鄭曉江

摘 要：科技發(fā)展至今，信息技術(shù)憑借其獨有的優(yōu)越性，在各個領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用，采礦行業(yè)也不例外。越來越多的企業(yè)開始向生產(chǎn)數(shù)據(jù)和資料要安全、要效益。在大數(shù)據(jù)時代，我公司逐步摸索其中規(guī)律，以生產(chǎn)裝備現(xiàn)代化、生產(chǎn)過程自動化、安全監(jiān)控數(shù)字化、企業(yè)管理信息化融合為基礎(chǔ)，以基礎(chǔ)過程控制層、運營執(zhí)行層、管理支持層、決策分析層、展現(xiàn)層信息為指導(dǎo)，致力于搭建管控一體的現(xiàn)代信息化礦井。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)分析時代;礦山安全生產(chǎn);信息化建設(shè)

在大數(shù)據(jù)分析時代，礦山安全生產(chǎn)工作具有綜合性和較復(fù)雜性，信息化技術(shù)的有效應(yīng)用，可以整合礦山生產(chǎn)的各個系統(tǒng)，將生產(chǎn)細(xì)節(jié)動態(tài)化地呈現(xiàn)出來，便于管理人員進(jìn)行監(jiān)督和控制，從而促進(jìn)企業(yè)的健康發(fā)展。

1 礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)現(xiàn)狀

面對競爭越發(fā)激烈的市場環(huán)境，礦產(chǎn)企業(yè)開始不斷推進(jìn)信息化建設(shè)以求提高自身的競爭力。我公司采用美國軟件公司（Wonderware）公司的（InTouch）組態(tài)軟件，構(gòu)建塔山礦3-5號煤層智能礦山數(shù)字化平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障報警的功能，實現(xiàn)從底層子系統(tǒng)高度智能化、自動化、數(shù)字化到平臺管控一體化。同時，通過工業(yè)以太網(wǎng)組建了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)了信息化局域網(wǎng)絡(luò)，搭建綜合自動化信息平臺，將分散的控制系統(tǒng)進(jìn)行集中，實現(xiàn)對安全生產(chǎn)全過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控。此外，還建立包括人員考勤、井下避險和供水施救等六大系統(tǒng)，提高了礦山生產(chǎn)的安全性;最后我礦還建立了管理信息系統(tǒng)，從生產(chǎn)調(diào)度，到礦山運輸管理再到企業(yè)的財務(wù)管理等各個方面都實行信息化管理，但截止目前，我礦還缺乏深度分析和挖掘信息的工具，使大量數(shù)據(jù)很難充分發(fā)揮價值。

2 礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)存在的問題

2.1 礦井各專業(yè)之間信息系統(tǒng)割裂

礦井建設(shè)初期往往缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和通盤考慮，導(dǎo)致各專業(yè)系統(tǒng)自成一體，軟硬件接口沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相互間缺乏互操作協(xié)同和數(shù)據(jù)共享能力，形成一個個信息和設(shè)備孤島，而礦山安全生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)和決策需要綜合各專業(yè)的信息。

2.2 數(shù)據(jù)和設(shè)備孤島無法支持多信息維度的綜合決策分析

塔山礦的采煤、掘進(jìn)、機電、運輸、通風(fēng)、地測和防治水多個專業(yè)，涉及生產(chǎn)、安全、經(jīng)營多個層面的信息，目前仍散布在一個個割裂的數(shù)據(jù)孤島和設(shè)備孤島中;同時，礦山安全生產(chǎn)管理決策的信息化，需要利用多個專業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析功能同時發(fā)力，而這些功能也被封印在一個個割裂的功能孤島中。針對信息孤島，需要物聯(lián)網(wǎng)+業(yè)務(wù)板塊深度對接，才能強化信息化建設(shè)中的運營執(zhí)行層，實現(xiàn)調(diào)度、地測、防治水、生產(chǎn)技術(shù)、一通三防、設(shè)備管理、危險源識別、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)急救援、安全管理等專業(yè)融合，從而消除信息孤島，共享數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)鏈，建設(shè)符合現(xiàn)代化礦井的掌上移動辦公業(yè)務(wù)，向大數(shù)據(jù)、云時代靠近。

2.3 數(shù)據(jù)可視化及分析手段匱乏，無法支持綜合決策分析

隨著礦山的安全生產(chǎn)、管理和運營，各種信息系統(tǒng)每時每刻產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，只有加入更先進(jìn)的可視化分析工具，才能幫助管理決策人員快速了解當(dāng)前生產(chǎn)管理和運營的狀態(tài)和未來的發(fā)展趨勢，獲取關(guān)聯(lián)維度信息進(jìn)行指標(biāo)結(jié)構(gòu)分析、趨勢分析、比較分析等，從全局到細(xì)部進(jìn)行數(shù)據(jù)鉆取，找出問題發(fā)生的詳細(xì)原因，從而系統(tǒng)解決問題。

2.4 綜合決策分析缺乏時空維度的支持

礦山安全生產(chǎn)和管理是一個與時間和空間相關(guān)的過程，其綜合決策分析離不開時間和空間維度的參與，而現(xiàn)有的礦業(yè)信息系統(tǒng)往往缺乏時空維度的決策分析工具，如拓?fù)浞治?、緩沖區(qū)分析、密度分析、疊置分析、時間和空間趨勢探測分析、時間/空間關(guān)聯(lián)分析、時間/空間自回歸分析等。

3建設(shè)礦山信息化安全生產(chǎn)

