物聯(lián)網(wǎng)在礦區(qū)的應(yīng)用

宋志偉　戴玉剛　楊柳新

摘要：講述了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)的科研情況及之間的相互聯(lián)系。根據(jù)礦區(qū)信息化的發(fā)展及構(gòu)建，探討三類技術(shù)于礦區(qū)安全生產(chǎn)過程中的應(yīng)用及地位，指出了三類技術(shù)在礦區(qū)安全生產(chǎn)保護中的聯(lián)系：物聯(lián)網(wǎng)是礦區(qū)所有子系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)體系及線路圖，大數(shù)據(jù)是礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的產(chǎn)物，云技術(shù)是對大數(shù)據(jù)運算運用的技術(shù)方式。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)信息化；物聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；云技術(shù)；安全生產(chǎn)

1引言

我曾經(jīng)在兗州煤業(yè)工作六年，對于礦區(qū)有一定的了解。礦區(qū)為保障生產(chǎn)安全，不但規(guī)定了各類管理制度，而且配置各類安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)。實踐證實，這類系統(tǒng)雖然對于礦區(qū)的安全生產(chǎn)水平有一定程度上的提高，但并沒有構(gòu)成有機的礦區(qū)安全生產(chǎn)保護體系，還有著邏輯及功能上分割情況。

興起的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)是要處理體系構(gòu)建與互通、信息處理與運算的問題。把此類技術(shù)運用于礦區(qū)安全生產(chǎn)保護體系中，可以處理當前所面臨的問題。此文在探索物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)的基礎(chǔ)上，對怎樣運用這三種技術(shù)提升礦區(qū)安全生產(chǎn)水平進行研究與展望。

2物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云技術(shù)

2.1物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)由美國麻省理工學(xué)院最先提出，它主要思想是運用那時先進的射頻識別方式，依據(jù)特定的通信協(xié)議，利用已經(jīng)發(fā)展比較完善的互聯(lián)網(wǎng)，達到物與物數(shù)據(jù)的互聯(lián)、互通[1]。

2.2大數(shù)據(jù)

伴隨物聯(lián)網(wǎng)使用的領(lǐng)域愈來愈廣，“人、機、物”三元世界在信息空間內(nèi)交互、匯合所生成并在網(wǎng)絡(luò)上可獲取的信息也愈來愈多[2]，這樣就形成了大數(shù)據(jù)問題。

大數(shù)據(jù)還未形成統(tǒng)一定義。當前已經(jīng)有的定義大多是從大數(shù)據(jù)的特點來看，最具代表的是“3V”定義：擁有“大容量（Volume）、多變性（Variety）、快速化（Velocity）”特性的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)信息中心認為大數(shù)據(jù)還應(yīng)該擁有“低價值密度（Value）”[3]的明顯特點。

2.3云技術(shù)

云技術(shù)也是一類新技術(shù)，擁有按需服務(wù)、虛擬化、超大規(guī)模、高可靠、高可擴展、通用化等特性。云技術(shù)又有極高的運用和商業(yè)價值，因此很多大公司都提出各自的軟硬件架構(gòu)。

2.4三種技術(shù)之間關(guān)系

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)有關(guān)系也有不同。物聯(lián)網(wǎng)偏重于怎么實現(xiàn)物和物之間的互相聯(lián)系及信息互通；大數(shù)據(jù)偏重于巨量數(shù)據(jù)的存儲、分析及處理；而云技術(shù)偏重于數(shù)據(jù)運算的方式。

從信息流的角度來看：物聯(lián)網(wǎng)使物與物之間構(gòu)建起關(guān)聯(lián)，隨著網(wǎng)絡(luò)涵蓋區(qū)域的擴大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信源與信宿也愈來愈多；信源與信宿數(shù)量的增大，所得到的結(jié)果必定為互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)也會愈來愈多，即在互聯(lián)網(wǎng)中產(chǎn)生大數(shù)據(jù)；而此類大數(shù)據(jù)的內(nèi)在價值的提取、運用則要運用巨大規(guī)模、高可擴展的云技術(shù)來支持。

因此，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云技術(shù)的關(guān)系：物聯(lián)網(wǎng)生成大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)助力物聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)依賴云技術(shù)，云技術(shù)增值大數(shù)據(jù)。

3礦區(qū)信息化技術(shù)

因為礦區(qū)井下環(huán)境復(fù)雜，直到本世紀初我國礦山行業(yè)才進入了礦區(qū)信息化構(gòu)建的高潮。信息化，即每個子系統(tǒng)設(shè)備實行聯(lián)網(wǎng)和遠程控制改造，構(gòu)建一個涵蓋全礦井的骨干通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個可以實現(xiàn)礦區(qū)每個系統(tǒng)信息接入和展現(xiàn)的系統(tǒng)平臺。

