朱本春+趙云+丁笑迎

摘 要：在煤礦生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，單憑人工計算很難及時對數(shù)據(jù)做出科學(xué)統(tǒng)計和判斷，影響數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計效率。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的運用，既能解決數(shù)據(jù)統(tǒng)計難題，又能提高數(shù)據(jù)分析效率，對管理人員的決策提供幫助。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運用可以使復(fù)雜的數(shù)據(jù)簡單化，保證礦井生產(chǎn)安全，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；煤礦；遠(yuǎn)程監(jiān)控；網(wǎng)絡(luò)運行結(jié)構(gòu)

前言

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的運用，對煤礦生產(chǎn)具有重要的貢獻(xiàn)作用。文章首先梳理了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程遙控中心子系統(tǒng)和計算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)運行結(jié)構(gòu)，然后闡述了用戶層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)器層、業(yè)務(wù)邏輯層的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，最后討論了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運行結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

就目前我國大中型煤礦使用的監(jiān)控系統(tǒng)來看，大致可以分為國產(chǎn)與進(jìn)口兩種。國產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)包括KJ2、KJ22、KJ4和AL系列等，進(jìn)口監(jiān)控系統(tǒng)包括TF200、MINOS和SEN-TURION系統(tǒng)等，這些都是具有代表性的國產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。在生產(chǎn)煤礦時，需要根據(jù)具體的現(xiàn)場操作環(huán)境布置總線網(wǎng)絡(luò)，通過連接礦井的各個設(shè)備來共享信息和數(shù)據(jù)庫。各個設(shè)備雖然用總線網(wǎng)絡(luò)連接在一起，但依然具有獨立性，各個煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)都能獨立對數(shù)據(jù)采集工作負(fù)責(zé)。數(shù)據(jù)采集工作的參數(shù)分為工況參數(shù)和環(huán)境參數(shù)兩種[1]。工況參數(shù)包括電流、電壓、風(fēng)門開關(guān)和設(shè)備開停等。

環(huán)境參數(shù)包括瓦斯、風(fēng)速、風(fēng)量、一氧化碳體積分?jǐn)?shù)和粉塵等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)借助各級服務(wù)器把信息呈送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

1.2 遠(yuǎn)程遙控中心子系統(tǒng)

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的工作內(nèi)容是管理和維護(hù)系統(tǒng)、在規(guī)定時間內(nèi)接收并處理各個煤礦的工作情況和數(shù)據(jù)信息、及時公布信息處理結(jié)果、及時處理重要參數(shù)等。一氧化碳或瓦斯體積分?jǐn)?shù)超標(biāo)都可能引起煤炭事故，這就需要指揮中心直接對工作現(xiàn)場做出指示，當(dāng)機(jī)立斷，通過緊急處理和決策防止煤礦事故的發(fā)生。在特殊情況下，監(jiān)控指揮中心可以通過視頻直接指導(dǎo)工人作業(yè)，確保礦井生產(chǎn)安全?？刂浦行木邆涞V井的一切數(shù)據(jù)和信息，并且與客戶共享各種數(shù)據(jù)及其分析系統(tǒng)，方便客戶隨時對信息進(jìn)行查詢和調(diào)用。外部存儲器可以有效補(bǔ)充內(nèi)部Flash供不應(yīng)求的情況[2]。例如，可以串行Flash，利用外擴(kuò)的外部存儲器存儲需要進(jìn)行保護(hù)的數(shù)據(jù)，通過總線把Flash連接到設(shè)備中，形成主從模式。存儲過程的讀和寫分別采用獨立的系統(tǒng)。KGS-20瓦斯傳感器的基本敏感材料是二氧化錫，具有功耗低的特點，這種半導(dǎo)體型氣體傳感器適用于檢測可燃?xì)獾捏w積分?jǐn)?shù)。由負(fù)載電阻電壓的變化可以計算傳感器敏感組件電阻的變化，只有檢測電壓、負(fù)載電阻、驅(qū)動電壓的實際數(shù)據(jù)與參數(shù)相符，才能確保傳感器的高效有序運轉(zhuǎn)。

1.3 計算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運用提高了數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確率，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了便利[3]。監(jiān)控中心的另一任務(wù)是通過對數(shù)據(jù)的歸納和推理來找出數(shù)據(jù)內(nèi)部規(guī)律，挖掘數(shù)據(jù)背后的隱含信息，進(jìn)而對礦井的實際運行情況做出準(zhǔn)確判斷和預(yù)測，并把預(yù)測呈交給上級主管部門或管理部門。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信建立在IP或TCP協(xié)議基礎(chǔ)之上，廣泛應(yīng)用于各級調(diào)度室，客戶機(jī)均采用Windows2000進(jìn)行系統(tǒng)操作。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系

