互联网技术的煤矿安全信息系统构建

摘要：随着“互联网+”的出现，物联网、云计算和大数据等新技术被广泛应用于煤炭工业的各个环节，真正意义上实现了生产预警、无人值守、虚拟现实，极大地推动了煤矿安全信息化建设。今后一段时间内，煤炭行业IT技术的发展将紧紧围绕安全生产及经营管理多种应用、大数据业务、云计算等几个方面发展。为此，总结了互联网环境下的煤矿安全信息技术，提出了基于互联网技术的煤矿安全信息系统架构及专有云模式的构建及应用。

关键词：物联网；大数据；云计算；煤矿安全系统

煤炭作为中国十分重要的消费能源之一，其重要性不言而喻，但同时煤炭行业也被视为高危行业，瓦斯爆炸、煤尘爆炸、矿井火灾、冲击地压等灾害事故频频发生，在很大程度上影响了煤矿的安全生产，并对人们的生命财产安全造成了很大的威胁。随着信息技术的飞速发展，煤矿数字化、信息化、自动化程度显著提升，再加上各种形式的监测监控系统广泛运用，在很大程度上降低了煤矿事故的发生率，减少了人员伤亡数量。总而言之，新技术的运用能够真正意义上实现对煤矿生产过程中爆炸、火灾、围岩等众多潜在事故隐患的实时监测、预警和科学决策，是“互联网+”环境下煤矿安全高效生产的一个必然选择。

1互联网环境下的煤矿安全信息技术

1.1煤矿物联网技术

煤矿物联网是通过RFID射频识别技术、全球定位系统等传感设备，遵照事先约定的协议，综合运用各种各样的矿用传感器来有效地采集井下环境信息、生产信息，再借助以太网、3G、4G与互联网之间形成有效连接，从而实现信息的交换和通信。该技术具有十分强大的功能，比如对生产设备的实时监控、安全隐患的智能化识别、作业环境气体的监测和预警以及井下作业人员的精准定位等。总之，充分运用煤矿物联网技术能够使煤矿生产过程的数据采集、传输和处理变得更加快捷，是确保煤矿安全高效生产的一个强有力的技术支撑[1]。

1.2煤矿云计算技术

近些年，云计算技术取得了飞速发展，在学术界和工业界的强有力推动下，人们应用它能够更加方便、廉价地获取并使用计算机服务，这种全新的商业计算模式正在渐渐地影响着人们运用计算机的思维方式。充分发挥云计算技术的作用，构建一个先进的煤矿企业云数据中心平台，并将当前已经取得的煤矿信息化建设成果与该技术有机结合起来，最大程度地在大量的煤矿数据资源中挖掘出有价值的信息，能够在一定程度上确保煤矿的安全、高效生产[2]。

1.3煤矿大数据技术

煤矿大数据指的是，为了能够在生产过程中更为高效地从高采样频率获取的、海量的、类型不同的煤矿数据资源中获得有价值的数据而设计出的一种全新的构架和技术。通常情况下，它的数据主要来自于井下物联网感知层的各监测设备所采集到的各种类型的环境参数，比如O2、CO、温度等实时监测数据，还有一系列与控制设备有关的数据。由于引发煤矿事故的原因十分复杂，人们很难完全认识并掌握各类事故的发生规律，也就不能对相关的煤矿事故做到精准地预测和预警。在这样的背景下，通过煤矿大数据来深入挖掘数据的潜在价值就显得十分必要，尤其是对爆炸、火灾、冲击地压等重大危险源的科学预警是相当重要的。

2煤矿安全信息系统的架构

2.1信息感知层

通常情况下，信息感知层的主要功能是采集各种各样的信息数据。其数据主要来源于井下环境监测、机电设备监测、人员定位、紧急避险和通信联络等信息与自动化系统，以及煤矿原本就有的一系列基础数据信息。

2.2数据传输层

顾名思义，数据传输层的功能在于传输，即将信息感知层所采集的数据通过云平台的标准接口传输到云计算资源层。通常情况下，该层主要由监控系统的数据传输软件、安于矿井下的有线和无线终端构成。该层能够十分有效地运用已有的移动网络、有线网络和无线网络来持续不断地传输数据。同时，该层还具备数据缓存功能，特别是在没有网络或传输速率较低的环境下，为了能够最大限度地确保数据不丢失，可以启用数据缓存功能，将相关数据存到本地。

2.3云计算资源层

云计算资源层不仅是该应用架构中十分重要的一个组成部分，也是智能矿山信息化基础设施得以成功实现的强有力保障。该层主要包含硬件层、通信适配层、资源驱动层和中间件层4个部分，值得一提的是，中间件层指的是具备云计算能力的中间件平台，它主要负责煤矿信息基础设施虚拟化资源池的建设及做好相关的管理工作。

