基于云計算和物聯網技術的煤礦安全管理智能移動信息化平臺的研究

陳 浩 陳洪嶺

（山東煤礦安全監察局安全技術中心，山東省濟南市，250031）

基于云計算和物聯網技術的煤礦安全管理智能移動信息化平臺的研究

陳 浩 陳洪嶺

（山東煤礦安全監察局安全技術中心，山東省濟南市，250031）

論述了云計算和物聯網的概念以及行業的發展趨勢，提出了一種基于以上兩種技術在煤礦安全管理智能移動信息化平臺中的應用，對平臺的體系結構和功能特點進行了介紹，并對其帶來的應用效果和效益進行了分析探討。

云計算 物聯網 煤礦安全管理 信息化平臺

1 建設平臺的必要性

目前多數煤礦并未健全各項安全管理制度，未形成如危險源數據庫、隱患編碼庫和不安全行為管理規范等安全預控檢查標準，雖然都已初步建立了安全監測監控系統等安全 “六大系統”，但各個系統相對獨立，各個環節的數據相互割裂，存在信息孤島，沒有形成安全生產程序化和系統化的管理。

隨著云計算和物聯網技術的發展，以射頻、傳感、智能嵌入和網絡為基礎，對煤礦生產、安全、技術和保障等進行主動感知，消除信息孤島，實現對海量數據的融合共享、處理分析和數據挖掘，實現礦山生產相關的人員、機器、設備、物資、信息等的智能管理、控制和信息融合，實現災害預警、安全生產、無人開采和綠色礦山的智慧礦山模式逐步推廣應用。通過移動智能終端設備，利用無線通信技術等物聯網技術，能夠將煤礦井上井下各種生產和環境等安全信息和數據進行融合和共享，作到數據不落地、自動智能分析和信息決策支持。

煤礦安全管理智能移動信息化平臺重視煤礦安全管理工作，按照AQ／T 1903-2011《煤礦安全風險預控管理體系規范》的要求，結合煤礦安全生產管理的實際，進行風險預控、數據集成和管理模式創新的研究，在現有煤礦安全監測監控、人員定位以及隱患排查等安全管理和生產自動化等信息系統的基礎上，利用移動智能終端讓安全管理信息全面集成，實現煤礦井上井下全覆蓋，提高煤礦安全風險預控和安全信息管理，提升煤礦安全生產管理水平。

2 平臺體系結構

2.1 建設目標

（1）利用移動智能終端，對井下危險源進行實時監測、隱患信息采集、標準化檢查、生產管理調度、智能分析和現場預警，并與各原有系統數據保持實時同步。

（2）規范風險預控、隱患管理和安全檢查業務流程，實現不安全和隱患信息的電子檔案化管理。建立隱患數據庫和不安全行為管理規范，并與危險源數據庫關聯，使煤礦隱患管理人員明確管什么、怎么管、誰去管，隱患檢查人員明確查什么、怎么查、誰去查，使安全管理工作由被動檢查變為主動預防，提高煤礦安全管理水平。

（3）建立煤礦資料庫，自動生成相關報表并完善考核，通過移動智能終端實時傳送信息，便于管理人員判斷和決策，從而簡化工作流程。

（4）滿足生產調度的需求，方便指揮多部門和多工種協同工作，系統提供自動的文字、錄音和視頻存儲用以追溯管理。

（5）井上和井下、固話和手機互聯互通，網絡信號穩定，通話語音清晰，滿足日常通訊聯絡。

（6）實現移動信息化辦公，實時了解煤礦生產和安全管理信息，改變傳統辦公方式。

2.2 平臺功能

2.2.1 礦用移動智能終端

移動智能終端主要以礦用產品標識的XJ系列和KT系列為主，支持WIFI和3G網絡，可實現井下危險源監測信息收集、查詢以及安全質量標準化信息實時錄入，工作面某地點的安全環境信息和人員定位信息的讀取、設備運行狀態查詢、下井路線對比等，井上管理人員生產調度、工業電視和相關報表調閱等。

2.2.2 平臺輔助系統的部署

無線通訊系統覆蓋井上和井下，配備2.45 GHz的RFID射頻卡，用于記錄地點和設備標識，同時寫入平臺和移動智能終端，形成設備識別和系統危險源、隱患地點與控制點對應關系。

