互聯(lián)網(wǎng)+煤礦安全信息化技術(shù)及應(yīng)用

王玲

摘 要：煤礦安全是煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根基。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的不斷普及，給煤礦安全信息化發(fā)展提供了有利的平臺(tái)。本文對(duì)重點(diǎn)分析了以互聯(lián)網(wǎng)+為支撐的煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、煤礦云計(jì)算技術(shù)及煤礦大數(shù)據(jù)技術(shù)等，并對(duì)互聯(lián)網(wǎng)+煤礦安全信息化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;煤礦安全;信息化技術(shù);應(yīng)用

0、引言

互聯(lián)網(wǎng)+煤礦安全信息化主要是指以無線傳感網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將信息傳輸、信息感知等技術(shù)和煤礦生產(chǎn)有效結(jié)合，對(duì)于生產(chǎn)過程中的監(jiān)測(cè)監(jiān)控、應(yīng)急救援及安全預(yù)警等，選擇使用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下生產(chǎn)過程中機(jī)械設(shè)備、操控人員的智能控制和管理，有效提升煤礦生產(chǎn)的效率與安全水平。

1、互聯(lián)網(wǎng)+煤礦安全信息化關(guān)鍵技術(shù)

1.1煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

煤礦物聯(lián)網(wǎng)主要以全球定位系統(tǒng)、ZIG-BEE技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等，根據(jù)設(shè)定協(xié)議，借助煤礦使用的傳感器，對(duì)井下的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息等有效采集，通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)的有效銜接，完成所需的通信與信息交換，智能識(shí)別煤礦井下生產(chǎn)過程中的設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境氣體預(yù)測(cè)及檢測(cè)、安全隱患的監(jiān)控及人員實(shí)時(shí)定位等。通過煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、傳輸及采集的智能化，在具體操控時(shí)，包含有三個(gè)層級(jí)。分別為：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層及感知層等。其中，感知層主要使用的是各種類型的礦用傳感器，例如，甲烷傳感器、無線傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器等，通過多種類型的傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下生產(chǎn)過程中各種類型數(shù)據(jù)的及時(shí)有效采集。網(wǎng)絡(luò)層主要的作用是將感知層收集得到的各種信息及時(shí)有效傳輸，傳輸路徑主要是工業(yè)以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等組成的網(wǎng)絡(luò)信息傳遞結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)礦井物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的有效覆蓋。應(yīng)用層是煤礦物聯(lián)網(wǎng)和具體用戶之間的接口，充分考慮煤礦生產(chǎn)中的決策、預(yù)警、監(jiān)控等工作要求，實(shí)現(xiàn)煤礦各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化。

1.2煤礦云計(jì)算技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦應(yīng)用范圍的不斷拓展，感知層收集得到的各種類型數(shù)據(jù)不斷增多，這些越來越多的數(shù)據(jù)，需要與之匹配的數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)。云計(jì)算是一種服務(wù)化商業(yè)計(jì)算模式，在處理煤礦中各種類型的數(shù)據(jù)時(shí)有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于推動(dòng)煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)水平較為有利。從煤礦生產(chǎn)來看，對(duì)各種類型災(zāi)害事故及時(shí)有效預(yù)警較為關(guān)鍵，做好預(yù)警的前提是將各種類型的數(shù)據(jù)有效收集，例如，風(fēng)門開關(guān)數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、一氧化碳數(shù)據(jù)、瓦斯數(shù)據(jù)、水倉(cāng)水位、壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、煤倉(cāng)煤位等生產(chǎn)參數(shù)及時(shí)有效收集。當(dāng)前很多煤礦均使用了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，但是系統(tǒng)中包含的監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)議與接口在使用時(shí)存在不完全統(tǒng)一的問題，應(yīng)用集成、系統(tǒng)集成及數(shù)據(jù)集成的效果并不能發(fā)揮出來，通過云計(jì)算的方式，為各種類型數(shù)據(jù)的融合提供了較好的開發(fā)環(huán)境。煤礦生產(chǎn)中的多源數(shù)據(jù)可通過云計(jì)算有效集成，例如，煤礦安全事故包含的應(yīng)急設(shè)備物資、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、救援人員及歷史數(shù)據(jù)等各種類型的多源異構(gòu)信息，均可通過云計(jì)算的方式實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)換分析，為煤礦作出及時(shí)有效的決策提供出相關(guān)的數(shù)據(jù)。

以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建煤礦企業(yè)云數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，將煤礦 生產(chǎn)中各種類型數(shù)據(jù)的價(jià)值發(fā)揮出來，為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)提供出更有利的保障，在資源層面實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類型資源的高效整合，從數(shù)據(jù)層面將各種類型的孤立信息實(shí)現(xiàn)有效統(tǒng)一，各信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的層面實(shí)現(xiàn)交互和共享。

