(shí)現(xiàn)了信息共享[13]。戚宏亮和張琪探討了大數(shù)據(jù)下煤礦安全應(yīng)急管理標(biāo)準(zhǔn)體系的變化，并以數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)共享為切入點(diǎn)，提出了煤礦安全應(yīng)急管理標(biāo)準(zhǔn)體系的完善路徑[14]。譚章祿等學(xué)者分析了信息共享對現(xiàn)有安全隱患排查的優(yōu)化策略的重要性[15]。

曾偉針對煤礦井下系統(tǒng)繁多和協(xié)議不統(tǒng)一問題，提出了基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下分布式智能網(wǎng)絡(luò)平臺方案以及數(shù)據(jù)交互方法[16]。

綜上所述，信息共享對煤礦安全生產(chǎn)過程監(jiān)控和企業(yè)安全管理都有著重要的實(shí)際意義。學(xué)者們更多的是提出了信息共享的需求和意義，而對如何實(shí)現(xiàn)煤礦物聯(lián)網(wǎng)的信息共享的研究有待深入，比如信息共享的硬件和軟件支撐技術(shù)、信息共享的設(shè)計(jì)目標(biāo)和模型等問題的研究。

2?“人-機(jī)-物-環(huán)”感知安全信息的共享模型設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對礦井各種監(jiān)控系統(tǒng)相互獨(dú)立造成的信息孤島問題，從數(shù)據(jù)信息流的角度，建立感知安全生產(chǎn)信息共享模型，實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)-物-環(huán)”等感知信息的融合、共享，為生產(chǎn)指揮、安全管理、應(yīng)急調(diào)度等決策提供充分的數(shù)據(jù)信息支撐。工信部“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)”國家科技重大專項(xiàng)和科技部“十三五”期間的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“云計(jì)算和大數(shù)據(jù)”“公共安全風(fēng)險防控與技術(shù)裝備”專項(xiàng)都提出了提升資源匯聚、數(shù)據(jù)收集、存儲管理、分析挖掘和按需服務(wù)等能力，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)核心可控。2019年8月21日由國家煤礦安監(jiān)局主辦的2019世界機(jī)器人大會煤礦機(jī)器人專題論壇上黃玉治局長提出：跨界合作，大力推進(jìn)煤礦機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用，邁向智能化無人少人礦山的新時代。智能礦井信息化建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入與通用信息技術(shù)發(fā)展并跑階段。

隨著5G技術(shù)的商用，智能礦井信息化建設(shè)以“云-管-端”為信息服務(wù)新架構(gòu)，以數(shù)據(jù)為主線，構(gòu)建5G環(huán)境下的新信息基礎(chǔ)設(shè)施。首先通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)的方法在底層屏蔽各系統(tǒng)的硬件和通信協(xié)議差異，兼容現(xiàn)有設(shè)備和通信協(xié)議，形成數(shù)據(jù)信息流的“管”;其次通過云和邊緣計(jì)算的結(jié)合，構(gòu)建“云-端”的邊緣-云平臺架構(gòu)，形成數(shù)據(jù)信息流的感知和處理;最后開發(fā)支持可橫向伸縮的應(yīng)用軟件平臺，在統(tǒng)一的平臺下形成數(shù)據(jù)信息流的應(yīng)用。

安全生產(chǎn)信息資源共享作為智能礦井信息化建設(shè)的重要基礎(chǔ)，其模型的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包括以下幾點(diǎn)。

1）提高生產(chǎn)指揮能力。通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)融合與信息互通，讓生產(chǎn)指揮人員能夠以快捷有效的手段實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮，提高管理效率。各生產(chǎn)單位之間也能夠用更多樣有效的聯(lián)絡(luò)方式，協(xié)調(diào)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

2）提高安全應(yīng)急能力。煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程要求在災(zāi)難發(fā)生的第一時間發(fā)出指揮調(diào)度命令，有效的組織井下逃生、自救，以最高效的手段保護(hù)礦工的生命安全;在煤礦生產(chǎn)管理中引入智能監(jiān)控的手段，通過信息共享，讓調(diào)度指揮人員能夠在最短的時間，利用多種方式傳達(dá)指令，解決信息覆蓋死角，確保指令有效傳達(dá)[17]。

