煤矿集成数字化平台关键技术分析设计

景旭东+肖硕

摘 要：近年来计算机网络技术取得了较快发展，已经成为煤矿生产远程监测与控制系统中普及最快的技术之一，远程监测可以有效地发挥网络的高效、实时能力，快捷方便的完成诸如远程监测、控制或故障报警等任务，对于提高整个煤矿企业生产能力、处理部门的工作效率和企业的经济效益都有着非常重要的意义。

关键词：煤矿信息系统；Web应用；B/S模式；实时监测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.061

1 引言

煤矿企业的采集监控系统在煤矿开采行业有着广泛的关注，煤矿的生产采集过程是煤矿行业乃至后继产品生产的最重要环节，无论是对大型煤矿企业，还是中小型煤矿来说，采集过程的控制直接影响企业的生产业绩，是企业取得最佳经济效益的有力保证。虽然随着企业规模的不同对采集控制的程度要求也不同，但监控系统的高可靠性、较少维护性以及跨硬件的高兼容性已成为大中小煤矿企业所追求的共同目标。

2 综合数字化平臺的B/S模式

Web技术为煤矿企业的这种需求提供了一种可以在不同体系结构下，为网站之间提供应用接口服务、传输数据的技术方案。Web服务技术的目的是透明化现场各种异构平台，并在此基础上搭建一个通用的、与平台和语言无关的逻辑运算与数据传输层，使得运行于不同平台的应用软件能够依靠该层实现彼此的连接与数据交换，它通过采用HTTP超文本传输协议、简单对象访问协议和可扩展标记语言等技术，将相互独立的站间服务组成分布的、自动与智能的网络，它可以有效的利用己有的网络和开发资源进行应用程序的开发。

3 综合数字化平台的结构与功能设计

本文所采用的Web应用不仅包括静态和动态页面的显示，还应包括数据库服务器提供的数据服务，有人把Web服务看作是运行在某个互联网上服务器的应用程序，它的功能是向申请服务的用户提供信息。

本系统所应用的煤矿单位本身已经具备较为完善的企业内部网络，只是并没有形成统一个接口来整合各个单元的监控设备，因此，在本系统中，各级的设备监测到的数据信息，都是通过OPC/FTP协议将数据与文件向上一级汇总，本系统的使用对象是煤矿生产，具有难度大，危险高的特点，所以在网络接口的设计上最重要的是保证数据传输的实时与可靠，系统的网络结构如图1所示。

4 系统数据库设计

Web集成系统操作的数据对象是煤矿生产所产生的各类数据，不仅数据量庞大，而且数据类型复杂，如果没有一个好的数据库管理系统，则会极大的限制系统的运行效率，无法达到系统的设计目标。本系统设计时在对数据库选择时，首要考虑的是其并发数据的吞吐量、功能是否全面、是否具有较高的兼容性、对数据的安全性有无保证，煤矿企业对数据的要求较为严格，同时也对数据库提出了较为严格的要求：

（1）作为数据库服务器，首先应能够准确高效的存储数据，由于煤矿现场设备复杂，数据库的存储接口应能跨硬件，同时与多个操作系统相兼容；由于煤矿生产具有流水线的特点，数据库必须具有较高的稳定性和可靠性。

（2）煤矿生产的数据是企业的机密，不同权限的用户应只能访问符合身份的数据，这就要求数据库具有用户管理功能。

（3）煤矿生产的数据量庞大，如果不及时备份与清理，会严重影响监测系统的性能，而且在监测中心机组出现突发性灾难后，数据库能及时恢复所需的数据，这在选择数据库功能时非常重要。

本系统的数据库内存储的是煤矿企业日常生产的各类信息，数据的安全性非常重要，本文不考虑突发性与人为性的数据丢失，仅从数据库本身提供的安全功能来讨论如何保证数据库的安全：

（1）数据库验证。用户每次与数据库进行连接都必须提供用户名与密码，由数据库进行身份鉴别，没有访问权限的用户无法对数据库内的数据进行访问，同时，不同权限的用户所访问数据库的内容是不同的，具体用户权限由管理员分配，只有具有权限的用户才能对数据库中的数据进行修改，这样做可以合理安排数据的使用对象，同时减少数据被误修改的可能性。

（2）数据库日志。本系统使用SQL Server数据库，只要将实例属性中“安全性”的审核级别设为“全部”，数据库管理系统就能对每一次的数据库访问请求进行记录，形成日志报表，管理员可以通过日志分析来确定一段之间内数据库的访问者，或是通过日志查找数据库的权限漏洞。

（3）数据库备份。煤矿生产数据量庞大，如果产生的数据一直存储于数据库中，会影响数据库服务器的运行效率，通过数据库中数据的定期备份操作可以有效的解决这类问题，备份的数据通常存放于更为安全的地方，同时精简当前数据库的容量，降低突发性灾难对系统的影响。

（4）操作系统防火墙。为防止煤矿企业数据外流，企业可在监控中心安装防火墙来阻止外部入侵，通常数据库连接通过TCP的1433和UDP的1434端口，管理员可以通过配置监测针对这两个端口的数据流，达到保证安全的目的。

5 结语

本系统有效的整合煤矿生产现场的各类复杂、异构的信息，并通过Web平台实时的监测生产设备参数信息，对超限参数进行报警，能够通过曲线和报表的形式反映设备的实时和历史信息，具有一定的安全保障功能。系统为用户提供信息查询的Web接口，较好的解决了煤矿企业信息孤岛的问题，在实际使用中具有以下良好的性能。

参考文献：

[1]胡建明.三维矿山数字化软件的应用和发展方向[J].金属矿山，2008：97-99.

[2]李育泉.矿山数字化技术及其在杜儿坪矿的应用[J].科技情报开发经济，2009：97-114.

基金项目：江苏省自然科学基金资助项目。项目名称：煤矿井下无线救援网络通信质量及调度算法研究。编号（BK20150193）

作者简介：景旭东（1983-），男，陕西白水人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：煤矿自动化。