互聯網時代下煤礦信息化建設的技術

董振楠

（陜西陜煤韓城礦業有限公司 陜西省韓城市 715400）

1 引言

我國是煤炭生產與消費的大國，伴隨產業結構的調整和經濟變革，煤炭行業步入到需求增長速度放緩期，然而由中長期而言，煤炭仍舊是我國的主要能源。由國家安監組織網站統計信息看，我國煤礦安全情況逐步有所改觀，死亡率每年降低，然而煤礦安全生產工作還必須作為一項長期工作一直保持不松懈。在煤炭開采領域，眾多企業為了降低生產風險，減少管理成本，逐漸將管理方向放在了生產信息化建設上。山西作為國內的煤炭大省，加速進行安全生產信息化建設成為了推動行業安全發展、和諧發展的必由之路。

2 煤礦信息化的內涵與關鍵類別

煤礦信息化是最近在煤礦等能源產業中提及的一個新的定義，其關鍵的內涵即以現代對比完善的信息化技術來與煤礦安全生產、管理工作予以全面的聯系，借助現代信息技術軟硬件實現對煤礦生產的穩定、精準、高效管理。而煤礦信息化的重要類型與改進對象涉及下述幾個層面：

2.1 現場管理

現場管理，即針對煤礦開采、生產現場的管理。利用信息化技術，可快速排查安全風險，實時對現場進行遠程監控。利用現代化高科技設備，由接受過信息化培訓的人員監控開采、生產現場，可起到預測風險，消除隱患的作用。

2.2 管理設備

煤礦的運營關聯到各種大小型的采礦、加工設備，井下交通設備，安全維護的工程系統等。設備的信息化管理，即在確保設備關鍵功能不被影響的前提下，通過安裝各類傳感器的方式實現對設備工況、人員操作、安全級別的實時監控與評估。

2.3 生態管理

受現代環保意識的影響，社會各行業都在尋求低碳、節能的生產路徑。煤礦生產活動對土壤、水源、植被會造成明顯破壞，只有堅持生態管理理念，利用各類環境檢測裝置全天候監測煤炭生產現場對大氣、地質的破壞情況，方能將生態破壞風險降到最低。依托專門開發的信息系統，也能對收集的各項資料進行研究，掌握空氣污染、地質結構破壞現狀。生態管理是保護自然環境、職工健康的必然要求，能夠降低煤礦開采對外界的破壞，滿足國家環境法的相關要求。

2.4 人員管理

人員管理是煤礦安全監管的重點，包括人員工作規范、人身安全的管理。大型煤礦企業人員眾多，管理難度大。利用信息化手段可以簡化人員管理工作，例如，制作數據檔案，記錄職工工作情況，記錄職工進出情況。

3 互聯網時代的煤礦安全生產信息化建設技術

3.1 煤礦物聯網

煤礦物聯網就是把頻率識別結合定位技術，使用傳感設備提取其中的信息，進而完成對這些信息的共享。而煤礦管理職員借助信息的實時報告，可以及時掌握井下環境各個氣體的成分、工作職員的定位、工作設備的運作現狀等，借助大量數據的研究和智能化識別，得知已有的安全風險，且及時的得出有關處理對策，以促進安全生產的最大化。其詳細作用為：

（1）感知層由各類傳感設備所組成，應用到識別井下環境的CH4成分、CO 成分，且檢測環境的溫度和濕度，定位工作職員的詳細位置，感知層所涵蓋的無線傳感器與RFID 射頻識別技術，可以搜集到煤礦生產任務中各類環境信息與全面的識別設備運作現狀。

（2）傳送層的主要功能便是傳送信息和數據，借助對這些信息的了解，使用煤礦企業的太環網、3G 等這些網絡來完成共享信息，從而建立起相互連接的通道。傳送層的物聯網絡普及層面相對豐富，可以迅速實現煤礦物聯網信息和數據的實時交互。