3）提高智能礦井信息化建設(shè)水平。礦井信息化建設(shè)要求各子系統(tǒng)信息共享，數(shù)據(jù)互通，平臺統(tǒng)一。調(diào)度通信、無線通信、應(yīng)急廣播、人員定位等都是智能礦井信息化建設(shè)的一部分，更是智能監(jiān)控通信系統(tǒng)的有機(jī)組成;通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)從簡單的互聯(lián)互通，到底層的互通與融合，再到操作界面與功能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，無疑能夠發(fā)揮多個系統(tǒng)的集群效應(yīng)，而這都以信息共享為基礎(chǔ)。

4）提高安全管理能力。煤礦安全管理信息系統(tǒng)兼具安全風(fēng)險分級管控和事故隱患排查治理的要求。系統(tǒng)功能主要包括安全風(fēng)險分級管控、事故隱患排查治理、安全標(biāo)準(zhǔn)化考核、安全決策分析和風(fēng)險可視化預(yù)警等功能。而以信息共享為目標(biāo)的通信聯(lián)絡(luò)平臺是煤礦安全管理信息系統(tǒng)的主要信息基礎(chǔ)設(shè)施，其性能直接影響著管理系統(tǒng)功能的可靠性和穩(wěn)定性。

5）降低煤礦信息化建設(shè)的投資成本。各監(jiān)控管理系統(tǒng)之間采用統(tǒng)一的平臺管理，統(tǒng)一的平臺傳輸，共享的數(shù)據(jù)接口，互補(bǔ)的功能優(yōu)勢，可有效節(jié)約投資，節(jié)省運(yùn)行維護(hù)成本，提高設(shè)備的利用效率。

3?礦井安全生產(chǎn)管理信息共享模型設(shè)計(jì)

3.1?總體設(shè)計(jì)

本著提高礦井生產(chǎn)指揮能力、安全應(yīng)急指揮能力、安全管理能力和降低投資成本的原則，對煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程規(guī)定的有線語音調(diào)度系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)等進(jìn)行研究。從可感知的“人-機(jī)-物-環(huán)”安全生產(chǎn)信息融合傳輸架構(gòu)入手，解決現(xiàn)有礦井通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式、接入方式、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的各異性與各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的獨(dú)立性問題，建立礦井“人-機(jī)-物-環(huán)”安全生產(chǎn)信息的共享模型，如圖2所示。該模型以數(shù)據(jù)為主線，首先將智能礦井可感知的“人-機(jī)-物-環(huán)”信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼標(biāo)識，解決異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范問題。其次建立基于融合傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的礦井無線傳輸平臺，解決異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)融合傳輸?shù)膯栴}。進(jìn)而基于邊緣計(jì)算建立邊緣-云的平臺層，解決智能礦井感知信息驟增給無線傳輸和支撐平臺帶來的影響。最后通過多業(yè)務(wù)融合通信調(diào)度平臺和大數(shù)據(jù)分析平臺，提供業(yè)務(wù)自由裁剪和安全生產(chǎn)態(tài)勢分析預(yù)測預(yù)警等。

礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的核心工作場景如圖3所示。實(shí)現(xiàn)工作面割煤機(jī)、液壓支架工作狀態(tài)信息的無線數(shù)傳，并在融合調(diào)度平臺上實(shí)時顯示運(yùn)行狀態(tài);同時監(jiān)控系統(tǒng)融合有線調(diào)度、無線通信、語音廣播系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)，通過安全生產(chǎn)信息共享模型，在各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)層面能實(shí)時查看或者調(diào)用數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源共享，提升煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控和決策能力。

3.2?關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1?基于深度學(xué)習(xí)的不安全行為智能識別方法

