鄭曉江
摘 要:科技發(fā)展至今,信息技術(shù)憑借其獨(dú)有的優(yōu)越性,在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用,采礦行業(yè)也不例外。越來(lái)越多的企業(yè)開始向生產(chǎn)數(shù)據(jù)和資料要安全、要效益。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,我公司逐步摸索其中規(guī)律,以生產(chǎn)裝備現(xiàn)代化、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、安全監(jiān)控?cái)?shù)字化、企業(yè)管理信息化融合為基礎(chǔ),以基礎(chǔ)過(guò)程控制層、運(yùn)營(yíng)執(zhí)行層、管理支持層、決策分析層、展現(xiàn)層信息為指導(dǎo),致力于搭建管控一體的現(xiàn)代信息化礦井。
關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù)分析時(shí)代;礦山安全生產(chǎn);信息化建設(shè)
在大數(shù)據(jù)分析時(shí)代,礦山安全生產(chǎn)工作具有綜合性和較復(fù)雜性,信息化技術(shù)的有效應(yīng)用,可以整合礦山生產(chǎn)的各個(gè)系統(tǒng),將生產(chǎn)細(xì)節(jié)動(dòng)態(tài)化地呈現(xiàn)出來(lái),便于管理人員進(jìn)行監(jiān)督和控制,從而促進(jìn)企業(yè)的健康發(fā)展。
1 礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)現(xiàn)狀
面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈的市場(chǎng)環(huán)境,礦產(chǎn)企業(yè)開始不斷推進(jìn)信息化建設(shè)以求提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。我公司采用美國(guó)軟件公司(Wonderware)公司的(InTouch)組態(tài)軟件,構(gòu)建塔山礦3-5號(hào)煤層智能礦山數(shù)字化平臺(tái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障報(bào)警的功能,實(shí)現(xiàn)從底層子系統(tǒng)高度智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化到平臺(tái)管控一體化。同時(shí),通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)組建了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),建設(shè)了信息化局域網(wǎng)絡(luò),搭建綜合自動(dòng)化信息平臺(tái),將分散的控制系統(tǒng)進(jìn)行集中,實(shí)現(xiàn)對(duì)安全生產(chǎn)全過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控。此外,還建立包括人員考勤、井下避險(xiǎn)和供水施救等六大系統(tǒng),提高了礦山生產(chǎn)的安全性;最后我礦還建立了管理信息系統(tǒng),從生產(chǎn)調(diào)度,到礦山運(yùn)輸管理再到企業(yè)的財(cái)務(wù)管理等各個(gè)方面都實(shí)行信息化管理,但截止目前,我礦還缺乏深度分析和挖掘信息的工具,使大量數(shù)據(jù)很難充分發(fā)揮價(jià)值。
2 礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)存在的問(wèn)題
2.1 礦井各專業(yè)之間信息系統(tǒng)割裂
礦井建設(shè)初期往往缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和通盤考慮,導(dǎo)致各專業(yè)系統(tǒng)自成一體,軟硬件接口沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),相互間缺乏互操作協(xié)同和數(shù)據(jù)共享能力,形成一個(gè)個(gè)信息和設(shè)備孤島,而礦山安全生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)和決策需要綜合各專業(yè)的信息。
2.2 數(shù)據(jù)和設(shè)備孤島無(wú)法支持多信息維度的綜合決策分析
塔山礦的采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、通風(fēng)、地測(cè)和防治水多個(gè)專業(yè),涉及生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)多個(gè)層面的信息,目前仍散布在一個(gè)個(gè)割裂的數(shù)據(jù)孤島和設(shè)備孤島中;同時(shí),礦山安全生產(chǎn)管理決策的信息化,需要利用多個(gè)專業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析功能同時(shí)發(fā)力,而這些功能也被封印在一個(gè)個(gè)割裂的功能孤島中。針對(duì)信息孤島,需要物聯(lián)網(wǎng)+業(yè)務(wù)板塊深度對(duì)接,才能強(qiáng)化信息化建設(shè)中的運(yùn)營(yíng)執(zhí)行層,實(shí)現(xiàn)調(diào)度、地測(cè)、防治水、生產(chǎn)技術(shù)、一通三防、設(shè)備管理、危險(xiǎn)源識(shí)別、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)急救援、安全管理等專業(yè)融合,從而消除信息孤島,共享數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)鏈,建設(shè)符合現(xiàn)代化礦井的掌上移動(dòng)辦公業(yè)務(wù),向大數(shù)據(jù)、云時(shí)代靠近。
