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）

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

现场管理，即针对煤矿开采、生产现场的管理。利用信息化技术，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。依托专门开发的信息系统，也能对收集的各项资料进行研究，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，得知已有的安全风险，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CH4成分、CO 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RFID 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CO、CH4、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，在数字矿山项目上已取得一定进展，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CM-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 “1+2”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、实时化开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，及时开展祸患预报，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。