互联网时代下煤矿信息化建设的技术.pdf

电子技术与软件工程电子技术与软件工程 Electronic Technology Software Engineering 信息技术与安全信息技术与安全 Ination Technology And Security 互联网时代下煤矿信息化建设的技术 董振楠 陕西陕煤韩城矿业有限公司陕西省韩城市 715400 摘 要 本文以生产信息化为背景，详细介绍了山西煤矿安全生产信息化实施中的不足，并提出了对应建设路径。在 “ 互联网”的 总体建设目标指导下，通过融合当代普及的信息技术，如云计算、大数据、物联网，不断构建符合煤矿安全生产需求的移动管理平台、重 大灾害预警系统，从而实现对生产现场、设备、人员的远程管理，全方位提高煤矿生产的信息化水平。 关键词信息化建设；煤矿安全生产；互联网 1 引言 我国是煤炭生产与消费的大国，伴随产业结构的调整和经济变 革，煤炭行业步入到需求增长速度放缓期，然而由中长期而言，煤 炭仍旧是我国的主要能源。由国家安监组织网站统计信息看，我国 煤矿安全情况逐步有所改观，死亡率每年降低，然而煤矿安全生产 工作还必须作为一项长期工作一直保持不松懈。在煤炭开采领域， 众多企业为了降低生产风险，减少管理成本，逐渐将管理方向放在 了生产信息化建设上。山西作为国内的煤炭大省，加速进行安全生 产信息化建设成为了推动行业安全发展、和谐发展的必由之路。 2 煤矿信息化的内涵与关键类别 煤矿信息化是最近在煤矿等能源产业中提及的一个新的定义， 其关键的内涵即以现代对比完善的信息化技术来与煤矿安全生产、 管理工作予以全面的联系，借助现代信息技术软硬件实现对煤矿生 产的稳定、精准、高效管理。而煤矿信息化的重要类型与改进对象 涉及下述几个层面 2. 1 现场管理 术，可快速排查安全风险，实时对现场进行远程监控。利用现代化 高科技设备，由接受过信息化培训的人员监控开采、生产现场，可 起到预测风险，消除隐患的作用。 2. 2 管理设备 煤矿的运营关联到各种大小型的采矿、加工设备，井下交通设 备，安全维护的工程系统等。设备的信息化管理，即在确保设备关 键功能不被影响的前提下，通过安装各类传感器的方式实现对设备 工况、人员操作、安全级别的实时监控与评估。 2. 3 生态管理 受现代环保意识的影响，社会各行业都在寻求低碳、节能的生 产路径。煤矿生产活动对土壤、水源、植被会造成明显破坏，只有 坚持生态管理理念，利用各类环境检测装置全天候监测煤炭生产现 场对大气、地质的破坏情况，方能将生态破坏风险降到最低。依托 专门幵发的信息系统，也能对收集的各项资料进行研宄，掌握空气 污染、地质结构破坏现状。生态管理是保护自然环境、职工健康的 必然要求，能够降低煤矿开采对外界的破坏，满足国家环境法的相 关要求。 2. 4 人员管理 人员管理是煤矿安全监管的重点，包括人员工作规范、人身安 全的管理。大型煤矿企业人员众多，管理难度大。利用信息化手段 可以简化人员管理工作，例如，制作数据档案，记录职工工作情况， 记录职工进出情况。 3 互联网时代的煤矿安全生产信息化建设技术 3. 1 煤矿物联网 煤矿物联网就是把频率识别结合定位技术，使用传感设备提取 其中的信息，进而完成对这些信息的共享。而煤矿管理职员借助信 息的实时报告，可以及时掌握井下环境各个气体的成分、工作职员 的定位、工作设备的运作现状等，借助大量数据的研究和智能化识 别，得知己有的安全风险，且及时的得出有关处理对策，以促进安 全生产的最大化。其详细作用为 1 感知层由各类传感设备所组成，应用到识别井下环境的 C H4成分、C O成分，且检测环境的温度和湿度，定位工作职员的 详细位置，感知层所涵盖的无线传感器与RFI D射频识别技术，可 以搜集到煤矿生产任务中各类环境信息与全面的识别设备运作现 状。 2 传送层的主要功能便是传送信息和数据，借助对这些信 息的了解， 使用煤矿企业的太环网、 3G等这些网络来完成共享信息， 从而建立起相互连接的通道。 传送层的物联网络普及层面相对丰富， 可以迅速实现煤矿物联网信息和数据的实时交互。 3 连接层是煤矿用户和煤矿物联网的接口，以煤矿物联网 智能化的应用为中心，完成了整个一体化建设工作。 3 . 