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摘要：隨著“互聯網+”的出現，物聯網、云計算和大數據等新技術被廣泛應用于煤炭工業的各個環節，真正意義上實現了生產預警、無人值守、虛擬現實，極大地推動了煤礦安全信息化建設。今后一段時間內，煤炭行業IT技術的發展將緊緊圍繞安全生產及經營管理多種應用、大數據業務、云計算等幾個方面發展。為此，總結了互聯網環境下的煤礦安全信息技術，提出了基于互聯網技術的煤礦安全信息系統架構及專有云模式的構建及應用。

關鍵詞：物聯網；大數據；云計算；煤礦安全系統

煤炭作為中國十分重要的消費能源之一，其重要性不言而喻，但同時煤炭行業也被視為高危行業，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、礦井火災、沖擊地壓等災害事故頻頻發生，在很大程度上影響了煤礦的安全生產，并對人們的生命財產安全造成了很大的威脅。隨著信息技術的飛速發展，煤礦數字化、信息化、自動化程度顯著提升，再加上各種形式的監測監控系統廣泛運用，在很大程度上降低了煤礦事故的發生率，減少了人員傷亡數量。總而言之，新技術的運用能夠真正意義上實現對煤礦生產過程中爆炸、火災、圍巖等眾多潛在事故隱患的實時監測、預警和科學決策，是“互聯網+”環境下煤礦安全高效生產的一個必然選擇。

1互聯網環境下的煤礦安全信息技術

1.1煤礦物聯網技術

煤礦物聯網是通過RFID射頻識別技術、全球定位系統等傳感設備，遵照事先約定的協議，綜合運用各種各樣的礦用傳感器來有效地采集井下環境信息、生產信息，再借助以太網、3G、4G與互聯網之間形成有效連接，從而實現信息的交換和通信。該技術具有十分強大的功能，比如對生產設備的實時監控、安全隱患的智能化識別、作業環境氣體的監測和預警以及井下作業人員的精準定位等。總之，充分運用煤礦物聯網技術能夠使煤礦生產過程的數據采集、傳輸和處理變得更加快捷，是確保煤礦安全高效生產的一個強有力的技術支撐[1]。

1.2煤礦云計算技術

近些年，云計算技術取得了飛速發展，在學術界和工業界的強有力推動下，人們應用它能夠更加方便、廉價地獲取并使用計算機服務，這種全新的商業計算模式正在漸漸地影響著人們運用計算機的思維方式。充分發揮云計算技術的作用，構建一個先進的煤礦企業云數據中心平臺，并將當前已經取得的煤礦信息化建設成果與該技術有機結合起來，最大程度地在大量的煤礦數據資源中挖掘出有價值的信息，能夠在一定程度上確保煤礦的安全、高效生產[2]。

1.3煤礦大數據技術

煤礦大數據指的是，為了能夠在生產過程中更為高效地從高采樣頻率獲取的、海量的、類型不同的煤礦數據資源中獲得有價值的數據而設計出的一種全新的構架和技術。通常情況下，它的數據主要來自于井下物聯網感知層的各監測設備所采集到的各種類型的環境參數，比如O2、CO、溫度等實時監測數據，還有一系列與控制設備有關的數據。由于引發煤礦事故的原因十分復雜，人們很難完全認識并掌握各類事故的發生規律，也就不能對相關的煤礦事故做到精準地預測和預警。在這樣的背景下，通過煤礦大數據來深入挖掘數據的潛在價值就顯得十分必要，尤其是對爆炸、火災、沖擊地壓等重大危險源的科學預警是相當重要的。

2煤礦安全信息系統的架構

2.1信息感知層

通常情況下，信息感知層的主要功能是采集各種各樣的信息數據。其數據主要來源于井下環境監測、機電設備監測、人員定位、緊急避險和通信聯絡等信息與自動化系統，以及煤礦原本就有的一系列基礎數據信息。

2.2數據傳輸層

顧名思義，數據傳輸層的功能在于傳輸，即將信息感知層所采集的數據通過云平臺的標準接口傳輸到云計算資源層。通常情況下，該層主要由監控系統的數據傳輸軟件、安于礦井下的有線和無線終端構成。該層能夠十分有效地運用已有的移動網絡、有線網絡和無線網絡來持續不斷地傳輸數據。同時，該層還具備數據緩存功能，特別是在沒有網絡或傳輸速率較低的環境下，為了能夠最大限度地確保數據不丟失，可以啟用數據緩存功能，將相關數據存到本地。

2.3云計算資源層

云計算資源層不僅是該應用架構中十分重要的一個組成部分，也是智能礦山信息化基礎設施得以成功實現的強有力保障。該層主要包含硬件層、通信適配層、資源驅動層和中間件層4個部分，值得一提的是，中間件層指的是具備云計算能力的中間件平臺，它主要負責煤礦信息基礎設施虛擬化資源池的建設及做好相關的管理工作。

