摘要：随着时代的发展，科技的不断进步，煤炭行业自动化程度越来越高。矿井经过多年的生产经营，积累了大量的生产方面的数据。但对这些数据的深度利用还远远不够。而大数据的使用提升了信息的获取与处理能力。基于大数据处理技术，将生产数据进行有效整合，深度挖掘，有效分析和预测煤矿安全生产方面的状况[1]。本文以神华神东矿区为例，阐述大数据技术在煤炭安全生产中大数据中的应用现状和存在的问题，展望大数据在安全生产中的应用的前景。总结大数据在煤炭生产行业中的作用，进而有助于提高煤炭行业安全生产的效率、节省成本和减少损失。
关键词：煤炭行业；大数据；自动化；应用
引言我们正处于一个信息化的时代，合理的开采资源、提高资源的利用率是企业落实科学发展观，提高企业经济发展质量和效益、增强企业核心竞争力的根本要求。在本世纪初，国家要求煤炭企业开展安全生产信息化建设，并取得了显著成效。在大数据分析的引领下，对现有的煤矿信息化开采技术做简要的分析，不断提出新的煤矿开采理念，同时提高煤矿机电设备的效率。
1煤矿信息化建设现状
由于煤矿井下环境复杂性的约束，相比于其他行业，中国煤炭行业的自动化建设相对落后。直到本世纪初，中国煤炭行业才掀起了煤矿自动化建设的高潮。在神华神东矿区自动化建设中，主要包括：
1.1井下万兆环网搭建
神东中心矿区矿井起初搭建的自动化网络将各个子系统采用独立的网络进行数据通信，井下通信线缆杂乱无章，没有统一的规划与部署。当通信光缆出现故障后，维护起来相当困难，不能及时排查故障，从而恢复远程控制。为了避免这一问题，神东各矿井将“一网一站”式的无线通信引入井下，实现井下各分系统统一接入、统一承载、统一管理、统一联动的一体化管理。在主要的变电所、主运皮带配电硐室安装华为ATN950B万兆交换机组成一个主干万兆环网[2]，在各水泵房、配电点、各顺槽皮带机头、综采工作面控制台、连掘工作面材料车处布置千兆交换机。各千兆交换机的下一级再接入综合分站，综合分站提供本安RS485接口、百兆FE光口、千兆FE光口和本安FE电口，负责把需要数据上传的最低层设备接入网络中。
1.2区域自动化控制系统的建设
作为神华、神东两级公司实施的重大创新项目和神东今年大力推进的10大科技创新项目之一，神东区域自动化控制技术基于PSI系统平台建设。该自动化系统基于PSImining平台开发区域智能控制系统，目前在大柳塔区域的大柳塔煤矿、哈拉沟煤矿、上湾煤矿、补连塔煤矿、石圪台矿五个煤矿开展示范应用。技术成熟后不仅要在神东其它矿井全面推广，而且还为神华集团其它子分公司建设数字矿山工程提供方案和经验。该区域自动化项目对于提高矿区集中管控能力，减少非生产性停产，提高安全保障水平具有重要意义。
2煤矿信息化建设存在的问题
2.1应用系统参差不齐，无组态软件集成分析数据
目前神东矿区煤矿自动化控制、安全监测监控、人员车辆定位、工业电视等多个系统一直没有进行整合，生产现场采集到的数据分散在不同系统中，导致画面、数据、界面不统一，各个系统之间的联系只能通过调度人员的经验人工判断，很难做到信息的及时性、准确性、全面性和透明度，影响生产效率的进一步提高。另一方面是因为区域各矿的生产日计划只是根据各矿的月度生产计划进行分解，但缺乏对生产过程中变化因素的考量，实际生产计划经常受到外界其它因素的影响，无法根据生产过程中的突发事件及时调整生产计划，造成煤矿生产的滞涨而影响生产效率。
2.2数据库建设比较困难
矿井由于多年的生产经营，已经积累了大量的地质资料、采掘数据、测量数据、通风安全数据、机电运输方面的数据。但是还是存在不少问题：
2.2.1缺乏统一的数据管理软件。没有将数据电子化、量化、并导入空间专门的空间数据库和关系数据库中的软件。以前的数据挖掘是对抽样数据进行分析，而且数据分析是离线的，数据的价值没能得到全面、实时的展现。
2.2.2数据量偏小，数据质量低。由于在前期煤矿的生产中，并未提及大数据的理念，各个煤矿对自身矿区数据整理收集不够。尤其是涉及矿难及事故方面，更是较少涉及。因此，导致有效数据少，可用数据欠缺。
2.2.3数据处理效率低。没有建立一个能够高效处理海量数据的存储架构平台，它既能处理大量的小文件，也能处理单体较大的文件。
2.2.4缺乏专门的数据存储的平台。现行的数据存储硬件设备只是在服务器存储的数据文件，无专门的数据存储平台，实现存储、备份、归档和分析的所有功能，完成对数据的管理，提高查询效率。
2.2.5专业人才欠缺。由于大数据理念较新，没有专门的数据分析人员。矿内无专门的设备数据上传专业维护人员[3]。煤矿产业由于最近经济影响，专业人才储备不足。
3大数据在煤炭行业安全生产的应用前景
3.1国产化设备的数据收集、整理、分析及整合
近年来，煤炭行业自动化程度越来越高，井下综连采工作面、各顺槽皮带机头、主运皮带机头、水泵房、各配电硐室、救生舱要求传输的数据越来越完善，数据的实时程度也特别高。但是由于国外进口的一些设备数据上传点表不开放，一定程度影响了矿井的自动化进程。神东矿区在引进设备国产化工作中取得显著成效。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆神东分公司先后出台了国产化工作管理办法，联合国内专业制造厂家及专业科研人员专门研究、开发、改造设备。如综采工作面的天信改造久益采煤机、天信改造雷波泵站、联力改造卡马特泵站、自移机尾、8.8米大采高的郑煤支架、天玛电液控制系统等。这些国产化设备提供了统一的开放式的通讯协议，为矿井综合自动化打下坚实的基础。再将上传的数据点建立在综合信息化平台上。这对大数据的收集、整理、分析、整合及预测都会起到积极的影响。
