物聯網在礦區的應用

宋志偉　戴玉剛　楊柳新

摘要：講述了物聯網、大數據、云技術的科研情況及之間的相互聯系。根據礦區信息化的發展及構建，探討三類技術于礦區安全生產過程中的應用及地位，指出了三類技術在礦區安全生產保護中的聯系：物聯網是礦區所有子系統構建的技術體系及線路圖，大數據是礦區物聯網構建的產物，云技術是對大數據運算運用的技術方式。

關鍵詞：礦區信息化；物聯網；大數據；云技術；安全生產

1引言

我曾經在兗州煤業工作六年，對于礦區有一定的了解。礦區為保障生產安全，不但規定了各類管理制度，而且配置各類安全生產保障系統。實踐證實，這類系統雖然對于礦區的安全生產水平有一定程度上的提高，但并沒有構成有機的礦區安全生產保護體系，還有著邏輯及功能上分割情況。

興起的物聯網、大數據、云技術是要處理體系構建與互通、信息處理與運算的問題。把此類技術運用于礦區安全生產保護體系中，可以處理當前所面臨的問題。此文在探索物聯網、大數據、云技術的基礎上，對怎樣運用這三種技術提升礦區安全生產水平進行研究與展望。

2物聯網、大數據及云技術

2.1物聯網

物聯網由美國麻省理工學院最先提出，它主要思想是運用那時先進的射頻識別方式，依據特定的通信協議，利用已經發展比較完善的互聯網，達到物與物數據的互聯、互通[1]。

2.2大數據

伴隨物聯網使用的領域愈來愈廣，“人、機、物”三元世界在信息空間內交互、匯合所生成并在網絡上可獲取的信息也愈來愈多[2]，這樣就形成了大數據問題。

大數據還未形成統一定義。當前已經有的定義大多是從大數據的特點來看，最具代表的是“3V”定義：擁有“大容量（Volume）、多變性（Variety）、快速化（Velocity）”特性的數據。網絡信息中心認為大數據還應該擁有“低價值密度（Value）”[3]的明顯特點。

2.3云技術

云技術也是一類新技術，擁有按需服務、虛擬化、超大規模、高可靠、高可擴展、通用化等特性。云技術又有極高的運用和商業價值，因此很多大公司都提出各自的軟硬件架構。

2.4三種技術之間關系

物聯網、大數據、云技術有關系也有不同。物聯網偏重于怎么實現物和物之間的互相聯系及信息互通；大數據偏重于巨量數據的存儲、分析及處理；而云技術偏重于數據運算的方式。

從信息流的角度來看：物聯網使物與物之間構建起關聯，隨著網絡涵蓋區域的擴大，網絡內的信源與信宿也愈來愈多；信源與信宿數量的增大，所得到的結果必定為互聯網內的數據也會愈來愈多，即在互聯網中產生大數據；而此類大數據的內在價值的提取、運用則要運用巨大規模、高可擴展的云技術來支持。

因此，物聯網、大數據和云技術的關系：物聯網生成大數據，大數據助力物聯網；大數據依賴云技術，云技術增值大數據。

3礦區信息化技術

因為礦區井下環境復雜，直到本世紀初我國礦山行業才進入了礦區信息化構建的高潮。信息化，即每個子系統設備實行聯網和遠程控制改造，構建一個涵蓋全礦井的骨干通信網絡，構建一個可以實現礦區每個系統信息接入和展現的系統平臺。

在礦區信息化過程中，各專家運用PLC及單片機達成每個子系統的遠程自動化。怎樣構建涵蓋礦區的骨干通信網絡，有三種方法：以太網無源光網絡技術、總線技術、工業以太網技術。當前，我國大部分礦區應用工業以太網技術構建礦區井骨干通信網絡。物聯網的網絡基礎也是由以太網技術為基礎的網絡，所以，從網絡方面來說，信息化階段正好是礦區物聯網的初始階段。

礦區信息化的構建提升了礦區的信息化水平，改良了井下職工的生產環境。但當前的礦區信息化構建根本是歸于每個系統硬件互連、信息簡單集中檔次。因此，礦區信息化構建對礦區安全生產水平的提升有限，同時各個系統互通聯網后所產生的數據也未得以充分利用。物聯網、大數據、云技術的推出是為礦區信息化構建的將來構建思路及方法指明了方向。

4三大技術保障礦區安全生產的探索

4.1三大技術應用的必要性

（1）繼續提升礦區安全生產水平就要把礦井構建成一個礦區物聯網。把安全生產看作一目標，因此唯有把職工、環境、設備看做一個體系來加以控制，安全生產目標才可以實現。

（2）礦區需要大數據技術。能夠預知，當礦區物聯網所涵蓋的子系統愈來愈多，信息量將會繼續增大。所以，需運用大數據來處理礦區物聯網中數據。

（3）充分運用好大數據需要利用云技術。礦區物聯網建立后，信息愈來愈豐富，信息所隱含的內在關系也愈清晰、俞利于發掘。信息愈多，災害預警模型維數也就可以愈高，預警預報也就愈精確。而高維的災害預警模型需要云技術提供運算支持。

4.2三種技術的地位和作用

礦區物聯網是礦區信息化的發展拓展，其使用智能設備對礦區實行感知，通過網絡互聯和信息傳輸，使用云技術與大數據實行運算、處理、挖掘、預警，完成人和物、物和物數據的交互及無縫連接，實現對礦區安全生產的實時控制、精確管理、科學決策目的。當前的物聯網技術用作礦區體系構建、互聯的技術支持。而體系互聯后獲得的大數據則用云技術實行運算，數據運算后實行災害預警預測，最后獲得礦區的高效及安全生產。礦區物聯網還展現出三種技術在礦區安全生產保障中的互相聯系關系，大數據是礦區物聯網構建的產物，而云技術是對大數據進行處理運用的方式，運算后的值用于控制礦區每個子系統，獲得礦區安全生產。

4.3 應用展望

礦區物聯網構建后將會實現礦山行業實質上的改變。能夠直接預知的是，礦區物聯網構建后，廣義上的礦區安全生產監控體系會由被動式監控體系轉變為主動式、多參數匯合、擁有預警功能的監控體系。職工由只可由調度指揮中心獲取對應的環境安全消息轉為運用能主動感知環境的體系獲取周邊安全消息、及時獲得預警消息，從而可于災難出現或將要出現時盡快撤到安全地方。如果完成了此類轉變，才可于根本上提高礦區安全生產水平。

5 結語

物聯網、大數據、云技術必然會成為提高礦區安全生產水平的主要技術方式。與其它領域比較，礦區的數字化水平較為滯后。所以，我們應利用機會，在物聯網探索及運用上快速達到世界前沿水平。

參考文獻：

[1]高常水，許正中，王忠.我國物聯網技術與產業發展研究[J].中國科學基金，2012（4）.

[2]王元卓，靳小龍，程學旗.網絡大數據：現狀與展望[J].計算機學報，2013，36（6）.

[3]MAMISH B.The ‘four Vsof big data[C]//Implementing Information Infrasstructure Symposium，Singapore，2012.endprint