云聯網在煤礦安全生產監控系統的運用

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摘要：目前大多數煤礦企業采用多個獨立式監控系統對煤礦生產情況進行監控，但隨著煤礦現代化和自動化水平的提升，現有的多個獨立式監控系統已經逐漸不能滿足要求，系統的管理和維護也存在諸多困難和不便。針對目前煤礦監控系統的短板，以李村煤礦為例，將物聯網與云計算相結合的云聯網平臺技術應用到煤礦安全監控當中。實踐表明，技術應用效果良好，能夠滿足煤礦對安全生產監控的需要。

關鍵詞：煤礦安全；云聯網；安全生產；監控系統

1概況

隨著目前對于煤炭開采量的日益增加，采煤的深度及強度也在不斷增長，發生特重大安全生產事故的概率在提高。為了防止特重大安全生產事故的發生以及降低安全生產事故發生的概率，需應用現代化監控設備對煤礦開采過程中的各種狀況進行監控。但目前大多數煤礦企業采用的安全生產監控系統為多個獨立式監控系統，隨著煤礦現代化和自動化水平的提升，這些監控系統已經逐漸不能滿足要求，多個獨立式系統的管理和維護也存在諸多困難和不便。針對這些情況，以李村煤礦為例，將物聯網與云計算相結合的云聯網平臺技術應用到煤礦安全監控當中。

2云聯網技術在煤礦監控系統應用可行性分析

2.1物聯網技術。物聯網技術是互聯網發展到一定程度，針對工業領域常用的一種信息傳輸技術，該技術特點為信息傳輸速度快，抗干擾能力強。物聯網技術集成了傳感器，射頻識別等元器件，采用嵌入式開發系統技術，將每個元器件集成在一起進行連接，構成了一個物聯網系統，通過不斷的收集信息、分析信息、發出信息，實現物與物、人與人以及物與人之間的相互交互，通過5G通道的高速傳播能夠實現各種物體之間的互聯互通，具體結構如圖1所示。物聯網整體框架主要分為應用層、網絡層和感知層，結合煤炭監控系統的研究開發，上述3個層面均可在煤炭后臺監控室進行網絡搭機并實現各個功能，傳輸速度能夠滿足煤礦實時高效的傳輸需要。2.2云計算技術。云計算各種功能的實現均是在大型集成的計算機系統中完成，與物聯網相結合，提升了云計算的各種工作功能。用戶可以通過互聯網對遠端的集成系統進行訪問并獲取相應的服務，可以實現數據共享以及參數結果資源支持等相關功能，減少了系統資源的浪費，提高了資源利用率。云計算系統對用戶提供的服務模式可以分為軟件服務、基礎設施服務、平臺服務。煤炭行業現代化對煤礦監控系統的集成化管理有了更高的要求，要根據現場實際情況，開發出復雜的事故判斷、隱患查詢、人員管理等各種預警公式模型，對于煤礦企業來說，完成這樣一種計算機系統需要耗費很多成本，通過云計算可以將該類成本進行轉移、分擔，滿足更多煤礦行業的企業使用。

3物聯網與云計算聯合集成系統體系設計

將物聯網與云計算相結合能夠實現1+1>2的效果，是在“互聯網+”基礎上拓展發展而成，促成煤礦行業的安全管理升級，為了滿足煤礦安全監控數據的集成傳輸，并且能夠實現對大量數據的無損儲存，以李村煤礦為例，設計了基于云聯網平臺技術的煤礦安全生產監控體系，如圖2所示。云聯網技術煤礦安全監控體系架構分為4層：①感知與控制層，位于礦山物聯網體系架構的底層，部署各煤礦監測監控系統以及多媒體業務，將煤礦生產狀況變成具體的井下環境參數和設備工況參數，實現數據采集感知；②網絡層，部署可靠的數據傳輸網絡，將感知與控制層采集的煤礦監控實時數據上傳到礦區處理工作站的實時數據庫；③M2M層，部署過程控制系統，開發M2M系統應用接口，實現煤礦安全生產過程的可視化監控，提供實時數據監測服務；④云平臺層，在云存儲架構的基礎上建立數據集群，提供數據存儲、分析、運算處理以及各類云服務。

4實際應用測試

4.1應用運行測試。通過VB編程語言對平臺軟件進行調試，并且建立MCGS數據庫，采用驅動接口設計對及時變化的數據進行傳輸和處理，組成完整的MCGS驅動構件，運行測試界面如圖3所示。4.2系統硬件配置。根據李村煤礦的實際工作需要，采用DDR4的高速運行內存，選用36口的千兆機作為數據之間相互傳輸的交換機設備。購置27寸高清液晶顯示屏，便于對數據進行實時的觀測。中央總服務器支持12核24線程的高速通道服務器的內置主板。采用大硬盤設計，實現冗余開發管理，便于后期對數據進行提取。4.3系統軟件環境。以Windows操作系統為軟件開發基礎，結合SQL2010數據庫模板，通過JPS指令在linux開發平臺的終端界面上進行操作，實現基于云聯網平臺的煤礦安全生產監控設備的運行測試。4.4測試結果。通過硬件與軟件相結合的系統搭建，實現了煤炭開采過程中的生產、信息人員等相關信息的實時監控。通過物聯網的無線傳輸信號，避免了惡劣環境對數據傳輸的不利影響。如圖4、圖5分別為工作面巷道內煤礦瓦斯濃度數據曲線和煤礦一線作業人員信息查詢。

5結語

將設計出的物聯網與云計算相結合的云聯網平臺煤炭安全生產安全監控系統在李村煤礦進行了應用，結果顯示能夠對井下各種安全參數進行實時的傳輸并進行決策分析。研究成果可以為煤礦行業研發新型的安全生產監控設備提供依據。

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作者:王鵬 單位:潞安集團李村煤礦