芻議大數據分析時代的礦山安全生產信息化建設

鄭曉江

摘 要：科技發展至今，信息技術憑借其獨有的優越性，在各個領域中都得到了應用，采礦行業也不例外。越來越多的企業開始向生產數據和資料要安全、要效益。在大數據時代，我公司逐步摸索其中規律，以生產裝備現代化、生產過程自動化、安全監控數字化、企業管理信息化融合為基礎，以基礎過程控制層、運營執行層、管理支持層、決策分析層、展現層信息為指導，致力于搭建管控一體的現代信息化礦井。

關鍵詞：大數據分析時代;礦山安全生產;信息化建設

在大數據分析時代，礦山安全生產工作具有綜合性和較復雜性，信息化技術的有效應用，可以整合礦山生產的各個系統，將生產細節動態化地呈現出來，便于管理人員進行監督和控制，從而促進企業的健康發展。

1 礦山安全生產信息化建設現狀

面對競爭越發激烈的市場環境，礦產企業開始不斷推進信息化建設以求提高自身的競爭力。我公司采用美國軟件公司（Wonderware）公司的（InTouch）組態軟件，構建塔山礦3-5號煤層智能礦山數字化平臺，實現數據采集、存儲、分析、遠程監控、故障報警的功能，實現從底層子系統高度智能化、自動化、數字化到平臺管控一體化。同時，通過工業以太網組建了工業控制網絡，建設了信息化局域網絡，搭建綜合自動化信息平臺，將分散的控制系統進行集中，實現對安全生產全過程的遠程監控。此外，還建立包括人員考勤、井下避險和供水施救等六大系統，提高了礦山生產的安全性;最后我礦還建立了管理信息系統，從生產調度，到礦山運輸管理再到企業的財務管理等各個方面都實行信息化管理，但截止目前，我礦還缺乏深度分析和挖掘信息的工具，使大量數據很難充分發揮價值。

2 礦山安全生產信息化建設存在的問題

2.1 礦井各專業之間信息系統割裂

礦井建設初期往往缺乏統一規劃和通盤考慮，導致各專業系統自成一體，軟硬件接口沒有統一標準，相互間缺乏互操作協同和數據共享能力，形成一個個信息和設備孤島，而礦山安全生產管理業務和決策需要綜合各專業的信息。

2.2 數據和設備孤島無法支持多信息維度的綜合決策分析

塔山礦的采煤、掘進、機電、運輸、通風、地測和防治水多個專業，涉及生產、安全、經營多個層面的信息，目前仍散布在一個個割裂的數據孤島和設備孤島中;同時，礦山安全生產管理決策的信息化，需要利用多個專業系統的數據處理和分析功能同時發力，而這些功能也被封印在一個個割裂的功能孤島中。針對信息孤島，需要物聯網+業務板塊深度對接，才能強化信息化建設中的運營執行層，實現調度、地測、防治水、生產技術、一通三防、設備管理、危險源識別、安全生產標準化、應急救援、安全管理等專業融合，從而消除信息孤島，共享數據業務鏈，建設符合現代化礦井的掌上移動辦公業務，向大數據、云時代靠近。

2.3 數據可視化及分析手段匱乏，無法支持綜合決策分析

隨著礦山的安全生產、管理和運營，各種信息系統每時每刻產生大量的數據，只有加入更先進的可視化分析工具，才能幫助管理決策人員快速了解當前生產管理和運營的狀態和未來的發展趨勢，獲取關聯維度信息進行指標結構分析、趨勢分析、比較分析等，從全局到細部進行數據鉆取，找出問題發生的詳細原因，從而系統解決問題。

2.4 綜合決策分析缺乏時空維度的支持

礦山安全生產和管理是一個與時間和空間相關的過程，其綜合決策分析離不開時間和空間維度的參與，而現有的礦業信息系統往往缺乏時空維度的決策分析工具，如拓撲分析、緩沖區分析、密度分析、疊置分析、時間和空間趨勢探測分析、時間/空間關聯分析、時間/空間自回歸分析等。