2.4应用服务层

应用服务层主要向企业及监管部门提供面向管理人员的大数据分析决策系统，比如一通三防、瓦斯预警、矿压分布等，以及各类软件服务，从而让相关的工作人员能够实时掌握辖区内的生产状况。除此之外，它还具有用户身份认证、权限控制以及个性化配置等功能。根据用户和监管部门的要求，所上传的煤矿监测数据必须要做一个相对应的分析处理，比方说参数异常判断分析、历史数据统计分析和报警统计等。尤其是对煤矿人、机、环境高度耦合的大系统来说，庞大的数据在矿井灾害预警模型的支持下，预测预警将会变得更加精确，煤矿云平台是其得以实现的信息化基础。与此同时，煤矿视频监控所产生的非结构化数据具有规模大、增速快、价值密度低等特点，需要更为深入地挖掘才能将数据的应用价值最大限度地发挥出来，使得视频监控从分析事故原因为主逐步向智能预警为主的方向转变[3]。

2.5用户接口层

处于不同层面上的用户能够借助于WebAccess（网络存取）、专属客户端等终端成功地接入该平台，通过该平台提供丰富、高效的煤矿安全生产应用服务。

3煤矿企业专有云模式的构建及应用

为了最大程度地确保数据安全性和服务质量得到最有效的控制，相关煤矿企业选取专有云构建模式是十分必要的。该构架以企业已有的基础设施为基础，并在此基础上对服务器、网络和存储进行统一规划和架构，再通过虚拟化平台得以有效实现。当前，市场上较受欢迎的虚拟化技术有多种，主要包括基于X86的VMware的ESX平台、微软的Hyper－V平台以及RedHat公司的KVM平台，可以任选其一。通常情况下，基于虚拟化技术的专有云架构模式由生产、灾备存储、多组服务集群以及无阻塞网络几个部分构成。其中需要重点提一下存储网，它的主要功能是对整个应用架构平台上所有的数据进行集中统一的存储。对于生产环境，可以使用FC/SAN或IP/SAN作为数据存储设备；对于灾害环境，可以使用NAS作为灾害数据存储设备，充分发挥存储网的作用，最大限度地满足不同的用户数据存储、并发访问需求，进而为用户和监管机构提供更为高效、更为快捷的数据存取服务[4]。另外，将相关的虚拟化平台软件安装于煤矿信息中心物理服务器上，再通过存储虚拟化技术实现同一集群组内的服务器共享生产和灾备存储空间，这是现阶段煤矿企业实施起来较为容易的一种架构模式。但该方案也存在不足之处，比方说需要购买的服务器、存储设备以及商业虚拟化软件授权等各种各样的软硬件平台花费较大，投资成本较高。对于煤矿企业来讲，虽说前期可能会有较大的预算支出，但考虑到“云化”后所带来的巨大价值，还是值得选择的，该架构不仅能够使资源池化和服务变得可度量，业务响应速度更快，还有利于降低运维管理成本、节约能耗，同时，还在很大程度上确保了云平台的可靠性、稳定性[5]。

4结语

在“互联网+”的背景下，物联网、云计算以及大数据等最为先进的信息技术被广泛应用于煤炭工业中，以便于获得全面的、可供分析的数据。对于今后的煤矿企业来说，能够从海量的数据中获取有价值的数据是十分重要的。这些数据既可以来自物联网，也可以来自于诸如各种监测监控系统的服务器日志、地理位置等能得到洞察价值数据信息的其他设备。以大数据为基础，逐步掌握各类事故的发生规律，有助于提前发现隐患，进而采用针对性的措施及时处理好，大大降低了事故的发生率，对于进一步改善矿井安全现状、提供科学决策来说是十分重要的。

参考文献：

［1］李涛，陆博.面向物联网的矿山综合管理系统的研究［J］.有色冶金设计与研究，2016(3)：26-28.

［2］谭章禄，陈晓.煤炭企业信息化建设现状及发展对策探讨［J］.工矿自动化，2016(7)：63-65.

［3］郑磊.基于云计算的省级煤矿安全生产监管信息平台建设思路［J］.中州煤炭，2016(8)：110-113.

［4］马小平，胡延军，缪燕子.物联网、大数据及云计算技术在煤矿安全生产中的应用研究［J］.工矿自动化，2014(4)：5-9.

［5］高兰德，潘涛.浅析面向大数据的感知矿山物联网［J］.中小企业管理与科技(下旬刊)，2014(10)：299-300.

作者：冯永林 单位：山西高平青龙同昌煤业有限公司