（3）連接層是煤礦用戶和煤礦物聯網的接口，以煤礦物聯網智能化的應用為中心，完成了整個一體化建設工作。

3.2 煤礦云計算

云計算技術在學術領域和市場環境的聯合作用下取得了越來越寬闊的發展空間，可以讓人們使用成本低廉提取到信息化服務，這一新型的云計算方式改進了過去計算機技術中的缺陷。云計算是在分布計算、網格計算等技術等這些新技術的作用下，其在成本上有獨特的優勢，為互聯網時代下煤礦的安全生產準備了重要的基礎。監控和預報是煤礦安全生產期間的核心環節，必須對數據予以搜集與對井下環境予以監控，例如對需要實施信息監控和數據一氧化碳與有關氣體成分數據予以搜集，且監控井下環境的溫度、濕度與風力等基本信息，同時，查看有關運行設備的運行狀態，例如煤倉煤位、壓風機風壓等。如今很多礦井所使用的是全礦井綜合自動化系統，然而由于各監控接口間互不協調，很難滿足使用集成、系統集成與數據集成的相關要求。而把煤礦安全生產數據借助統一化、規范化的平臺予以整合，接著輸入預警系統，便可得到有關的選擇依據，而云計算則是互聯網集中的平臺。使用云計算技術可以讓生產變得更加的安全。

3.3 煤礦互聯網

通常而言，高采樣頻率所收集的數據容量很大，并且涵蓋各類類別和結構，為進一步提取到煤礦生產時中的價值信息，便可使用煤礦互聯網技術，使用此新型架構提升監控預報的質量。感知層是煤礦互聯網的數據來源，借助井下物聯網多個監控設備所搜集到的數據信息與環境，例如CO、CH4、溫度、濕度、風力、壓力等有關關鍵信息，借助數據分析和處理，及時引入科學舉措規避障礙。其基本特征為：

（1）數據容量很大。安全生產期間，會形成大量監控數據，例如井下環境現狀數據、工作人員定位數據等。特別是在環境數據監控中，搜集數據的時間比較短，因此，第一時間管理的監控系統會出現大容量的數據，數據更新速度很快，在短期內便可構成大批量的數據群。

（2）在短時間里，數據會大量的變化。煤礦物聯網技術、物聯網感應技術在煤礦安全生產中獲得了大量應用，各種數據的來源層面越大，數據增長速度很快，在大量數據中予以挑選和過濾所存儲的價值信息數據量依舊較大。

（3）數據具有關鍵價值。煤礦物聯網技術進步速度很快，數據感知會滲透到串聯煤礦生產的各個流程，對物聯網所感知的大量數據，有關工作者可借助計算機算法提煉出這些比較典型的數據，為煤礦安全生產提供數據決策，從而開展合理的、科學的抉擇，讓煤礦互聯網全面發揮其功能。在開展生產期間，出現這些事故的原因很多，人們沒有辦法通過經驗對這些安全事故的原因進行總結，也沒有辦法提出可行的對策，導致安全生產受到了一定的阻礙。所以，深入挖掘互聯網的價值便能針對生產中的地壓、瓦斯爆炸、水害等事故等重大事故的出現形成一定的阻礙。

4 山西煤礦安全生產信息化建設狀況

作為煤炭大省，山西省境內各煤礦企業都根據自身實際建立信息化平臺，實現安全生產、自動化辦公。例如，潞安公司、焦煤公司，在數字礦山項目上已取得一定進展，不僅實現了信息共享，還建成了實時監控、系統集成平臺。

4.1 信息化新科技被普及

在省域各煤礦，都應用了提前探測技術、井下通訊系統、人員定位系統、安全監控系統，并初步建成了物聯網，實現了對工作面的動態管理，這不僅可以及時了解人員、設備的現狀，還能保障生產安全。

4.2 構建了煤礦瓦斯管理監控信息網

晉城在轄區內的所有煤礦都推廣使用了“數字煤礦”安全監控系統，實現了市、縣、鄉、礦層級聯網管理；杜兒坪礦考慮到井下瓦斯危害，引入了CM-20 型礦井瓦斯監控系統。得益于傳感器的應用，實現了井下瓦斯早發現、早治理的可能，有效降低了礦井瓦斯爆炸、人員中毒風險。

4.3 “1+2”系統集成方式得以采用

在工業組態軟件指導下，設計了綜合自動信息集成平臺。得益于局域網、工業控制網的不斷推進，加快了企業信息化網絡建設速度，為遠程監控煤礦生產現場提供了技術支持。

5 煤礦安全生產信息化實施過程中已有的問題

盡管山西煤礦安全生產信息化建設邁出了重要的一步，大體上實現了子系統的自動化控制與監控，然而在標準制定、技術應用與建設內容等方面離信息化建設標準依然有很大差異，詳細體現在下面的多個層面。

