摘要：煤炭生产是我国传统产业，而煤矿开采的安全对于煤炭行业的发展具有重要的意义。基于此，文章对互联网+煤矿安全信息化关键技术及应用架构进行了分析。
关键词：互联网+；煤矿安全信息化；关键技术；应用构架
互联网＋煤矿安全信息化运用大数据技术来实现在复杂的井下环境下人、机器和各个系统的智能监控，有效解决煤矿开采源的问题和有关防范不到位的问题，以增强矿井系统的安全生产效率。当下，煤矿大数据的快速应用与发展给煤矿安全生产预警与决策分析技术提供了有效的现实分析依据。
1互联网+煤矿安全信息化关键技术
1.1煤矿物联网
煤矿物联网是通过ＲFID射频识别技术、Zigbee、全球定位系统等传感设备，按约定的协议，通过各类矿用传感器采集煤矿井下环境信息、生产信息，并通过煤矿工业以太网、3G、4G与互联网连接，进行信息交换和通信，以实现煤矿井下作业的环境气体监测与预警、生产设备监控、煤矿安全生产隐患的智能化识别、井下人员定位等功能。煤矿物联网技术有利于加快煤矿生产过程中实时数据的采集、传输和智能处理，是保证煤矿安全、高效生产的基础。
根据物联网技术构架，煤矿物联网也可分为感知层、网络层和应用层3层。
（1）感知层由各种矿用传感器构成，包括矿用甲烷传感器、用于掘进工作面和采掘设备等的矿用无线传感器、一氧化碳浓度传感器、湿度传感器、温度传感器、ＲFID射频识别技术、二维码标签、全球定位系统GPS、摄像头等多种感知终端设备，用于采集煤矿生产作业的环境数据及生产设备信息。（2）网络层对感知层获取的信息进行传输，主要由连通井上、井下的工业以太环网及3G、4G网络和WiFi等无线网络共同构建而成，形成了覆盖整个矿区的物联网网络层，实现了煤矿物联网数据的交互与传输。（3）应用层作为煤矿用户与煤矿物联网的接口，结合了煤矿安全生产监测监控及预测、预警、决策等需求，是煤矿物联网智能应用的最终体现，实现了煤矿工业与信息化的两化融合。
1.2煤矿云计算
近年来，云计算技术发展迅速，在工业界和学术界共同的推动下，云计算使人们可以像使用“水、电”一样方便、低价地获取和使用计算机服务，这种新型的商业计算模型正改变着人们使用计算机的思维方式。随着煤矿物联网技术的大规模使用，物联网感知层采集到的煤矿井下生产环境实时数据、生产数据和井下视频监控等流式数据，这些规模巨大的数据量需要能够支撑海量数据存储和处理的基础设施，而云计算作为一种在网格计算、并行计算、分布式计算等计算模式上发展起来的新型服务化商业计算模式，承载煤矿大数据的存储和处理具有非常显著的性价比优势，将为煤矿安全生产信息化建设提供强有力的辅助和支撑。
在煤矿安全生产过程中，预测预警是主要任务，需要进行信息监测和数据采集，如瓦斯、一氧化碳、烟雾、风速、温度、负压、风门开关等环境参数，压风机风压、箕斗计数、水仓水位、煤仓煤位及各种机电设备的开停状态等生产参数，而这些数据通常都由各监测监控系统提供。虽然部分大中型矿井尤其是新建矿井，采购并实施了全矿井综合自动化系统，但由于各监测监控系统接口和协议不完全统一，并没有实现预计的数据集成、系统集成和应用集成的目标。而这些数据如果能够通过一个统一接口、统一标准的平台汇总起来，再将这些数据输入到相应的预测预警模型中，这样通过大量计算就可以获得相关预警及决策依据，云计算恰好为这些数据应用提供了开发环境。同时，云计算可以集成煤矿多源数据，包括煤矿安全事故的现场数据、历史数据、决策支持模型、知识及案例、应急设备物资、救援人员及专家等网络化的多源异构信息，通过标准化接口为信息快速采集、传递存储的实现提供了可能，采用数据挖掘等技术手段对实时、异构数据进行统计分析，并提取出对决策有利的相关数据。
利用云计算技术建设煤矿企业云数据中心平台，并把现有的煤矿信息化建设成果与云计算技术相结合，充分发挥和挖掘煤矿海量数据的价值，为煤矿安全生产提供更有效的保障。目前，煤矿云计算数据中心的建设主要是在现有的煤矿信息基础设施上，购置计算服务器、存储设备及网络设备，利用虚拟化技术将信息化物理基础资源转化为虚拟化资源，通过虚拟资源池为煤矿各应用系统提供计算、存储及网络资源，在资源层面实现了资源整合与高效利用，在数据层面打破原有“烟囱式”孤立的信息系统，实现各信息系统在数据层面的共享与交互。
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1.3煤矿大数据