2 煤矿云计算 云计算技术在学术领域和市场环境的联合作用下取得了越来越 宽阔的发展空间，可以让人们使用成本低廉提取到信息化服务，这 一新型的云计算方式改进了过去计算机技术中的缺陷。云计算是在 分布计算、网格计算等技术等这些新技术的作用下，其在成本上有 独特的优势，为互联网时代下煤矿的安全生产准备了重要的基础。 监控和预报是煤矿安全生产期间的核心环节，必须对数据予以搜集 与对井下环境予以监控，例如对需要实施信息监控和数据一氧化碳 与有关气体成分数据予以搜集，且监控井下环境的温度、湿度与风 力等基本信息，同时，查看有关运行设备的运行状态，例如煤仓煤 位、压风机风压等。如今很多矿井所使用的是全矿井综合自动化系 统，然而由于各监控接口间互不协调，很难满足使用集成、系统集 成与数据集成的相关要求。而把煤矿安全生产数据借助统一化、规 范化的平台予以整合，接着输入预警系统，便可得到有关的选择依 据，而云计算则是互联网集中的平台。使用云计算技术可以让生产 变得更加的安全。 3. 3 煤矿互联网 通常而言，高采样频率所收集的数据容量很大，并且涵盖各类 类别和结构，为进一步提取到煤矿生产时中的价值信息，便可使用 煤矿互联网技术，使用此新型架构提升监控预报的质量。感知层是 煤矿互联网的数据来源，借助井下物联网多个监控设备所搜集到的 数据信息与环境，例 如C O、C H4、温度、湿度、风力、压力等有 关关键信息，借助数据分析和处理，及时引入科学举措规避障碍。 其基本特征为 1 数据容量很大。安全生产期间，会形成大量监控数据， 例如井下环境现状数据、工作人员定位数据等。特别是在环境数据 监控中，搜集数据的时间比较短，因此，第一时间管理的监控系统 会出现大容量的数据，数据更新速度很快，在短期内便可构成大批 量的数据群。 2 在短时间里，数据会大量的变化。煤矿物联网技术、物 联网感应技术在煤矿安全生产中获得了大量应用，各种数据的来源 层面越大，数据增长速度很快，在大量数据中予以挑选和过滤所存 249 信息技术与安全信息技术与安全 Ination Technology And Security 电子技术与软件工程电子技术与软件工程 Electronic Technology Software Engineering 储的价值信息数据量依旧较大。 3 数据具有关键价值。煤矿物联网技术进步速度很快，数 据感知会渗透到串联煤矿生产的各个流程，对物联网所感知的大量 数据，有关工作者可借助计算机算法提炼出这些比较典型的数据， 为煤矿安全生产提供数据决策，从而开展合理的、科学的抉择，让 煤矿互联网全面发挥其功能。在开展生产期间，出现这些事故的原 因很多，人们没有办法通过经验对这些安全事故的原因进行总结， 也没有办法提出可行的对策，导致安全生产受到了一定的阻碍。所 以，深入挖掘互联网的价值便能针对生产中的地压、瓦斯爆炸、水 害等事故等重大事故的出现形成一定的阻碍。 4 山西煤矿安全生产信息化建设状况 作为煤炭大省，山西省境内各煤矿企业都根据自身实际建立信 息化平台，实现安全生产、自动化办公。例如，潞安公司、焦煤公 司，在数字矿山项目上己取得一定进展，不仅实现了信息共享，还 建成了实时监控、系统集成平台。 4. 1 信息化新科技被普及 在省域各煤矿，都应用了提前探测技术、井下通讯系统、人员 定位系统、安全监控系统，并初步建成了物联网，实现了对工作面 的动态管理，这不仅可以及时了解人员、设备的现状，还能保障生 产安全。 4. 2 构建了煤矿瓦斯管理监控信息网 晋城在辖区内的所有煤矿都推广使用了“ 数字煤矿”安全监控 系统，实现了市、县、乡、矿层级联网管理；杜儿坪矿考虑到井下 瓦斯危害，引入了 C M-20型矿井瓦斯监控系统。得益于传感器的 应用，实现了井下瓦斯早发现、早治理的可能，有效降低了矿井瓦 斯爆炸、人员中毒风险。 4.3 “ 12”系统集成方式得以采用 在工业组态软件指导下，设计了综合自动信息集成平台。得益 于局域网、工业控制网的不断推进，加快了企业信息化网络建设速 度，为远程监控煤矿生产现场提供了技术支持。 5 煤矿安全生产信息化实施过程中已有的问题 尽管山西煤矿安全生产信息化建设迈出了重要的一步，大体上 实现了子系统的自动化控制与监控，然而在标准制定、技术应用与 建设内容等方面离信息化建设标准依然有很大差异，详细体现在下 面的多个层面。 5. 1 技术策略比较滞后 关注硬件开发，缺乏对系统的优化。