馬小平

如今，煤炭企業為了保證安全生產，不僅提出了各種管理方法，制定了多項管理制度，還投入了大量資金裝備來提升了其安全生產水平，但并沒有形成有機的煤礦安全生產保障系統，還帶來了邏輯上和功能上的條塊分割。

由于歷史原因和煤礦井下環境復雜性的約束，相比于其他行業，我國的煤炭行業綜合自動化建設起步相對較晚。直到本世紀初，中國煤炭行業才掀起了煤礦綜合自動化建設的高潮。

發展中的煤礦信息化技術

目前，綜合自動化的說法尚未得到統一，不同研究人員提出了不同的看法，例如綜合自動化、自動化、信息化、數字化等。但綜合自動化的實踐工作概況而言都相類似，即各個子系統設備進行聯網及遠程控制改造，建設一個覆蓋全礦井的骨干通信網絡，構建一個能實現全礦井各個系統數據接入及顯示的軟件平臺。

在煤礦綜合自動化階段中，各研究人員利用PLC/單片機實現各個子系統設備的遠程自動控制，軟件平臺也大都以國內外先進的組態軟件為基礎進一步開發定制。而在如何建設覆蓋全礦井的骨干通信網絡上，不同研究人員及企業進行了深入探索，總線技術、EPON（以太網無源光網絡）技術以及工業以太網技術均被用來構建過全礦井通信網絡與井下骨干通信網絡。

而物聯網的網絡基礎恰好是以以太網技術為核心的互聯網，因此從網絡角度而言，綜合自動化階段正好是礦山物聯網的前期階段。煤礦綜合自動化的建設提高了煤礦的自動化水平，改善了井下工人的工作環境。

煤礦自動化水平的提高，一方面可降低部分由于人為誤操作造成的事故，一定程度地減少井下工作人員數量；另一方面，由于軟件平臺實現了各個系統的數據接入，生產管理人員可同時獲得更多、更全面的實時、歷史生產數據，從而能夠更準確、更精細地進行生產指揮調度。

但目前的煤礦綜合自動化建設基本還是停留在各個系統硬件互通、信息簡單集中的層次。因此，煤礦綜合自動化建設對煤礦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。此時物聯網、大數據、云計算技術的提出則為煤礦綜合自動化建設的后續建設思路和方法指引了方向。

提升安全性生產的種種思考

進一步提升煤礦安全生產水平，本質上就需要將礦井建設成一個礦山物聯網。眾所周知，煤礦生產是一個礦工、環境、設備緊密結合的活動，礦工的采掘生產改變和影響煤礦的井下環境，而環境的變化則影響著設備的運行方式，與此同時環境變化與設備的運行狀態間接影響著礦工的生產活動和安全。因此，如果將安全生產看作一個控制目標，就只有將礦工、環境、設備作為一個系統來加以控制，才可能達到和實現安全生產的目的，這就需要物聯網、大數據與云計算共同助力實現。

利用物聯網技術來構建礦山物聯網，可以充分利用煤炭行業之外的大量研究成果，減少探索的時間和代價。例如，煤礦骨干網絡到底是采用以太網技術還是總線技術，井下無線網絡到底采用WiFi還是LTE，這些問題都可以借鑒通用的物聯網技術的研究成果。

當各個煤礦的綜合自動化建成后，就會出現數據爆炸的問題。在煤礦綜合自動化前，一般礦井只配置了環境監測監控系統、提升機等重要設備監控系統及模擬式工業電視，所采集和保留的數據不多。而礦井進行綜合自動化改造后，除了對環境監測監控系統擴容、工業電視數字化之外，大量的數據被監視和記錄。例如井上、井下變電所各個開關的電壓、電流、功率數值，通風的運行監控值，井下泵房中泵和水位的運行值，井下膠帶運輸的監控參數等。這些數據都具有大數據的“4V”特征。可以預見，當礦山物聯網所覆蓋的子系統越來越多，數據規模必將進一步膨脹。因此，提升安全水平需要使用大數據技術來應對礦山物聯網大數據所帶來的挑戰。

煤礦綜合自動化對煤礦安全生產水平提升作用有限的最主要原因，就是只對數據進行了顯示和歸類，對數據的內在聯系與內在價值挖掘不足。而礦山物聯網建設后，數據越來越豐富，讓機遇和挑戰并存。因為數據越多，數據所隱含的內在關系也就越清晰、越容易發掘。特別是對煤礦井下環境、災害、人員活動高度耦合的大系統而言，數據越多，災害預警模型維數也就可以更高，預警預報也就越準確，而高維的災害預警模型需要計算能力高且具有彈性的云計算技術提供計算支撐。

除了關注物聯網、大數據及云計算技術自身所需要研究的問題外，還不可忽視統一技術標準的制定。云計算的美好前景讓傳統IT廠商紛紛向云計算方向轉型，但是由于缺乏統一的技術標準，尤其是接口標準，各廠商在開發各自產品和服務的過程中各自為政，這會為將來不同服務之間的互連互通帶來嚴峻挑戰。

建設礦山物聯網，利用云計算對大數據進行挖掘和處理的最終目的是提高煤礦安全生產水平。而對數據的建模、分析、挖掘直至安全預警不可能僅僅依靠計算機程序完成，而是需要眾多理論實踐經驗豐富的實踐參與到過程中。因此，是否需要專門從事煤礦安全的數據網絡運營商，以及是否可以在全煤炭行業建立一個類似淘寶網一樣的提供煤礦數據分析服務的運營商，這些問題將是目前急需解決的方向性問題。

物聯網、大數據及云計算技術作為時下互聯網領域最熱點，在各行各業均得到突出的重視與積極的應用，在不遠的將來應該也必將成為提升煤礦安全生產水平的重要技術手段之一。與其他行業相比，煤炭行業的綜合自動化階段稍稍落后，因此，煤炭行業更應該抓住時機讓技術發展愈發成熟。

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