3.2矿井信息资源的虚拟化及资源存储
云计算[4][5]是互联网技术发展的重要成果，主要是通过提供具备一定利用价值的、使用便捷的网络访问，用户在这一过程中按需使用网络访问资源，从而利用功能强大的可配置计算资源共享池。在云计算平台中，网络中的用户与底层的物理实现之间并没有直接的联系，用户也不需要对平台以及应用软件的组成和结构进行详细的了解，只需要直接使用和调用平台即可。云计算平台的基础是大规模的网络以及数据中心，用户在使用云计算平台的过程中，能够接触到大量的云资源，同时能够享受到优越性能的计算服务。因此，用户只需要利用这些虚拟信息资源，并不需要注意虚拟资源与物理资源的差异。煤矿矿井信息化系统应用中的信息资源虚拟化技术主要有三类，分别是存储虚拟化、操作系统虚拟化以及应用虚拟化。
神东矿区五矿六井现使用的云计算产品有华为FusionSphere，云操作系统，实现现有异构计算、存储、网络及虚拟化软件资源的池化，降低企业IT基础设施TCO，提升企业核心业务应用部署与生命周期管理的敏捷性；服务器虚拟化产品FusionCompute，该FusionCompute主要负责硬件资源的虚拟化，以及对虚拟资源、业务资源、用户资源的集中管理。采用虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络等技术，完成计算资源、存储资源、网络资源的虚拟化。同时通过统一的接口，对这些虚拟资源进行集中调度和管理。
3.3基于大数据的煤矿设备故障诊断
大数据分析是现代化矿井中必不可少的技术手段。对设备的输入和输出、以及输出变量之间进行对比和比较。对于机械设备，其输入和输出并非随意的，而是有一定的规律可循的。只要发现并掌握其中的规律，就可以很容易地判断故障所在的部位和原因。利用数据实时监测，可以直观迅速地监测矿井各设备的运行状态，并将实时数据于历史数据进行比对，从而反映设备的真实状态。
对于机电设备发生的故障，一般可以通过温度的升高来进行预警。因此对设备温度进行监测是一种有效的故障诊断方法。通过将监测和采集到的温度数据绘成图表并进行分析，可以对设备故障提前预警。
3.4基于大数据的煤矿物资管理
在煤炭行业的“黄金十年”中，煤矿对成本控制的工作不太重视，成本管理的手段相当落后，仅仅靠人工把控。材料和设备的管理更是混乱，缺乏数据记录与分析。生产过程中的材料浪费情况十分普遍，设备的日常维护也不到位致使煤矿大量的物资材料被白白浪费。为满足对成本的管控需求，神华集团自行研发了相应的材料与设备管理[6]的ERP系统。
通俗而言，ERP 是一种主要面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统。ERP 是一个以管理会计 为核心可以提供跨地区、跨部门、甚至跨公司整合实时信息的企业管理软件。该ERP系统的主要价值在于：
（1）建立企业的管理信息系统，支持大量原始数据的查询、汇总。
（2）借助计算机的运算能力及系统对各矿需求订单、在库物料、
产品构成的管理能力，实现依据需求订单，按照产品结构清单展开并计算物料需求计划，实现减少库存，优化库存的管理目标。
（3）矿井企业中形成以计算机为核心的闭环管理系统，使企业的人、财、物、供、产、销全面结合、全面受控、实时反馈、动态协调、以销定产、以产求供，降低成本。
4结论
大数据在煤矿安全生产中的应用，是一个新的领域与尝试。大数据的应用必然引起传统行业安全管理的一场变革，也将提高煤矿安全管理的技术能力。现已建立的煤炭大数据平台还尚未能挖掘其隐含的价值。深入挖掘数据之间的关系，不拘泥于表面，发现数据之间的内在联系，是煤炭大数据平台进一步研究的重点和难点。通过大数据在煤炭行业中的深入应用，有助于提高煤炭行业安全生产的效率、节省成本和减少损失。
参考文献：
[1]苏东毅，于迪，李胜男．大数据在煤矿安全生产中的应用研究．内蒙古煤炭经济，2017.（14）.95-96
[2]崔柳，王占飞，熊鹰.神东矿区井下万兆以太环网的设计与应用研究.中国煤炭.2017-03-22.
[3]胡英.大数据与煤矿安全生产浅析.现代工业经济和信息化.2015，21（5），92-93
[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．工矿自动化，2014（4）．
[5]李刚．基于云计算的一体化煤矿安全监管信息系统．内蒙古煤炭经济，2017-11-30．
[6]董建平.计算机技术在煤矿物资供应管理中的运用.内蒙古煤炭经济，2016-11-25.
作者简介：
赵在兰，男，1990年出生，民族汉，毕业于西南民族大学电气工程及其自动化专业；职称：助理工程师，主要研究方向为矿井自动化；现任中国神华神东煤炭集团公司哈拉沟煤矿机电信息中心信息化主管。
论文作者:赵在兰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/6/25
标签：数据论文; 煤矿论文; 矿井论文; 设备论文; 资源论文; 矿区论文; 井下论文; 《电力设备》2018年第8期论文;