2.2.3 危險源監測與控制

（1）根據任務分工工序識別危險源，明確其可能產生的風險和后果，依據風險矩陣表進行風險評估，確定人機環管的類型及可能導致事故的類型，提取管理對象并制定管理對象的管理標準，確定相應責任人、責任措施，直接管理人員、管理措施，監管人員和監管措施，形成危險源編碼庫。

（2）危險源編碼庫導入移動智能終端，與射頻卡的標識地點相對應，移動智能終端可以調出某地點可能存在的危險源，并對存在危險源進行現場管理，對現場發現的危險源信息進行錄入，同時可調用編碼庫中的內容。

（3）在生產過程中，煤礦通過監測危險源是否處于受控狀態來檢驗管控標準和措施實施的效果如何，并動態排查事故隱患。如果監測中發現危險源未得到有效控制，則應該及時分級預警，促進現場迅速落實整改和控制措施，預防事故的發生。

2.2.4 井上井下一體化風險預控

基于移動智能終端的隱患閉合管理能夠實現對隱患掛牌督辦、隱患整改超期提示、隱患復查提醒和隱患銷號提醒。形成危險源、隱患和 “三違”編碼庫的對應關系，通過危險源編碼庫建立對應的隱患和 “三違”編碼庫，同時通過安全隱患閉合管理促進完善危險源編碼庫，再推進相關隱患標準的建立，形成大環套小環和小環促大環的良性循環管理機制。

2.2.5 煤礦安全質量標準化現場管理

執行新頒布的 《煤礦安全質量標準化基本要求及評分辦法》（試行）標準，同時也可以納入本企業自身的標準。利用移動智能終端實現井下現場數據錄入、打分及現場取證等，依據崗位及施工地點的不同進行分類歸檔，并及時統計和考核，在有網絡的條件下做到井上井下數據的實時傳輸。

2.2.6 井下作業場所安全環境信息的自動獲取、識別、反饋和預警

管理人員或其他作業人員使用移動智能終端自動定位所在地點，通過井下無線網絡和現有安全監測監控系統的實時信息采集自動篩選過濾，并反饋到井下的管理人員或其他作業人員的移動智能終端上，從而及時了解所處作業環境的瓦斯、溫度、CO、風速、粉塵和煙霧等環境狀況。

2.2.7 井下作業場所人員分布信息的自動獲取和預警

井下帶班領導使用移動智能終端，通過井下無線網路和現有人員定位系統的實時信息采集反饋到帶班領導的手持終端上，帶班領導可隨時查詢井下所有作業場所人員的分布情況，同時與人員定位系統進行補充，并利用地點標識卡精確定位，從而對在崗、脫崗和超定員情況及時了解并進行預警。管理人員利用移動智能終端實時監測井下礦工總數及分布區域，記錄出入井人員的身份和時間等信息進行考勤。

2.2.8 移動智能終端的生產調度等信息調閱

可以對每日重點調度信息、日煤炭產量及銷量、日掘進及采煤進尺等信息進行查詢并實時同步，同時可以對數字工業電視系統中作業場所和軌道運輸等地點進行實時圖像監控。

2.2.9 現場設備的巡檢和設備運行狀態的反饋

對每一個需要管理的設備配備一個2.45 GHz的RFID標簽 （卡片）以唯一標識此設備，此標簽粘貼在設備上用來確定此設備的身份參數，并實現對設備MA證書過期或即將過期信息及維護的報警。設備巡檢時讀取標簽信息，查詢設備維修記錄和中介機構檢測記錄等信息。

2.2.10 井下規劃路線的對比和避災路線的導航

通過移動智能終端、人員定位系統和RFID位置標識卡的識別，自動導航井下持有人的行動路線，并能夠與規定的路線進行比對。對盲巷、交岔點和非授權人員進入指定區域等進行預標識，實現持有移動終端人員下井路線的提醒和報警功能，并對非規定時間內在井下滯留的情況進行報警。同時，報警信息通過Web和短信等方式轉發給監管人員。將作業規程或應急預案中避災路線圖進行矢量化并與設置好的地點相對應，當選擇某個避災路線時，移動智能終端能夠起到導航作用。