2.4應用服務層

應用服務層主要向企業及監管部門提供面向管理人員的大數據分析決策系統，比如一通三防、瓦斯預警、礦壓分布等，以及各類軟件服務，從而讓相關的工作人員能夠實時掌握轄區內的生產狀況。除此之外，它還具有用戶身份認證、權限控制以及個性化配置等功能。根據用戶和監管部門的要求，所上傳的煤礦監測數據必須要做一個相對應的分析處理，比方說參數異常判斷分析、歷史數據統計分析和報警統計等。尤其是對煤礦人、機、環境高度耦合的大系統來說，龐大的數據在礦井災害預警模型的支持下，預測預警將會變得更加精確，煤礦云平臺是其得以實現的信息化基礎。與此同時，煤礦視頻監控所產生的非結構化數據具有規模大、增速快、價值密度低等特點，需要更為深入地挖掘才能將數據的應用價值最大限度地發揮出來，使得視頻監控從分析事故原因為主逐步向智能預警為主的方向轉變[3]。

2.5用戶接口層

處于不同層面上的用戶能夠借助于WebAccess（網絡存取）、專屬客戶端等終端成功地接入該平臺，通過該平臺提供豐富、高效的煤礦安全生產應用服務。

3煤礦企業專有云模式的構建及應用

為了最大程度地確保數據安全性和服務質量得到最有效的控制，相關煤礦企業選取專有云構建模式是十分必要的。該構架以企業已有的基礎設施為基礎，并在此基礎上對服務器、網絡和存儲進行統一規劃和架構，再通過虛擬化平臺得以有效實現。當前，市場上較受歡迎的虛擬化技術有多種，主要包括基于X86的VMware的ESX平臺、微軟的Hyper－V平臺以及RedHat公司的KVM平臺，可以任選其一。通常情況下，基于虛擬化技術的專有云架構模式由生產、災備存儲、多組服務集群以及無阻塞網絡幾個部分構成。其中需要重點提一下存儲網，它的主要功能是對整個應用架構平臺上所有的數據進行集中統一的存儲。對于生產環境，可以使用FC/SAN或IP/SAN作為數據存儲設備；對于災害環境，可以使用NAS作為災害數據存儲設備，充分發揮存儲網的作用，最大限度地滿足不同的用戶數據存儲、并發訪問需求，進而為用戶和監管機構提供更為高效、更為快捷的數據存取服務[4]。另外，將相關的虛擬化平臺軟件安裝于煤礦信息中心物理服務器上，再通過存儲虛擬化技術實現同一集群組內的服務器共享生產和災備存儲空間，這是現階段煤礦企業實施起來較為容易的一種架構模式。但該方案也存在不足之處，比方說需要購買的服務器、存儲設備以及商業虛擬化軟件授權等各種各樣的軟硬件平臺花費較大，投資成本較高。對于煤礦企業來講，雖說前期可能會有較大的預算支出，但考慮到“云化”后所帶來的巨大價值，還是值得選擇的，該架構不僅能夠使資源池化和服務變得可度量，業務響應速度更快，還有利于降低運維管理成本、節約能耗，同時，還在很大程度上確保了云平臺的可靠性、穩定性[5]。

4結語

在“互聯網+”的背景下，物聯網、云計算以及大數據等最為先進的信息技術被廣泛應用于煤炭工業中，以便于獲得全面的、可供分析的數據。對于今后的煤礦企業來說，能夠從海量的數據中獲取有價值的數據是十分重要的。這些數據既可以來自物聯網，也可以來自于諸如各種監測監控系統的服務器日志、地理位置等能得到洞察價值數據信息的其他設備。以大數據為基礎，逐步掌握各類事故的發生規律，有助于提前發現隱患，進而采用針對性的措施及時處理好，大大降低了事故的發生率，對于進一步改善礦井安全現狀、提供科學決策來說是十分重要的。

參考文獻：

［1］李濤，陸博.面向物聯網的礦山綜合管理系統的研究［J］.有色冶金設計與研究，2016(3)：26-28.

［2］譚章祿，陳曉.煤炭企業信息化建設現狀及發展對策探討［J］.工礦自動化，2016(7)：63-65.

［3］鄭磊.基于云計算的省級煤礦安全生產監管信息平臺建設思路［J］.中州煤炭，2016(8)：110-113.

［4］馬小平，胡延軍，繆燕子.物聯網、大數據及云計算技術在煤礦安全生產中的應用研究［J］.工礦自動化，2014(4)：5-9.

［5］高蘭德，潘濤.淺析面向大數據的感知礦山物聯網［J］.中小企業管理與科技(下旬刊)，2014(10)：299-300.

作者：馮永林 單位：山西高平青龍同昌煤業有限公司