3.1 礦山云計算

當(dāng)前的云計算發(fā)展前景非常好，云計算對于傳統(tǒng)計算機的改善是非常大的。在采礦行業(yè)中，云計算技術(shù)也可以得到廣泛應(yīng)用，其中有井下環(huán)境的監(jiān)控數(shù)據(jù)、井下生產(chǎn)速率等，這些數(shù)據(jù)的保存需要的存儲設(shè)備是非常大的。當(dāng)前云計算技術(shù)是在計算、網(wǎng)格背景之下逐漸發(fā)展的新型技術(shù)，最核心的功能在于分析大量數(shù)據(jù)并處理、儲存，所以在礦業(yè)應(yīng)用云計算有非常大的優(yōu)勢，同時也為以后礦山安全生產(chǎn)提供更加堅實的基礎(chǔ)。如在礦山生產(chǎn)過程中收集監(jiān)測數(shù)據(jù)包括礦井的環(huán)境溫度、濕度、空氣流速等各類信息，有時還包括設(shè)備的信息，如各倉位、壓風(fēng)機等設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，都可以通過云計算進(jìn)行儲存。

3.2 礦業(yè)大數(shù)據(jù)

我礦于2016年對系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，完善了包括電力、皮帶運輸、水處理、安全管理、通訊、網(wǎng)絡(luò)、視屏監(jiān)控、產(chǎn)量計量、工業(yè)大屏等40多個子系統(tǒng)的建設(shè)，廣泛的應(yīng)用在礦井個方面。其中包括涉及礦井必建系統(tǒng)如：安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、產(chǎn)量系統(tǒng)、頂板在線檢測系統(tǒng)、無線WIFI通訊系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)等。系統(tǒng)越多，礦井的采樣頻率越高，所需求的數(shù)據(jù)容量也就越大。對于這些信息，要將其中有價值的信息挖掘出來，可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用其中，有效提升監(jiān)測預(yù)警的準(zhǔn)確程度。大數(shù)據(jù)主要依賴礦井之下的各個監(jiān)控設(shè)備所傳遞的數(shù)據(jù)信息，其中包括溫度、濕度、風(fēng)力、甲烷、壓力這些方面的信息，經(jīng)過大數(shù)據(jù)的分析比對，能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患，提前防范。

3.3 礦企物聯(lián)網(wǎng)

塔山礦目前的控制網(wǎng)絡(luò)是綜合自動化系統(tǒng)的傳送平臺，承擔(dān)著各生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控層的信息傳輸，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎秒p環(huán)設(shè)計，地面部署一個千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，井下部署一個千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)交換機為不同子系統(tǒng)劃分不同的虛擬局域網(wǎng)（VLAN）和IP地址段，保證各子系統(tǒng)的相對獨立性，安全可靠，實現(xiàn)自動與監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸。未來，如果將系統(tǒng)定位技術(shù)與頻率識別結(jié)合起來，用設(shè)備傳感器將礦井下情況反饋回來，通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控礦井，實現(xiàn)信息同步，這便是礦企物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。工作人員分析傳回信息，對井下的很多情況都能很直觀的了解，比如各種氣體含量、井下作業(yè)工人的位置、各設(shè)備的運行狀況等信息，通過分析，能夠有效規(guī)避安全問題的出現(xiàn)，并達(dá)到長期穩(wěn)定安全生產(chǎn)目的。

4 大數(shù)據(jù)礦山安全生產(chǎn)信息化運用分析

4.1 數(shù)據(jù)感知監(jiān)控

礦井的信息感知，可以監(jiān)控甲烷、地壓、濕度、溫度這些數(shù)據(jù);還能監(jiān)控電器設(shè)備的運行情況，例如礦井下的各種電器設(shè)備的功率、電壓波動、設(shè)備運行穩(wěn)定度、設(shè)備運行溫度等數(shù)據(jù);工作人員方面有每個人的定位、自救、避難位置、交流溝通等，都可以通過數(shù)據(jù)感知進(jìn)行收集和處理。

4.2 信息傳輸

把接收到的數(shù)據(jù)輸送到云計算中存儲起來，在云平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、處理、儲存，這就是信息傳輸。信息的傳輸主要依賴于網(wǎng)絡(luò)終端的接口和感知系統(tǒng)的信息輸送，來達(dá)到井下監(jiān)測信息共享的目的。在信息傳遞過程中還有暫時存儲信息的功能，遇到數(shù)據(jù)量太大、網(wǎng)絡(luò)較慢或是失去連接時，能有效避免信息的丟失，暫時將數(shù)據(jù)保存在信息傳遞層中。

4.3 云計算儲存

云計算儲存，能有效保障企業(yè)長期穩(wěn)定安全生產(chǎn)，由通訊適配模塊、硬件模塊、數(shù)據(jù)模塊、中間件層模塊共同組成。要實現(xiàn)云計算主要在于中間件層的功能，即加上管理煤礦的信息化虛擬資源，其中包括數(shù)據(jù)的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源的利用。

4.4 應(yīng)用服務(wù)礦企的高層管理

在進(jìn)行決策時需要用到應(yīng)用服務(wù)層，該項目主要用來做大數(shù)據(jù)分析，如一氧化碳含量分析警報、地壓力警報等數(shù)據(jù)。對日常各項數(shù)據(jù)分析，能確保礦山各個部門獲得最新的生產(chǎn)狀況，并對環(huán)境數(shù)據(jù)分析比對。在獲得過程中可匹配身份認(rèn)證，有效預(yù)防企業(yè)內(nèi)部重要信息泄露出去。很多現(xiàn)代化礦井，通過利用大數(shù)據(jù)，安全事故有效減少。

5 結(jié)語

綜上，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)分析帶在礦企的廣泛應(yīng)用，已成為提升礦山安全生產(chǎn)水平的核心信息技術(shù)手段。因此，更多的礦山技術(shù)工作者需要抓住時機，占領(lǐng)科技制高點，推動礦企信息化建設(shè)發(fā)展。

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