山东东山新驿煤矿有限公司 山东济宁 272100
摘要：煤炭是我国的主要消费能源，但也被认为是安全事故高发行业，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、煤尘爆炸、冲击地压、矿井火灾、顶板脱落、透水等灾害事故影响着煤矿安全生产。随着信息通信技术的快速发展，煤矿自动化、数字化、信息化程度明显提高，煤矿各类监测监控系统的推广应用使我国煤矿事故发生率、百万吨死亡率及伤亡人数均大幅下降。在“两化融合”总体方针引领下，煤矿安全生产的重点工作则是信息技术在煤矿生产各个环节的深化应用。然而要进一步实现对煤矿生产过程中煤与瓦斯突出、火灾、水害、冲击地压、围岩等事故隐患的动态实时监测、预警和科学决策，这是“互联网+”背景下煤矿实现安全高效生产的必然选择。
关键词：互联网+；煤矿；安全信息化；关键技术
引言：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。目前，煤矿所使用的传统安全系统难以适应现实需要，导致我国煤矿行业安全事故频发。因此，必须积极引进网络信息技术，建立互联网支持下的安全信息系统，才能更好地对各种危险因素进行监控。本文将对煤矿安全信息系统的技术应用构架进行分析。
一、互联网+框架下煤矿安全的信息化的关键技术
（一）煤矿的物联网
煤矿的物联网是利用RFID射频的识别技术、全球定位系统以及Zigbee等一系列传感设备，以及各种矿用的传感器对煤矿井下的生产信息和环境信息进行采集。通过煤矿的工业网接入到互联网中，对信息进行通信和交换，从而对煤矿井下的作业环境进行气体的检测和预警，对生产设备进行监控，对煤矿的安全隐患进行智能化的识别以及对井下的作业人员进行定位等。煤矿通过应用物联网的相关技术，加快了对煤矿生产中的实时数据进行采集和传输的速度以及智能处理的效率，为煤矿的高效和安全生产提供了保障。煤矿的物联网根据其技术构架可以分为三层，即感知、网络以及应用层。首先，感知层。各种矿用传感器组成了感知层，其主要包括各种感知的终端设备，可以对煤矿的生产作业采集生产设备的信息以及环境的数据；其次，网络层。连通井上、下的工业用以太网和WiFi、3G、4G等共同组成了网络层，并覆盖到整个矿区范围，能够将感知层所获取的数据信息进行交互和传输；最后，应用层。这一层是煤矿的物联网与用户的接口，全面结合了安全生产对监测、预警以及决策等方面的需求，充分体现了物联网的智能应用，促进了煤矿的信息化与工业化的融合。
（二）煤矿的云计算
目前我国在云计算方面的技术发展十分迅速，人们可以十分便捷地获得计算机的服务。煤矿在大规模地使用物联网的相关技术后，其感知层所采集的井下作业环境的实时数据、井下的视频监控以及其他生产信息等海量的数据需要能够对其进行存储以及处理的平台提供支撑。云计算不仅能够承载对大数据进行存储以及处理的任务，还具有较高的性价比的优势，是煤矿在进行安全信息化建设的强力支撑和辅助设施。
（三）煤矿的大数据
煤矿的大数据主要来自于煤矿井下的物联网的各种监测设备所采集的作业环境参数和控制设备的相关数据。其主要特点有如下几点。第一，海量的信息。煤矿在生产的过程中会产生各种动态数据，尤其是对环境数据进行实时监测的传感器会产生庞大的流式数据。第二，数据增长的速度比较块。随着煤矿企业大量部署各种网络信息技术设备，所产生的数据以极快的速度在增加，这些数据往往多源异构，即使经过过滤后所保留的有效数据规模依然十分庞大。第三，数据的类别比较多。大数据的形成来源较多，其格式及种类也是多种多样，既有结构化的数据信息，也有各种流式数据等多元化的数据形式。第四，价值的密度比较低。随着煤矿行业广泛应用物联网技术，在生产作业的各个环节都开始布置感知设备。大量的传感设备产生了海量的数据，而通过机器算法能够对数据价值进行高效的提炼，从而成为煤矿保证安全生产的科学依据以及决策基础，这是煤矿的大数据的核心价值所在。
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二、互联网+背景下，煤矿安全的信息化的应用构架
互联网+煤矿安全信息化应用构架，综合应用了煤矿物联网、煤矿云计算和煤矿大数据技术，通过煤矿物联网采集并传输煤矿安全生产相关的各类数据，然后采用云平台对煤矿各种监控系统数据进行统一存储和分析处理，最后通过煤与瓦斯突出、冲击地压等预警模型对煤矿大数据进行分析与处理，实现煤矿安全事故的预测预警，为煤矿管理人员提供科学决策。该应用构架主要由信息感知层、数据传输层、云计算资源层、应用服务层、用户接口层5个部分组成（图1），为煤矿防灾、减灾，改善矿井安全现状提供高效、科学的决策依据与技术手段。
（一）信息感知层建设
信息感知层采集的数据主要来自煤矿井下环境监测（如甲烷、负压、温度、湿度、一氧化碳、氧气、烟雾等监测）、机电设备监测监控（如通风机、提升机等机电设备的电压、电流、功率等电量参数，开停、流量、翻笼计数等生产参数，以及速度、跑偏、轴承温度等工况参数的监控）、人员精确定位、压风自救、供水施救、紧急避险、通信联络和生产自动化（如采煤自动化、机车调度、产量调运）等信息系统与自动化系统，以及煤矿固有基础数据信息采集。
（二）数据传输层建设
传输层的主要功能是把信息感知层采集到的数据，通过云平台的标准接口传输至云计算资源层。该层由安装在煤矿井下生产环境中的有线和无线终端、监控系统的数据传输软件组成。该层可以有效利用现有的有线网络、无线网络和移动网络来实现数据的不间断传输，同时该层具有数据缓存功能，在数据传输速率低或无可用网络的情况下，为保证数据不丢失，将启用数据本地缓存。
（三）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。
（四）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。
（五）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。
结论
简而言之，在互联网+的理念以及技术支持下，煤炭行业在生产的各个环节应用了云计算、大数据以及物联网等先进信息技术，从而能够更好地获取具有分析洞察价值的各种数据信息。煤矿企业在未来可以更加便捷地从数据信息中获得具有洞察价值的数据。在大数据基础上对安全事故的发生规律加以分析和掌握，从而更早地发现安全隐患因素并及时采取有效措施进行处理，防范煤矿发生安全事故，还能够为煤矿提供采取防灾减灾以及改善煤矿安全措施的技术手段以及决策依据，充分发掘并利用煤矿在生产和管理过程中所产生的数据中的潜在信息价值，推动智能矿山的实现。
参考文献：
[1]李树刚，马莉，杨守国.互联网+煤矿安全信息化关键技术及应用构架[J].煤炭科学技术，2016，44（7）：34-40.
[2]李雷军.互联网+煤矿安全信息化关键技术分析[J].工程技术：文摘版，2016（8）：88.
论文作者:孟健
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/14
标签：煤矿论文; 数据论文; 互联网论文; 信息论文; 井下论文; 构架论文; 作业论文; 《基层建设》2018年第28期论文;