2.3 數(shù)據(jù)可視化及分析手段匱乏,無(wú)法支持綜合決策分析
隨著礦山的安全生產(chǎn)、管理和運(yùn)營(yíng),各種信息系統(tǒng)每時(shí)每刻產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),只有加入更先進(jìn)的可視化分析工具,才能幫助管理決策人員快速了解當(dāng)前生產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),獲取關(guān)聯(lián)維度信息進(jìn)行指標(biāo)結(jié)構(gòu)分析、趨勢(shì)分析、比較分析等,從全局到細(xì)部進(jìn)行數(shù)據(jù)鉆取,找出問(wèn)題發(fā)生的詳細(xì)原因,從而系統(tǒng)解決問(wèn)題。
2.4 綜合決策分析缺乏時(shí)空維度的支持
礦山安全生產(chǎn)和管理是一個(gè)與時(shí)間和空間相關(guān)的過(guò)程,其綜合決策分析離不開時(shí)間和空間維度的參與,而現(xiàn)有的礦業(yè)信息系統(tǒng)往往缺乏時(shí)空維度的決策分析工具,如拓?fù)浞治?、緩沖區(qū)分析、密度分析、疊置分析、時(shí)間和空間趨勢(shì)探測(cè)分析、時(shí)間/空間關(guān)聯(lián)分析、時(shí)間/空間自回歸分析等。
3建設(shè)礦山信息化安全生產(chǎn)
3.1 礦山云計(jì)算
當(dāng)前的云計(jì)算發(fā)展前景非常好,云計(jì)算對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的改善是非常大的。在采礦行業(yè)中,云計(jì)算技術(shù)也可以得到廣泛應(yīng)用,其中有井下環(huán)境的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、井下生產(chǎn)速率等,這些數(shù)據(jù)的保存需要的存儲(chǔ)設(shè)備是非常大的。當(dāng)前云計(jì)算技術(shù)是在計(jì)算、網(wǎng)格背景之下逐漸發(fā)展的新型技術(shù),最核心的功能在于分析大量數(shù)據(jù)并處理、儲(chǔ)存,所以在礦業(yè)應(yīng)用云計(jì)算有非常大的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也為以后礦山安全生產(chǎn)提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如在礦山生產(chǎn)過(guò)程中收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括礦井的環(huán)境溫度、濕度、空氣流速等各類信息,有時(shí)還包括設(shè)備的信息,如各倉(cāng)位、壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),都可以通過(guò)云計(jì)算進(jìn)行儲(chǔ)存。
3.2 礦業(yè)大數(shù)據(jù)
我礦于2016年對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造,完善了包括電力、皮帶運(yùn)輸、水處理、安全管理、通訊、網(wǎng)絡(luò)、視屏監(jiān)控、產(chǎn)量計(jì)量、工業(yè)大屏等40多個(gè)子系統(tǒng)的建設(shè),廣泛的應(yīng)用在礦井個(gè)方面。其中包括涉及礦井必建系統(tǒng)如:安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、產(chǎn)量系統(tǒng)、頂板在線檢測(cè)系統(tǒng)、無(wú)線WIFI通訊系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)等。系統(tǒng)越多,礦井的采樣頻率越高,所需求的數(shù)據(jù)容量也就越大。對(duì)于這些信息,要將其中有價(jià)值的信息挖掘出來(lái),可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用其中,有效提升監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確程度。大數(shù)據(jù)主要依賴礦井之下的各個(gè)監(jiān)控設(shè)備所傳遞的數(shù)據(jù)信息,其中包括溫度、濕度、風(fēng)力、甲烷、壓力這些方面的信息,經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)的分析比對(duì),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,提前防范。
3.3 礦企物聯(lián)網(wǎng)