3建設礦山信息化安全生產

3.1 礦山云計算

當前的云計算發展前景非常好，云計算對于傳統計算機的改善是非常大的。在采礦行業中，云計算技術也可以得到廣泛應用，其中有井下環境的監控數據、井下生產速率等，這些數據的保存需要的存儲設備是非常大的。當前云計算技術是在計算、網格背景之下逐漸發展的新型技術，最核心的功能在于分析大量數據并處理、儲存，所以在礦業應用云計算有非常大的優勢，同時也為以后礦山安全生產提供更加堅實的基礎。如在礦山生產過程中收集監測數據包括礦井的環境溫度、濕度、空氣流速等各類信息，有時還包括設備的信息，如各倉位、壓風機等設備的實時數據，都可以通過云計算進行儲存。

3.2 礦業大數據

我礦于2016年對系統進行升級改造，完善了包括電力、皮帶運輸、水處理、安全管理、通訊、網絡、視屏監控、產量計量、工業大屏等40多個子系統的建設，廣泛的應用在礦井個方面。其中包括涉及礦井必建系統如：安全監控系統、人員定位系統、產量系統、頂板在線檢測系統、無線WIFI通訊系統、應急廣播系統等。系統越多，礦井的采樣頻率越高，所需求的數據容量也就越大。對于這些信息，要將其中有價值的信息挖掘出來，可以將大數據技術應用其中，有效提升監測預警的準確程度。大數據主要依賴礦井之下的各個監控設備所傳遞的數據信息，其中包括溫度、濕度、風力、甲烷、壓力這些方面的信息，經過大數據的分析比對，能夠及時發現隱患，提前防范。

3.3 礦企物聯網

塔山礦目前的控制網絡是綜合自動化系統的傳送平臺，承擔著各生產系統設備監控層的信息傳輸，工業控制網絡拓撲采用雙環設計，地面部署一個千兆工業以太環網，井下部署一個千兆工業以太環網，環網交換機為不同子系統劃分不同的虛擬局域網（VLAN）和IP地址段，保證各子系統的相對獨立性，安全可靠，實現自動與監控子系統數據信息傳輸。未來，如果將系統定位技術與頻率識別結合起來，用設備傳感器將礦井下情況反饋回來，通過企業網絡實時監控礦井，實現信息同步，這便是礦企物聯網的應用。工作人員分析傳回信息，對井下的很多情況都能很直觀的了解，比如各種氣體含量、井下作業工人的位置、各設備的運行狀況等信息，通過分析，能夠有效規避安全問題的出現，并達到長期穩定安全生產目的。

4 大數據礦山安全生產信息化運用分析

4.1 數據感知監控

礦井的信息感知，可以監控甲烷、地壓、濕度、溫度這些數據;還能監控電器設備的運行情況，例如礦井下的各種電器設備的功率、電壓波動、設備運行穩定度、設備運行溫度等數據;工作人員方面有每個人的定位、自救、避難位置、交流溝通等，都可以通過數據感知進行收集和處理。

4.2 信息傳輸

把接收到的數據輸送到云計算中存儲起來，在云平臺上進行數據傳輸、處理、儲存，這就是信息傳輸。信息的傳輸主要依賴于網絡終端的接口和感知系統的信息輸送，來達到井下監測信息共享的目的。在信息傳遞過程中還有暫時存儲信息的功能，遇到數據量太大、網絡較慢或是失去連接時，能有效避免信息的丟失，暫時將數據保存在信息傳遞層中。

4.3 云計算儲存

云計算儲存，能有效保障企業長期穩定安全生產，由通訊適配模塊、硬件模塊、數據模塊、中間件層模塊共同組成。要實現云計算主要在于中間件層的功能，即加上管理煤礦的信息化虛擬資源，其中包括數據的計算、存儲、網絡資源的利用。

4.4 應用服務礦企的高層管理

在進行決策時需要用到應用服務層，該項目主要用來做大數據分析，如一氧化碳含量分析警報、地壓力警報等數據。對日常各項數據分析，能確保礦山各個部門獲得最新的生產狀況，并對環境數據分析比對。在獲得過程中可匹配身份認證，有效預防企業內部重要信息泄露出去。很多現代化礦井，通過利用大數據，安全事故有效減少。

5 結語

綜上，物聯網、云計算、大數據分析帶在礦企的廣泛應用，已成為提升礦山安全生產水平的核心信息技術手段。因此，更多的礦山技術工作者需要抓住時機，占領科技制高點，推動礦企信息化建設發展。

參考文獻：

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