智能礦井安全生產(chǎn)系統(tǒng)是由機(jī)器程序化完成既定工作流程和機(jī)械操作。礦井工作人員的不安全行為對機(jī)器的自主操作會造成嚴(yán)重干擾。而人的不安全行為等風(fēng)險和隱患是以小數(shù)據(jù)量的形式存在，并不具有大數(shù)據(jù)的特征，卻易形成大的災(zāi)害事故[18-20]。礦井監(jiān)控攝像頭一般處理能力較弱，需要利用遷移學(xué)習(xí)技術(shù)，提出小數(shù)據(jù)樣本環(huán)境下基于深度學(xué)習(xí)的不安全行為智能風(fēng)險識別方法。

3.2.2?礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一編碼標(biāo)識方法

統(tǒng)一編碼標(biāo)識體系的建立需要梳理礦井安全生產(chǎn)信息采集環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)信息的種類、特性參數(shù)、數(shù)據(jù)類型，明確分類對象。構(gòu)建以主題分類框架為主，多屬性復(fù)分類為輔助的分類體系?；谙嚓P(guān)國家信息分類編碼標(biāo)準(zhǔn)，建立與礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)相匹配的統(tǒng)一編碼體系，提出編碼唯一標(biāo)識方法，形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式規(guī)范，解決信息編碼標(biāo)識體系各異的問題，為一張網(wǎng)建設(shè)與智能礦井建設(shè)建立數(shù)據(jù)規(guī)范。以本文依托的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目中的統(tǒng)一編碼標(biāo)識體系中的主數(shù)據(jù)為例，項(xiàng)目示范應(yīng)用單位陜西正通煤業(yè)公司及其下研究所、專業(yè)化公司和區(qū)隊(duì)的主數(shù)據(jù)相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯圖如圖4所示。

3.2.3?礦井物聯(lián)網(wǎng)融合通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)資源建模

融合通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建立需要結(jié)合礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)中泛在生產(chǎn)信息感知和多種業(yè)務(wù)的要求，基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等新技術(shù)，構(gòu)建基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的有線和無線一體化的物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型和優(yōu)化方案，形成適合煤礦安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流和控制數(shù)據(jù)流智能優(yōu)化方法。建立物理/虛擬網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一表征模型，分別對實(shí)體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層和虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述和統(tǒng)一管理，為泛在安全生產(chǎn)信息的傳輸技術(shù)和多種業(yè)務(wù)融合的通信平臺提供體系支撐。

3.2.4?礦井安全生產(chǎn)信息的無線實(shí)時通信技術(shù)

結(jié)合礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)中物理環(huán)境動態(tài)感知和實(shí)時控制性能的要求，從信息物理系統(tǒng)的角度提出礦山信息物理系統(tǒng)中信源/信道編碼，控制-通信協(xié)同優(yōu)化的采樣速率優(yōu)化及自適應(yīng)調(diào)制方法，基于非正交多路復(fù)用的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)同優(yōu)化，無線多跳系統(tǒng)多業(yè)務(wù)實(shí)時傳輸技術(shù)等問題，解決復(fù)雜環(huán)境下信息物理系統(tǒng)感知數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，進(jìn)而開發(fā)支持語音通信、人員定位、視頻監(jiān)控、災(zāi)害監(jiān)測和設(shè)備監(jiān)控等功能的礦井多業(yè)務(wù)無線實(shí)時通信系統(tǒng)。

3.2.5?礦井新型物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

在基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的礦井物聯(lián)網(wǎng)融合通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，提出自適應(yīng)寬帶和窄帶的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)原型，兼容各種無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。定義礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的各種通信接口模塊、協(xié)議適配模塊、設(shè)備發(fā)現(xiàn)和管理、跨域轉(zhuǎn)發(fā)、資源映射、數(shù)據(jù)和控制接口模塊，優(yōu)化軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器的南向和北向接口，設(shè)計(jì)新型物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。實(shí)現(xiàn)無線接入平面、底層網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、業(yè)務(wù)應(yīng)用、終端進(jìn)行多維度檢測和管控，為信息共享提供硬件基礎(chǔ)，全面提升礦山安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的智能感知與決策能力。

3.2.6?基于邊緣計(jì)算和云計(jì)算的邊緣-云平臺架構(gòu)

礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)安裝了大量終端設(shè)備采集數(shù)據(jù)，傳輸?shù)奖O(jiān)控云平臺的數(shù)據(jù)不斷增加，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬資源消耗非常大。然而云計(jì)算平臺只是改變了數(shù)據(jù)處理的形式，卻無法實(shí)時處理如此龐大的數(shù)據(jù)集并實(shí)時提供響應(yīng)。邊緣計(jì)算可以處理和分析更靠近監(jiān)控生成數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，并實(shí)時響應(yīng)，而不是通過網(wǎng)絡(luò)將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺并等待云響應(yīng)。邊緣-云平臺可以在監(jiān)控終端進(jìn)行邊緣計(jì)算，處理的數(shù)據(jù)為再次處理和深入分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，僅對有效信息進(jìn)行共享，提高礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

3.2.7?礦井物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)共享機(jī)制

煤礦企業(yè)是落實(shí)煤礦安全生產(chǎn)的主體，企業(yè)各級安全管理人員的職責(zé)不同。丁恩杰等人提出物物互聯(lián)的“孤島”式實(shí)施方法增大了煤礦感知數(shù)據(jù)融合的難度并降低了數(shù)據(jù)的可信度，致使礦山生產(chǎn)很大程度上處于不透明狀態(tài)[21]。在礦井物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，自動風(fēng)險辨識、隱患排查、安全風(fēng)險分級閉環(huán)協(xié)同管控機(jī)制等在數(shù)據(jù)層面實(shí)現(xiàn)信息共享。需建立一種各方相互制約、共同協(xié)作、目標(biāo)一致、相互補(bǔ)充、職責(zé)清楚的信息共享機(jī)制，形成信息流控制方法，為煤礦安全管理提供理論和技術(shù)支撐。

3.2.8?礦井物聯(lián)網(wǎng)多業(yè)務(wù)融合的通信調(diào)度平臺

勇輝等人針對傳統(tǒng)煤礦通信調(diào)度平臺融合問題，設(shè)計(jì)了一種由生產(chǎn)調(diào)度通信系統(tǒng)為指揮控制平臺的煤礦五網(wǎng)融合通信平臺[22]。礦井安全生產(chǎn)的語音、視頻、定位、狀態(tài)呈現(xiàn)、集群調(diào)度、生產(chǎn)調(diào)度、安全生產(chǎn)信息監(jiān)測等多種業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延要求不同，結(jié)合智能礦井安全生產(chǎn)需求，建立數(shù)據(jù)優(yōu)先級指標(biāo)，提出有線和無線自適應(yīng)的動態(tài)優(yōu)先級的智能數(shù)據(jù)調(diào)度算法。實(shí)現(xiàn)程控語音交換系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)、語音廣播系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)（GPS定位、射頻識別定位等）等系統(tǒng)之間的統(tǒng)一調(diào)度管理。在此基礎(chǔ)上，采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)，精確定義面向服務(wù)架構(gòu)的接口，建立滿足各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成架構(gòu)，開發(fā)面向服務(wù)的礦井安全生產(chǎn)多業(yè)務(wù)融合的通信調(diào)度平臺，對業(yè)務(wù)的變化進(jìn)行快速響應(yīng)與部署。

4?結(jié)?語

智能礦井安全生產(chǎn)管理信息共享模型是以“十三五”期間國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目中相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)，從信息共享的角度出發(fā)，提出了模型設(shè)計(jì)的目標(biāo)、總體架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。該模型在感知層建立了編碼標(biāo)識體系，在傳輸層透明了通信設(shè)施底層的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的硬件差異性，在業(yè)務(wù)平臺應(yīng)用層兼容了各個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，一體化解決了煤礦各信息子系統(tǒng)的信息共享問題。礦井安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)通過將礦井生產(chǎn)狀態(tài)信息互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一目了然、一呼萬應(yīng)，形成具有高聯(lián)動性的應(yīng)急、生產(chǎn)指揮調(diào)度管理系統(tǒng)，提高安全生產(chǎn)管理能力。

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（責(zé)任編輯：韓?莉）