塔山礦目前的控制網(wǎng)絡(luò)是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的傳送平臺(tái),承擔(dān)著各生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控層的信息傳輸,工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎秒p環(huán)設(shè)計(jì),地面部署一個(gè)千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng),井下部署一個(gè)千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng),環(huán)網(wǎng)交換機(jī)為不同子系統(tǒng)劃分不同的虛擬局域網(wǎng)(VLAN)和IP地址段,保證各子系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性,安全可靠,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸。未來(lái),如果將系統(tǒng)定位技術(shù)與頻率識(shí)別結(jié)合起來(lái),用設(shè)備傳感器將礦井下情況反饋回來(lái),通過(guò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控礦井,實(shí)現(xiàn)信息同步,這便是礦企物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。工作人員分析傳回信息,對(duì)井下的很多情況都能很直觀的了解,比如各種氣體含量、井下作業(yè)工人的位置、各設(shè)備的運(yùn)行狀況等信息,通過(guò)分析,能夠有效規(guī)避安全問(wèn)題的出現(xiàn),并達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定安全生產(chǎn)目的。
4 大數(shù)據(jù)礦山安全生產(chǎn)信息化運(yùn)用分析
4.1 數(shù)據(jù)感知監(jiān)控
礦井的信息感知,可以監(jiān)控甲烷、地壓、濕度、溫度這些數(shù)據(jù);還能監(jiān)控電器設(shè)備的運(yùn)行情況,例如礦井下的各種電器設(shè)備的功率、電壓波動(dòng)、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定度、設(shè)備運(yùn)行溫度等數(shù)據(jù);工作人員方面有每個(gè)人的定位、自救、避難位置、交流溝通等,都可以通過(guò)數(shù)據(jù)感知進(jìn)行收集和處理。
4.2 信息傳輸
把接收到的數(shù)據(jù)輸送到云計(jì)算中存儲(chǔ)起來(lái),在云平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、處理、儲(chǔ)存,這就是信息傳輸。信息的傳輸主要依賴于網(wǎng)絡(luò)終端的接口和感知系統(tǒng)的信息輸送,來(lái)達(dá)到井下監(jiān)測(cè)信息共享的目的。在信息傳遞過(guò)程中還有暫時(shí)存儲(chǔ)信息的功能,遇到數(shù)據(jù)量太大、網(wǎng)絡(luò)較慢或是失去連接時(shí),能有效避免信息的丟失,暫時(shí)將數(shù)據(jù)保存在信息傳遞層中。
4.3 云計(jì)算儲(chǔ)存
云計(jì)算儲(chǔ)存,能有效保障企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定安全生產(chǎn),由通訊適配模塊、硬件模塊、數(shù)據(jù)模塊、中間件層模塊共同組成。要實(shí)現(xiàn)云計(jì)算主要在于中間件層的功能,即加上管理煤礦的信息化虛擬資源,其中包括數(shù)據(jù)的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的利用。
4.4 應(yīng)用服務(wù)礦企的高層管理
在進(jìn)行決策時(shí)需要用到應(yīng)用服務(wù)層,該項(xiàng)目主要用來(lái)做大數(shù)據(jù)分析,如一氧化碳含量分析警報(bào)、地壓力警報(bào)等數(shù)據(jù)。對(duì)日常各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析,能確保礦山各個(gè)部門獲得最新的生產(chǎn)狀況,并對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)分析比對(duì)。在獲得過(guò)程中可匹配身份認(rèn)證,有效預(yù)防企業(yè)內(nèi)部重要信息泄露出去。很多現(xiàn)代化礦井,通過(guò)利用大數(shù)據(jù),安全事故有效減少。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上,物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析帶在礦企的廣泛應(yīng)用,已成為提升礦山安全生產(chǎn)水平的核心信息技術(shù)手段。因此,更多的礦山技術(shù)工作者需要抓住時(shí)機(jī),占領(lǐng)科技制高點(diǎn),推動(dòng)礦企信息化建設(shè)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]魏忠奎,袁傳增.大數(shù)據(jù)分析時(shí)代的煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)[J].山東煤炭科技,2015(3):28.
[2]趙鵬杰.大數(shù)據(jù)時(shí)代下煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)[J].煤,20l6(8):15.
[3]常浩.淺析“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)一以山西煤炭行業(yè)為例[J].山西科技,2016(1):20.