因为没有完善灵活的信息 深度的研究与挖掘工具，许多数据仅仅是被简要地收集、传送，疏 忽了对数据内在关联与价值的深入分析，没有办法按照数据结果找 到问题所在和影响层面，没有办法对事故予以及时预报。 5. 2 没有统一的规范和标准 由于企业信息化建设早期未能予以统一规划，各个部门按照自 身业务需求构建对应的信息系统，造成软件、硬件接口的标准未能 保持统一，各个系统间难以配合、共享和互动，构成了一座信息孤 岛，割裂了生产、安全与管理的内在关联，事故出现时没有办法及 时掌握更多的信息，有效进行救援。 5. 3 建设内容有漏洞 煤矿生产活动涉及到人员、设备、现场的管理，内容较为繁杂。 煤矿安全生产信息化建设不仅要引入高科技设备，同时也要明确管 理内容，做好风险预警工作。而如今山西大部分煤矿公司信息化建 设内容相对单一，只监测而不进行控制，技术潜力还没有得到全面 的发挥。 6 “ 互联网”时代煤矿安全生产信息化建设路径 6 . 1 山西煤矿安全生产信息化建设目标 推进煤矿安全生产信息化建设，应当围绕“ 互联网 ”对各类 信息要素进行整合；发挥大数据、云技术、物联网的优势，积极开 发出适合本企业的管理系统，集成煤矿生产信息，从而实现对煤矿 生产状态、业务数据、人员信息的集成与动态化管理，建成预防、 管控一体化机制。 6.2 “ 互联网”的含义 作为两化融合的升级， “ 互 联 网 突 出 了 体 现 了 互 联 网 平 台 同传统行业的融合，并在此基础上实现了行业的创新发展。 “ 互联 网 ”促进了工业发展，特别是物联网、大数据、云计算的应用， 使得工业生产、产品研发发生了天翻地覆的改变。当中，物联网是 物与物之间的连接， 物联网在收集到真实的信息后形成了许多数据， 而对大数据内部价值的提取、使用则必须用特大规模、高可扩展的 云计算技术等手段来推进。 6. 3 山西煤矿安全生产信息化建设路径 推进煤矿安全生产信息化建设，必须以煤矿生产特点为依据， 在坚持战略性、时效性、正确性的原则基础上，建设能体现“ 互联 网 优 势 的 各 类 信 息 化 平 台 。如实现预警系统、移动监督系统、 数据档案系统，为集成化、实时化幵展煤矿安全生产管理提供技术 支持。 6. 4 基于物联网建设煤矿远程安全监督督察系统 依托物联网技术，监察系统能够存储、传递物-物数据，融合 各设备的信息；利用各类传感器，可以掌握井下气体情况，也能定 位工作人员，绘制人员的活动轨迹。如果发生井下事故，井上人员 也能告知井下人员的逃生路线。总之，通过人机联防，使得生产安 全有了巨大的保障。 6. 5 基于移动互联网构建煤矿安全生产移动监督平台 平台支持移动智能终端让职员能够借助无线宽带网络实时检索 与了解公司的安全情况，及时掌握各种安全通知与安全知识；管理 者可实时掌握设备状态、职工工作情况、井下环境，并作出及时的 管理决策。 6. 6 基于大数据与云计算建设煤矿较大祸患预警系统 构建煤矿安全数据库，不断引入实时监控数据、基础数据、事 务数据；建立实时研究学者知识库，借助对大数据开展分析，了解 煤和瓦斯突出、影响地压、火灾、水灾等事故产生的规律，及时幵 展祸患预报，且有重点的做出有效的解决方案。 7 结束语 煤炭是全球重要的能源，其使用历史尤为久远。在信息社会， 为了提高煤炭生产安全性，各国都在推进煤炭产业信息化建设。现 在， ‘ ‘ 互联网 ”迎来了以互联网为基本设施与实现工具的经济建 设新形态，为我国煤炭安全生产提供了新的建设思路。山西是国内 的煤矿大省，一定要牢牢把握这一机遇，加速企业安全生产信息化 建设，促进联动互通、物联感知、信息的相互共享，提升煤炭安全 生产管理能力。 参考文献 [1] 丁恩杰，廖玉波，张 雷 ，刘忠育.煤矿信息化建设回顾与展望 [J].工矿自动化， 2020, 46 07 5-11. [2] 袁志卿. 信息化背景下煤矿自动化技术的创新突破和发展[J]. 电子世界， 2020 12 109. [3] 郑灿广，付本斌，王明波.试析煤矿信息化在煤矿安全生产工 作中的实践[J]. 中国石油和化工标准与质量， 2020, 40 07 89- 90. 作者简介 董 振 楠 （ 1985-，男，大学本科学历，初级职称。陕西陕煤韩城 矿业有限公司。研究方向为煤矿信息化、自动化。 250