互聯網+煤礦安全信息化關鍵技術及應用構架

郭斌

摘 要：煤炭生產是我國傳統產業，而煤礦開采的安全對于煤炭行業的發展具有重要的意義。目前，煤礦所使用的傳統安全系統難以適應現實需要，導致我國煤礦行業安全事故頻發。因此，必須積極引進網絡信息技術，建立互聯網支持下的安全信息系統，才能更好地對各種危險因素進行監控。本文將對煤礦安全信息系統的技術應用構架進行分析。

關鍵詞：互聯網+ 煤礦 安全信息 技術 應用構架

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0041-02

我國是以煤炭作為主要能源的國家，而煤炭的生產卻是我國安全事故的高發行業。信息技術的發展和應用推動了煤礦生產的數字化、信息化和自動化程度，在煤礦內，各種先進的檢測管控設備的廣泛應用有效降低了我國煤礦發生安全事故的概率，減少了生命和財產的損失。因此，煤礦應積極在生產的各個環節中應用信息技術，以保證煤礦的安全生產，尤其是要實現在煤礦的生產過程中對瓦斯和煤氣的突出、圍巖、沖擊地壓以及水害和火災等安全隱患因素進行實時的動態檢測，及時進行預警，并為科學決策提供數據信息，這也是在互聯網+的背景下，煤礦要實現高效和安全生產所必然的選擇。

1 互聯網+框架下煤礦安全的信息化的關鍵技術

隨著我國網絡信息技術的發展，以互聯網以及智能芯片和終端為代表的信息技術逐步進入了傳統的煤炭生產領域，物聯網、大數據以及云計算的興起改變了傳統煤礦的信息模式，使煤炭行業的信息化水平得到了極大的提升。通過大量的傳感器以及無線傳感網的應用，使得煤礦的物聯網已經成為大數據的基礎來源，而作為煤礦信息基礎設施資源池的云計算平臺為對大數據進行存儲以及處理提供了支撐。大數據的分析能力以及實時交互的查詢效率能夠對煤礦的安全生產進行預警，并為決策的形成提供科學的參考依據。

1.1 煤礦的物聯網

煤礦的物聯網是利用RFID射頻的識別技術、全球定位系統以及Zigbee等一系列傳感設備，以及各種礦用的傳感器對煤礦井下的生產信息和環境信息進行采集。通過煤礦的工業網接入到互聯網中，對信息進行通信和交換，從而對煤礦井下的作業環境進行氣體的檢測和預警，對生產設備進行監控，對煤礦的安全隱患進行智能化的識別以及對井下的作業人員進行定位等。煤礦通過應用物聯網的相關技術，加快了對煤礦生產中的實時數據進行采集和傳輸的速度以及智能處理的效率，為煤礦的高效和安全生產提供了保障。

煤礦的物聯網根據其技術構架可以分為三層，即感知、網絡以及應用層。

（1）感知層。

各種礦用傳感器組成了感知層，其主要包括各種感知的終端設備，可以對煤礦的生產作業采集生產設備的信息以及環境的數據。

（2）網絡層。

連通井上、下的工業用以太網和WiFi、3G、4G等共同組成了網絡層，并覆蓋到整個礦區范圍，能夠將感知層所獲取的數據信息進行交互和傳輸。

（3）應用層。

這一層是煤礦的物聯網與用戶的接口，全面結合了安全生產對監測、預警以及決策等方面的需求，充分體現了物聯網的智能應用，促進了煤礦的信息化與工業化的融合。

1.2 煤礦的云計算

目前我國在云計算方面的技術發展十分迅速，人們可以十分便捷地獲得計算機的服務。煤礦在大規模地使用物聯網的相關技術后，其感知層所采集的井下作業環境的實時數據、井下的視頻監控以及其他生產信息等海量的數據需要能夠對其進行存儲以及處理的平臺提供支撐。云計算不僅能夠承載對大數據進行存儲以及處理的任務，還具有較高的性價比的優勢，是煤礦在進行安全信息化建設的強力支撐和輔助設施。

1.3 煤礦的大數據

煤礦的大數據主要來自于煤礦井下的物聯網的各種監測設備所采集的作業環境參數和控制設備的相關數據。其主要特點有如下幾點。

（1）海量的信息。

煤礦在生產的過程中會產生各種動態數據，尤其是對環境數據進行實時監測的傳感器會產生龐大的流式數據。

（2）數據增長的速度比較塊。

隨著煤礦企業大量部署各種網絡信息技術設備，所產生的數據以極快的速度在增加，這些數據往往多源異構，即使經過過濾后所保留的有效數據規模依然十分龐大。

（3）數據的類別比較多。

大數據的形成來源較多，其格式及種類也是多種多樣，既有結構化的數據信息，也有各種流式數據等多元化的數據形式。

（4）價值的密度比較低。

隨著煤礦行業廣泛應用物聯網技術，在生產作業的各個環節都開始布置感知設備。大量的傳感設備產生了海量的數據，而通過機器算法能夠對數據價值進行高效的提煉，從而成為煤礦保證安全生產的科學依據以及決策基礎，這是煤礦的大數據的核心價值所在。

2 互聯網+背景下，煤礦安全的信息化的應用構架

2.1 建設信息的感知層

感知層所采集的信息數據主要是來自于煤礦井下的環境監測、對人員的精確定位、對機電設備的監測監控、生產的自動化以及通信聯絡等自動化及信息系統，還包括煤礦生產固有的基礎性數據采集。

2.2 建設數據的傳輸層

該層主要的功能是通過云平臺標準接口將感知層所采集的數據傳輸到云計算的資源層。傳輸層能夠利用各種網絡信號對數據進行不間斷的傳輸，并且還具有緩存功能，能夠在沒有網絡信號或傳輸的速率較低時啟用本地緩存，從而保證數據的安全。

2.3 建設云計算的資源層

應用架構最重要的組成部分就是云計算的資源層，這也是智能礦山信息化建設的基本保障，主要有硬件層、通信的適配層和資源的驅動層以及中間件層所組成，中間件的平臺集成云計算的能力后成為云中間層，負責管理及建設煤礦整體信息的基礎設施虛擬價的資源池。

2.4 建設應用的服務層

應用的服務層面對的主要是煤礦企業的管理人員以及相關的監管部門，為他們的決策提供數據的分析結果，從而使各級監管人員能夠實時掌握所管轄范圍以內的安全生產的情況和各種相關業務的流程處理，還包括了可視化的平臺服務等。另外，還能實現對用戶進行身份認證和權限控制的功能，并滿足用戶進行個性化的設置的需求。

2.5 用戶的接口層

不同的用戶通過相對應的終端就可以接入平臺，并使用平臺所提供的豐富而高效的安全生產應用服務。

3 結語

在互聯網+的理念以及技術支持下，煤炭行業在生產的各個環節應用了云計算、大數據以及物聯網等先進信息技術，從而能夠更好地獲取具有分析洞察價值的各種數據信息。煤礦企業在未來可以更加便捷地從數據信息中獲得具有洞察價值的數據。在大數據基礎上對安全事故的發生規律加以分析和掌握，從而更早地發現安全隱患因素并及時采取有效措施進行處理，防范煤礦發生安全事故，還能夠為煤礦提供采取防災減災以及改善煤礦安全措施的技術手段以及決策依據，充分發掘并利用煤礦在生產和管理過程中所產生的數據中的潛在信息價值，推動智能礦山的實現。

參考文獻

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