雷云 安少帥

(1.西安科技大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院,陜西 西安 710000;2.中國神華神東煤炭集團(tuán)公司錦界煤礦綜采一隊(duì),陜西 榆林 719319；3.畢節(jié)中城能源有限責(zé)任公司 ，貴州 畢節(jié) 552100)

1 前言

早前，對于煤礦挖掘工作的監(jiān)控就應(yīng)用了簡單的集中監(jiān)視設(shè)備。隨著信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，越來越多的采集量被匯集到一起，日積月累，數(shù)據(jù)量想當(dāng)龐大，人工對于這樣的數(shù)據(jù)很難理解。因此解決當(dāng)前復(fù)雜數(shù)據(jù)形成有效信息成為當(dāng)前煤礦挖掘工作的一大難題，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由此誕生，以解決煤礦企業(yè)監(jiān)控技術(shù)的遠(yuǎn)程性、復(fù)雜性以及自動(dòng)智能導(dǎo)向挖掘方向等問題，保證煤礦的安全高效生產(chǎn)。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行結(jié)構(gòu)

目前，現(xiàn)有的煤礦企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行結(jié)構(gòu)主要包括以下三個(gè)模塊：

圖1 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分散于礦井下每個(gè)角落，形成統(tǒng)一整體，用于采集采掘工作面、通道內(nèi)瓦斯、粉塵、CO濃度等環(huán)境參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳遞給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

2)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)起到聯(lián)通的作用，將數(shù)據(jù)采集量傳送至監(jiān)控中心，用于分析與研究，是整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不可或缺的一部分。

3)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心子系統(tǒng)。整體來說，遠(yuǎn)控中心系統(tǒng)相當(dāng)于大腦，處理來自各各方面的數(shù)據(jù)信息，通過對數(shù)據(jù)的長期跟蹤以及限定與約束，做出去未來煤礦的挖掘工作做出預(yù)測、糾正目前的錯(cuò)誤采掘行動(dòng)。保證采掘工作安全高效推進(jìn)，保障企業(yè)的利益與人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用4層體系結(jié)構(gòu),包括用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、服務(wù)器層、數(shù)據(jù)層,系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型

3.1 用戶層(客戶層)。用戶層為用戶提供直接面臨生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)畫面，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的采集量是否超過安全標(biāo)準(zhǔn)，一旦超過安全標(biāo)準(zhǔn)則顯示報(bào)警，提醒作業(yè)人員危險(xiǎn)，提早撤離，直至整改安全措施到再次達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行作業(yè)。

3.2 業(yè)務(wù)邏輯層。業(yè)務(wù)邏輯層是整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心。在發(fā)生事故時(shí)是為遠(yuǎn)控中心對于發(fā)生事故的預(yù)測和報(bào)警以及提供處理意見的首要工具，未發(fā)生事故時(shí)通過基于統(tǒng)計(jì)分析類數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和信號分析工具,對甲烷(瓦斯)和CO的濃度、風(fēng)速、風(fēng)量、粉塵等環(huán)境參數(shù)以及電壓、電流、風(fēng)門開閉等工況參數(shù)進(jìn)行定性或定量的分析和預(yù)報(bào),對重要設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控及對故障進(jìn)行診斷。

3.3 服務(wù)器層。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用Web服務(wù)器、管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的三層服務(wù)器架構(gòu),相當(dāng)于一個(gè)服務(wù)平臺。管理服務(wù)器用于局、礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)工作站的管理。

3.4 數(shù)據(jù)層。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)支持,為數(shù)據(jù)挖掘提供正確、完整和集成的數(shù)據(jù)信息。

4 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，就是利用了現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)條件對煤礦挖掘工作的安全保障進(jìn)一步的升級優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)安全升級、產(chǎn)能提高的雙贏局面。即利用監(jiān)控系統(tǒng)采集的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)量以及對采煤機(jī)械設(shè)備的監(jiān)控診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析評價(jià)礦井的實(shí)際工作狀態(tài)信息,從而準(zhǔn)確及時(shí)地評價(jià)井下是否安全。因此,監(jiān)控系統(tǒng)如何做出決策是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)挖掘的含義也由此而來。決策系統(tǒng)通過對長期采集量數(shù)據(jù)的積累加上約束條件形成一定的數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能自動(dòng)查找數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)的模式和關(guān)系,利用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)在數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集市中查找各項(xiàng)事實(shí)數(shù)據(jù)并分析預(yù)測,為決策者提供建議。對數(shù)據(jù)模型加以分析，尋找規(guī)律做出預(yù)測與判斷。但是由于數(shù)據(jù)采集的不全面性、模糊性使得對于決策系統(tǒng)做出的預(yù)測并非百分之百的準(zhǔn)確，還需要加以人工的干預(yù)與統(tǒng)計(jì)，建立更多的約束條件，以便于決策系統(tǒng)能夠做出更加準(zhǔn)確的預(yù)測與判斷，提供更高的安全保障性。

5 結(jié)語

隨著信息系統(tǒng)普及與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，基于數(shù)據(jù)挖掘的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)得以在煤礦上順利進(jìn)行，數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)模型的產(chǎn)生也為煤礦挖掘提供了更高的安全保障，但是基于數(shù)據(jù)采集的不全面性以及數(shù)據(jù)模型本身的模糊性，基于數(shù)據(jù)模型的初期使用與預(yù)判的準(zhǔn)確性可能低于預(yù)期值，但是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的預(yù)測能力，隨著數(shù)據(jù)不斷積累、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?，基于?shù)據(jù)挖掘的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對煤礦做出的安全預(yù)測與判斷只會(huì)越來越準(zhǔn)備，進(jìn)而保證了煤礦的生產(chǎn)安全，為企業(yè)創(chuàng)造效益，造福于人類。相信隨著時(shí)代的發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代到來，基于數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)應(yīng)用會(huì)越來越普及，技術(shù)也越來越先進(jìn)，煤礦的安全事故不會(huì)再發(fā)生。

[1] 彭泓.基于數(shù)據(jù)挖掘與信息融合的瓦斯災(zāi)害預(yù)測方法研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)（北京）,2013.

[2] 楊馭東.基于技術(shù)挖掘技術(shù)的瓦斯涌出量預(yù)測方法研究[D]內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2013.