基于互联网技术的煤矿安全信息系统的构建.docx

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1、基于互联网技术的煤矿安全信息系统的构建“互联网+”的出现，使物联网、云计算和大数据为代表的新一轮IT创新变革技术叠加在原有煤炭工业基础设施之上，从而使煤矿安全生产预警、无人值守、虚拟现实、智慧矿山成为可能，将使煤矿安全信息化进入一个新时期。未来煤炭行业IT技术的发展，将以煤矿安全生产及经营管理多种应用为导向、大数据为业务引擎、云计算为基础支撑更加快速地发展。为此，笔者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构架及专有云模式的构建及应用。O引言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

2、、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。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。1互联网环境下的煤矿安全信息技术1.1燥矿物联网技术煤矿物联网是通过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

3、信息交换和通信，以实现燥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。燥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。12煤矿云计算技术近年来，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。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，为媒矿安全生产提供更有效的保障。目前，媒矿云计算数据

4、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。1.3煤矿大数据技术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。其数据来源主要是指井下物联网感知层的各个监测设备采集到的环境参数，如甲烷、一氧化碳、氧气、温度、压力等实时监测数据，以及控制设备相关数据。由

5、于燥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基于互联网技术的煤矿安全信息系统构架2.1 信息感知层信息感知层采集的数据主要来自煤矿井下环境监测、机电设备监测监控、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。2.2 数据传输层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

6、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。2.3 云计算资源层云计算资源层是该应用构架的重要组成部分，也是实现智能矿山的信息化基础设施保障。该层由硬件层、通信适配层、资源驱动层和中间件层组成，云中间件是指集成了云计算能力的中间件平台，该层负责整个煤矿信息基础设施的虚拟化资源池的建设及管理。2.4 应用服务层应用服务层主要向煤矿企业及各级监管部门提供可见的面向管理人员的大数据分析决策系统，如一通三防、瓦斯预警、矿压分布等，以及满足日

7、常业务要求的软件服务，各级监管部门的工作人员可以实时掌握其管辖范围内的煤矿安全生产情况，包括井下实时环境参数、各种数据报表查询与打印,相关业务流程处理等功能，以及可视化平台服务(2DGIS3DGIS等)，此外，它还用于实现用户统一身份认证、权限控制、个性化配置等相关功能。根据煤矿用户和各级监管部门的要求，必须对上传的煤矿监测数据做相应的分析处理，如煤矿生产环境参数异常判断分析、历史数据统计分析、报警统计等。特别对于煤矿人、机、环高度耦合的大系统来说，海量数据在高维度矿井灾害预警模型的支持下，预测预警将更加精确，而其实现的信息化基础则是具有弹性分布式计算能力的煤矿云平台。同时，由于煤矿视频监控产

8、生的非结构化数据规模庞大，而且增长迅速，但其价值密度较低，所以只有对其进行深度的挖掘，才能使其发挥出数据本身所应具有的应用价值，使视频监控从分析事故原因为主的事后查看转变为智能预警为主的事前分析。2.5 用户接口层不同层面的用户可通过适合的终端，如WebACCeSS和专属客户端)接入该平台，使用平台提供的高效、丰富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保证对数据、安全性和服务质量的最有效控制，煤矿企业可选择专有云构建模式。该构架基于煤矿企业现有的基础设施环境，对服务器、网络、存储进行统一规划和构架，并通过虚拟化平台实现。可采用市面上主流的虚拟化技术，如基于X86构架的VM

9、Ware的ESX平台、Citrix的Xen平台、微软的HyPer-V平台，以及RedHat公司的KVM平台。这种基于虚拟化技术的专有云构架模式主要由生产、灾备存储、多组服务集群、无阻塞网络组成。其中，存储网负责整个应用构架平台所有数据的集中统一存储，可以采用FC/SAN或IP/SAN进行生产环境的数据存储，采用NAS作为灾备环境的数据存储设备。可满足多个用户的数据存储和并发访问需求，保证为煤矿各级用户及煤矿监管机构提供高效、高速的数据存取服务。同时，煤矿信息中心物理服务器安装虚拟化平台软件，并通过存储虚拟化技术使得同一集群组内的服务器共享生产与灾备存储空间，是现行煤矿企业易于实施的一种构架模式

10、。而该方案投入成本较高，采购所需的软硬件平台，如服务器、各式存储设备、存储交换机、商业虚拟化软件授权均需要大量的预算。虽然会付出一定成本，但相比于“云化”后的价值来说还是值得选择的，该构架使资源池化与服务可度量，业务可快速响应，服务器总体采购成本降低、运维管理成本降低、节能降耗，同时，通过商用虚拟化平台通常可保障云平台的高可靠性和高稳定性。4结束语在互联网+行动计划的带领下，物联网、云计算、大数据等最新的信息技术将应用到煤炭工业的各个环节，获取一切可提供洞察分析价值的数据。未来煤矿企业可以着眼于从所有数据中获得洞察价值，这些数据不仅来源于物联网，而是要超越传感器等相关设备，来源于可以从中得到洞察价值数据信息的其他设备，如各种监测监控系统的服务器日志、地理位置及来自互联网的所有数据。在全息大数据的基础上，逐渐掌握事故发生规律，及早发现事故安全隐患并及时处理，有效预防煤矿安全事故的发生，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，尽可能发掘煤矿生产及管理中产生的海量数据中潜在的信息价值，实现真正的智能矿山。