1.3煤礦大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指在生產(chǎn)過程中，從繁多的煤礦數(shù)據(jù)中得到不同類型、結(jié)構(gòu)的煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來源主要是物聯(lián)網(wǎng)層監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取得到的環(huán)境參數(shù)，例如，壓力參數(shù)、氧氣參數(shù)、一氧化碳參數(shù)等。煤礦大數(shù)據(jù)技術(shù)主要有四個(gè)方面的特征。首先是數(shù)據(jù)的體量非常大。在具體生產(chǎn)中，煤礦中會(huì)出現(xiàn)較多的測(cè)量甲烷的數(shù)據(jù)，這些測(cè)量數(shù)據(jù)也處于動(dòng)態(tài)的變化中，尤其是實(shí)用監(jiān)測(cè)環(huán)境的傳感器，采集信息的周期非常短，這些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，會(huì)形成較大規(guī)模的數(shù)據(jù)流，因此，數(shù)據(jù)的體量非常大。其次，數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)與產(chǎn)生非?？?。在煤礦生產(chǎn)的過程中，將傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及無線射頻技術(shù)等大量應(yīng)用到其中，各種類型的數(shù)據(jù)增加迅速，這些各種類型的異構(gòu)數(shù)據(jù)，雖然經(jīng)歷了過濾，但是留下的數(shù)據(jù)仍舊非常多，數(shù)據(jù)規(guī)模較為龐大。第三，數(shù)據(jù)的類別非常多。煤礦中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來自于各種類型的數(shù)據(jù)源，種類、格式等有著較大的變化，不僅包含有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時(shí)也包含有較多的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可分為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等，各種類型的數(shù)據(jù)非常繁雜。第四，數(shù)據(jù)的價(jià)值密度相對(duì)偏低。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在煤礦生產(chǎn)的過程中，信息感知將會(huì)融入到各種類型的環(huán)節(jié)中。但是導(dǎo)致煤礦安全事故發(fā)生的原因相對(duì)較多，當(dāng)前并沒有從各種類型的數(shù)據(jù)中，掌握各類事故發(fā)生的概率，對(duì)于煤礦生產(chǎn)安全事故也不是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，所以，還需要從各種類型的大數(shù)據(jù)中掌握出事故發(fā)生的規(guī)律，將數(shù)據(jù)的價(jià)值最大限度的發(fā)揮出來。

2、互聯(lián)網(wǎng)+煤礦安全信息化技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1構(gòu)建信息感知層

信息感知層是收集各種類型信息的關(guān)鍵，在收集信息時(shí)，主要是安裝井下環(huán)境檢測(cè)器、機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)監(jiān)控等。在進(jìn)行環(huán)境感知層的建設(shè)時(shí)，重點(diǎn)對(duì)井下煙霧、氧氣、一氧化碳及溫濕度等進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，重點(diǎn)對(duì)提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)等重要井下機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行功率、運(yùn)行電流及電壓等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，還需對(duì)人員精準(zhǔn)定位、生產(chǎn)自動(dòng)化、通信聯(lián)絡(luò)、壓風(fēng)自救等信息進(jìn)行檢測(cè)。還需做好煤礦固有基礎(chǔ)信息的采集。

2.2構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸層

數(shù)據(jù)傳輸層主要功能是將感知層感知得到的數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸?shù)皆朴?jì)算資源層。主要是以井下安裝的無線、有線終端作為數(shù)據(jù)傳輸。該層在構(gòu)建時(shí)，需要對(duì)井下現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)等形成通常的數(shù)據(jù)傳輸通道。同時(shí)，還需要傳輸層局部數(shù)據(jù)緩存功能，確保在網(wǎng)絡(luò)效果不好或者數(shù)據(jù)傳輸效率相對(duì)較低的情況下，各種類型的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)有效的存儲(chǔ)下來，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失。

2.3構(gòu)建云計(jì)算資源層

云計(jì)算資源層主要包含有中間件層、資源驅(qū)動(dòng)層、通信適配層及硬件層等構(gòu)建，中間件層是整個(gè)云計(jì)算的中間平臺(tái)，是整個(gè)信息基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化資源池，包含有虛擬的網(wǎng)絡(luò)資源、存儲(chǔ)資源及計(jì)算資源等。

2.4構(gòu)建應(yīng)用服務(wù)層

構(gòu)建完善的應(yīng)用服務(wù)層主要作用是向煤礦管理層提供出以大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的決策系統(tǒng)，例如，礦壓分布、瓦斯預(yù)警及一通三防等，各級(jí)各部門需結(jié)合各部門權(quán)限，掌握權(quán)限范圍內(nèi)煤礦安全生產(chǎn)情況。這個(gè)過程中，需要對(duì)相關(guān)的人員進(jìn)行培訓(xùn)，確保使用系統(tǒng)的人員能夠掌握系統(tǒng)的特點(diǎn)，能夠通過系統(tǒng)掌握本部門需要掌握的內(nèi)容，對(duì)于各種類型的數(shù)據(jù)表等也可隨時(shí)從系統(tǒng)中導(dǎo)出。系統(tǒng)中還需包含有個(gè)性化配置、權(quán)限設(shè)置及人員身份認(rèn)證等功能。

3、結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，將煤礦安全工作和互聯(lián)網(wǎng)有效融合是煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路，但是從當(dāng)前煤礦安全工作和互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的情況來看，在很多方面還有著較大的提升空間，因此，這就需要煤礦企業(yè)全面認(rèn)識(shí)到推動(dòng)安全信息化發(fā)展的重要性，充分借助互聯(lián)網(wǎng)+的優(yōu)勢(shì)，全面推動(dòng)煤礦安全信息化水平的持續(xù)提升，為煤礦安全可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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