2.2.11 基于移動智能終端的日常通話

礦用本安智能手機 （KT系列）可以實現井上和井下、固話和手機的互聯互通，滿足日常通訊聯絡。礦用巡檢記錄儀 （XJ系列）一方面以 WIFI無線網絡和SIP協議為基本架構，以礦井工業以太網為整個系統的主干傳輸平臺，覆蓋礦井部分或全部巷道以及地面相關區域，實現煤礦寬帶的無線通訊；另一方面還能夠以3G網絡為通信平臺，通過嵌入3G通信模塊實現手機通話功能。

2.2.12 對文字、圖片、視頻和音頻的數據獲取及處理

利用移動智能終端對隱患及不安全行為的數據進行錄入，并對隱患進行整改、復查和銷號，用戶利用移動智能終端的攝像頭進行現場拍照和視頻錄制，并對數據進行快速檢索、存檔以及刪除等操作。

2.2.13 安全生產相關數據信息智能分析的決策支持

根據煤礦需求，結合現有的數據進行統計分析，通過圖和表的形式展現出來，為實現危險源和隱患等相關決策提供依據。

3 應用效果及效益分析

3.1 應用效果

移動智能終端能夠實現煤礦井上和井下安全生產的一體化管理，可以達到如下效果：

（1）信息集成化。在煤礦企業現有安全生產與管理信息系統基礎上，進行數據的集成和信息的關聯，提高信息的利用率，實現多源信息的有機融合。

（2）管理動態化。一方面將煤礦原來的信息系統轉變為現在的共享平臺，另一方面做到數據的實時傳輸和監控，形成動態管理與閉環的監控模式。

（3）安全預警化。完善煤礦安全風險預控管理體系，實現危險源預警。對安全環境和人員定位等監測監控信息實時掌握，實現閾值告警，幫助企業建立安全預警指標和評價以及事故預警模型等。

（4）技術一體化。針對云計算和物聯網相關技術的一體化應用包，實現信息實時傳遞和數據集中管理，提高信息反應的速度和準確性，滿足數據采集、管理和應用的需要。

（5）辦公移動化。利用移動智能終端實現數據不落地、多樣化采集和多地點辦公，改變原有的辦公模式，提高工作效率。

（6）礦山智能化。運用數據挖掘和知識發現等人工智能技術和設備，實現生產調度指揮、安全警示、突發事件處理等決策支持功能，實現礦山的智能化。

3.2 效益分析

3.2.1 社會效益

該平臺的建立與使用可以極大地提高煤礦安全管理工作的信息化，加強各部門之間的信息共享，進而加強各專業技術管理水平的提升，提升煤礦企業人員的整體素質，減少事故發生幾率。

3.2.2 管理效益

隨著煤礦獲取的信息量大大 增加，隱患管理水平在某種程度上取決于處理隱患信息的數量、速度和質量。通過該平臺在網絡上運行的軟件，使所有的工作執行都處于受控狀態，在信息化工作流的管理下，工作量可以被監督并合理分派到不同的用戶端達到平衡。

［1］王吳宜 .基于煤礦企業的礦山物聯網應用技術研究［J］.中國煤炭，2012 （2）

［2］劉元明，田偉，單紹磊 .基于物聯網技術的新礦集團能源監測系統平臺研究 ［J］.中國煤炭，2012 （5）

［3］馬海燕 .煤炭本質安全管理系統的主要功能 ［J］.中國煤炭，2006（12）

Research on intelligent mobile information platform of coal mine safety management based on cloud computing and internet of things

Chen Hao，Chen Hongling
（Safety Technology Center，Shandong Coal Mine Safety Supervision，Jinan，Shandong 250031，China）

The concept of cloud computing and internet of things as well as the development trend of the coal industry were described，and the intelligent mobile information platform based on above technologies was proposed.Moreover，the system structure and functional characteristics of the platform were introduced，and the application effect and related benefits were analyzed too.

cloud computing，internet of things，safety management in coal mines，informatization platform

TD76

A

陳浩 （1991-），男，山東新泰人，電子科技大學計算機學院在讀碩士研究生，主要從事信息安全方面的研究。

（責任編輯 路 強）