5.1 技術策略比較滯后

關注硬件開發，缺乏對系統的優化。因為沒有完善靈活的信息深度的研究與挖掘工具，許多數據僅僅是被簡要地收集、傳送，疏忽了對數據內在關聯與價值的深入分析，沒有辦法按照數據結果找到問題所在和影響層面，沒有辦法對事故予以及時預報。

5.2 沒有統一的規范和標準

由于企業信息化建設早期未能予以統一規劃，各個部門按照自身業務需求構建對應的信息系統，造成軟件、硬件接口的標準未能保持統一，各個系統間難以配合、共享和互動，構成了一座信息孤島，割裂了生產、安全與管理的內在關聯，事故出現時沒有辦法及時掌握更多的信息，有效進行救援。

5.3 建設內容有漏洞

煤礦生產活動涉及到人員、設備、現場的管理，內容較為繁雜。煤礦安全生產信息化建設不僅要引入高科技設備，同時也要明確管理內容，做好風險預警工作。而如今山西大部分煤礦公司信息化建設內容相對單一，只監測而不進行控制，技術潛力還沒有得到全面的發揮。

6 “互聯網+”時代煤礦安全生產信息化建設路徑

6.1 山西煤礦安全生產信息化建設目標

推進煤礦安全生產信息化建設，應當圍繞“互聯網+”對各類信息要素進行整合；發揮大數據、云技術、物聯網的優勢，積極開發出適合本企業的管理系統，集成煤礦生產信息，從而實現對煤礦生產狀態、業務數據、人員信息的集成與動態化管理，建成預防、管控一體化機制。

6.2 “互聯網+”的含義

作為兩化融合的升級，“互聯網+”突出了體現了互聯網平臺同傳統行業的融合，并在此基礎上實現了行業的創新發展?！盎ヂ摼W+”促進了工業發展，特別是物聯網、大數據、云計算的應用，使得工業生產、產品研發發生了天翻地覆的改變。當中，物聯網是物與物之間的連接，物聯網在收集到真實的信息后形成了許多數據，而對大數據內部價值的提取、使用則必須用特大規模、高可擴展的云計算技術等手段來推進。

6.3 山西煤礦安全生產信息化建設路徑

推進煤礦安全生產信息化建設，必須以煤礦生產特點為依據，在堅持戰略性、時效性、正確性的原則基礎上，建設能體現“互聯網+”優勢的各類信息化平臺。如實現預警系統、移動監督系統、數據檔案系統，為集成化、實時化開展煤礦安全生產管理提供技術支持。

6.4 基于物聯網建設煤礦遠程安全監督督察系統

依托物聯網技術，監察系統能夠存儲、傳遞物-物數據，融合各設備的信息；利用各類傳感器，可以掌握井下氣體情況，也能定位工作人員，繪制人員的活動軌跡。如果發生井下事故，井上人員也能告知井下人員的逃生路線?？傊?，通過人機聯防，使得生產安全有了巨大的保障。

6.5 基于移動互聯網構建煤礦安全生產移動監督平臺

平臺支持移動智能終端讓職員能夠借助無線寬帶網絡實時檢索與了解公司的安全情況，及時掌握各種安全通知與安全知識；管理者可實時掌握設備狀態、職工工作情況、井下環境，并作出及時的管理決策。

6.6 基于大數據與云計算建設煤礦較大禍患預警系統

構建煤礦安全數據庫，不斷引入實時監控數據、基礎數據、事務數據；建立實時研究學者知識庫，借助對大數據開展分析，了解煤和瓦斯突出、影響地壓、火災、水災等事故產生的規律，及時開展禍患預報，且有重點的做出有效的解決方案。

7 結束語

煤炭是全球重要的能源，其使用歷史尤為久遠。在信息社會，為了提高煤炭生產安全性，各國都在推進煤炭產業信息化建設?，F在，“互聯網+”迎來了以互聯網為基本設施與實現工具的經濟建設新形態，為我國煤炭安全生產提供了新的建設思路。山西是國內的煤礦大省，一定要牢牢把握這一機遇，加速企業安全生產信息化建設，促進聯動互通、物聯感知、信息的相互共享，提升煤炭安全生產管理能力。