2.1 用戶層

用戶層指的是客戶層，不能直接訪問后臺數(shù)據(jù)庫，需要根據(jù)操作要求調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯，通過友好的態(tài)度和方式查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布形式既有利于快速獲取各個煤礦的數(shù)據(jù)信息，有利于工作人員與礦井工人互相傳遞礦井下的生產(chǎn)信息。除此之外，新聞和電子郵件有利于客戶間的信息交流和數(shù)據(jù)共享，BBS及遠(yuǎn)程登錄也可以為客戶提供快速交流的平臺[4]。

2.2 數(shù)據(jù)層

合理預(yù)測煤礦數(shù)據(jù)參數(shù)，如一氧化碳體積分?jǐn)?shù)和瓦斯體積分?jǐn)?shù)等，可以有效消除煤礦生產(chǎn)過程中存在的安全隱患。礦井生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過程都具有周期性和重復(fù)性的特點，同樣，數(shù)據(jù)的采集也具有周期性。因此，相關(guān)的管理人員應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)據(jù)規(guī)律的分析，提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率，減少給煤礦安全系統(tǒng)帶來的損失。

2.3 服務(wù)器層

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要依靠管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器運行。其中，管理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)管理局域礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲工況參數(shù)信息和對客戶開放礦井歷史數(shù)據(jù)，Web服務(wù)器主要負(fù)責(zé)為客戶發(fā)布動態(tài)網(wǎng)頁。如果這三個服務(wù)器由容量較大的微機(jī)構(gòu)成，不僅可以為客戶提供高質(zhì)量服務(wù)，還能節(jié)約成本。

2.4 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。業(yè)務(wù)邏輯層需要分析遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)信息，借助煤礦現(xiàn)場信息和瓦斯體積分?jǐn)?shù)來預(yù)測并處理發(fā)生的煤礦事故，運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析、預(yù)測工況參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)，監(jiān)控重要設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，對出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷。通常情況下，煤礦需要對數(shù)量龐大、模糊復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，而由此得到的預(yù)測會存在較大誤差，只可作為預(yù)測的參考，提示、建議工作人員的下一步行動，不能對管理人員的決策產(chǎn)生決定作用。監(jiān)測系統(tǒng)解決了數(shù)據(jù)分析、預(yù)測難題，對特定的數(shù)據(jù)信息有一定的約束力，而數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運用，為廣大客戶提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)倉庫

數(shù)據(jù)倉庫是聯(lián)機(jī)分析應(yīng)用數(shù)據(jù)源和決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)環(huán)境，主要研究和解決信息問題，數(shù)據(jù)倉庫具有具有擴(kuò)展性、面向主題、效率高和數(shù)據(jù)質(zhì)量高的特點。數(shù)據(jù)倉庫包括工況參數(shù)和環(huán)境參數(shù)主題，典型性的倉庫還包括數(shù)據(jù)集市、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和訪問工具等。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘模型

數(shù)據(jù)挖掘又叫做資料探勘或數(shù)據(jù)采礦，指的是在處理大量數(shù)據(jù)時，運用算法搜索隱含信息的過程。遠(yuǎn)程監(jiān)控主要負(fù)責(zé)吸收有價值的知識、深層次分析數(shù)據(jù)、智能判斷參數(shù)及設(shè)備工作情況，及時發(fā)現(xiàn)煤礦工程存在的問題和故障。建立數(shù)據(jù)挖掘模型可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、歸納和預(yù)測，能在實踐中不斷調(diào)整和優(yōu)化[5]。因此，建立模型可以有效保障煤礦生產(chǎn)的安全。

3.3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在煤礦生產(chǎn)過程中起到了重要的促進(jìn)作用。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)既可以自動檢查數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫，又可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和預(yù)測，為決策提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是通過建立數(shù)據(jù)模型來預(yù)測數(shù)據(jù)，總結(jié)數(shù)據(jù)規(guī)律，提高預(yù)測的準(zhǔn)確率。目前，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要應(yīng)用于描述問題形式、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)集成等領(lǐng)域。

4 結(jié)束語

總之，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的運用，推動了數(shù)據(jù)信息化建設(shè)的發(fā)展。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)各個企業(yè)的信息傳遞和數(shù)據(jù)資源共享，而數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則提高了數(shù)據(jù)分析的深度和效率，提供了良好的工況參數(shù)和礦井環(huán)境參數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)了煤礦的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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