煤矿大数据是指为了在煤矿安全生产过程更有效地从高采样频率获取的、大容量的、不同结构和类型的煤矿数据中获取价值而设计的新一代构架和技术。煤矿大数据具有4V的特点:
（1）数据体量(Volume)巨大。煤矿生产过程中会产生大量以甲烷为主的环境监测数据、井下人员定位信息、设备信息和井下空间信息等动态数据。特别用于监测环境数据的传感器，其数据采集周期短，因此这种大量实时监测和控制等实时系统产生的流式数据会形成一个大规模历史数据，其更新数据集也会在数分钟内就达到巨大的数据量规模。
（2）数据产生和增长速度(Velocity)快。随着物联网技术、传感器网络技术和无线射频技术的大规模部署，各类数据以前所未有的速度增加，这些多源异构数据即使通过过滤只保留有效的数据，其数据规模也很庞大。
（3）数据类别(Variety)多。大数据来自多种数据源，格式和种类多样，它不仅包含传统关系型库的结构化数据，还包含视频监控等流式数据、文档、主动系统和被动系统的传感器数据等结构化、半结构化和非结构化等多种数据形式，如GIS数据、监控视频、矿图数据、图像数据、应急预案、应急知识及事故案例等，并且此类数据所占份额越来越大。
（4）价值密度低(Value)。随着煤矿物联网的广泛应用，信息感知将贯通煤矿生产的各个环节，面对大量传感器产生的海量信息，可以使用机器算法高效地完成数据价值的提炼，为煤矿安全生产提供科学依据和决策，是煤矿大数据核心价值的体现。由于煤矿安全事故发生原因复杂，人们还未能完全掌握各类事故发生规律，不能准确对煤矿安全事故进行预测预警，因此，基于煤矿大数据深入发掘数据价值，对煤与瓦斯突出、冲击地压、火灾、水害等煤矿重大危险源进行科学预警具有重要意义。
2互联网+背景下，煤矿安全的信息化的应用构架
2.1建设信息的感知层
感知层所采集的信息数据主要是来自于煤矿井下的环境监测、对人员的精确定位、对机电设备的监测监控、生产的自动化以及通信联络等自动化及信息系统，还包括煤矿生产固有的基础性数据采集。
2.2建设数据的传输层
该层主要的功能是通过云平台标准接口将感知层所采集的数据传输到云计算的资源层。传输层能够利用各种网络信号对数据进行不间断的传输，并且还具有缓存功能，能够在没有网络信号或传输的速率较低时启用本地缓存，从而保证数据的安全。
2.3建设云计算的资源层
应用架构最重要的组成部分就是云计算的资源层，这也是智能矿山信息化建设的基本保障，主要有硬件层、通信的适配层和资源的驱动层以及中间件层所组成,中间件的平台集成云计算的能力后成为云中间层，负责管理及建设煤矿整体信息的基础设施虚拟价的资源池。
2.4建设应用的服务层
应用的服务层面对的主要是煤矿企业的管理人员以及相关的监管部门，为他们的决策提供数据的分析结果，从而使各级监管人员能够实时掌握所管辖范围以内的安全生产的情况和各种相关业务的流程处理，还包括了可视化的平台服务等。另外，还能实现对用户进行身份认证和权限控制的功能，并满足用户进行个性化的设置的需求。
2.5用户的接口层
不同的用户通过相对应的终端就可以接入平台，并使用平台所提供的丰富而高效的安全生产应用服务。
3结语
安全生产信息化建设是改善煤矿生产水平的实践性工作，如果发展得好会有明显的社会效益，是不断进行安全生产监督管理，快速高效运营生产的基石。煤炭的信息化建设不仅能效降低煤炭产业的运营成本，还能提高煤炭企业的管理水平，优化了煤炭企业的组织结构，大大增强安全生产能力，也会促进企业的体制机制改革创新。随着信息技术不断的发展，只要肯想肯做肯吃苦，煤炭安全的信息化建设一定会顺利发展。
参考文献：
[1]陈泽.互联网+煤矿安全信息化关键技术及应用构架[J].工业:00165-00165.
[2]杨阳.互联网+背景下煤矿安全信息化建设管理探析[J].科技尚品,2017(3).
[3]赵毅龙.互联网＋煤矿安全信息化关键技术及应用实践分析[J].能源与节能,2018(9):155-156.
论文作者:王华荣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
标签：煤矿论文; 数据论文; 互联网论文; 井下论文; 煤矿安全论文; 信息论文; 传感器论文; 《基层建设》2019年第20期论文;