在礦區(qū)信息化過程中，各專家運用PLC及單片機達成每個子系統(tǒng)的遠程自動化。怎樣構(gòu)建涵蓋礦區(qū)的骨干通信網(wǎng)絡(luò)，有三種方法：以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。當前，我國大部分礦區(qū)應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建礦區(qū)井骨干通信網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)也是由以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，所以，從網(wǎng)絡(luò)方面來說，信息化階段正好是礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的初始階段。

礦區(qū)信息化的構(gòu)建提升了礦區(qū)的信息化水平，改良了井下職工的生產(chǎn)環(huán)境。但當前的礦區(qū)信息化構(gòu)建根本是歸于每個系統(tǒng)硬件互連、信息簡單集中檔次。因此，礦區(qū)信息化構(gòu)建對礦區(qū)安全生產(chǎn)水平的提升有限，同時各個系統(tǒng)互通聯(lián)網(wǎng)后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也未得以充分利用。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)的推出是為礦區(qū)信息化構(gòu)建的將來構(gòu)建思路及方法指明了方向。

4三大技術(shù)保障礦區(qū)安全生產(chǎn)的探索

4.1三大技術(shù)應(yīng)用的必要性

（1）繼續(xù)提升礦區(qū)安全生產(chǎn)水平就要把礦井構(gòu)建成一個礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)。把安全生產(chǎn)看作一目標，因此唯有把職工、環(huán)境、設(shè)備看做一個體系來加以控制，安全生產(chǎn)目標才可以實現(xiàn)。

（2）礦區(qū)需要大數(shù)據(jù)技術(shù)。能夠預(yù)知，當?shù)V區(qū)物聯(lián)網(wǎng)所涵蓋的子系統(tǒng)愈來愈多，信息量將會繼續(xù)增大。所以，需運用大數(shù)據(jù)來處理礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)。

（3）充分運用好大數(shù)據(jù)需要利用云技術(shù)。礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)建立后，信息愈來愈豐富，信息所隱含的內(nèi)在關(guān)系也愈清晰、俞利于發(fā)掘。信息愈多，災(zāi)害預(yù)警模型維數(shù)也就可以愈高，預(yù)警預(yù)報也就愈精確。而高維的災(zāi)害預(yù)警模型需要云技術(shù)提供運算支持。

4.2三種技術(shù)的地位和作用

礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)是礦區(qū)信息化的發(fā)展拓展，其使用智能設(shè)備對礦區(qū)實行感知，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息傳輸，使用云技術(shù)與大數(shù)據(jù)實行運算、處理、挖掘、預(yù)警，完成人和物、物和物數(shù)據(jù)的交互及無縫連接，實現(xiàn)對礦區(qū)安全生產(chǎn)的實時控制、精確管理、科學(xué)決策目的。當前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用作礦區(qū)體系構(gòu)建、互聯(lián)的技術(shù)支持。而體系互聯(lián)后獲得的大數(shù)據(jù)則用云技術(shù)實行運算，數(shù)據(jù)運算后實行災(zāi)害預(yù)警預(yù)測，最后獲得礦區(qū)的高效及安全生產(chǎn)。礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)還展現(xiàn)出三種技術(shù)在礦區(qū)安全生產(chǎn)保障中的互相聯(lián)系關(guān)系，大數(shù)據(jù)是礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的產(chǎn)物，而云技術(shù)是對大數(shù)據(jù)進行處理運用的方式，運算后的值用于控制礦區(qū)每個子系統(tǒng)，獲得礦區(qū)安全生產(chǎn)。

4.3 應(yīng)用展望

礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建后將會實現(xiàn)礦山行業(yè)實質(zhì)上的改變。能夠直接預(yù)知的是，礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建后，廣義上的礦區(qū)安全生產(chǎn)監(jiān)控體系會由被動式監(jiān)控體系轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮健⒍鄥?shù)匯合、擁有預(yù)警功能的監(jiān)控體系。職工由只可由調(diào)度指揮中心獲取對應(yīng)的環(huán)境安全消息轉(zhuǎn)為運用能主動感知環(huán)境的體系獲取周邊安全消息、及時獲得預(yù)警消息，從而可于災(zāi)難出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(xiàn)時盡快撤到安全地方。如果完成了此類轉(zhuǎn)變，才可于根本上提高礦區(qū)安全生產(chǎn)水平。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)必然會成為提高礦區(qū)安全生產(chǎn)水平的主要技術(shù)方式。與其它領(lǐng)域比較，礦區(qū)的數(shù)字化水平較為滯后。所以，我們應(yīng)利用機會，在物聯(lián)網(wǎng)探索及運用上快速達到世界前沿水平。

參考文獻：

[1]高常水，許正中，王忠.我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J].中國科學(xué)基金，2012（4）.

[2]王元卓，靳小龍，程學(xué)旗.網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)：現(xiàn)狀與展望[J].計算機學(xué)報，2013，36（6）.

[3]MAMISH B.The ‘four Vsof big data[C]//Implementing Information Infrasstructure Symposium，Singapore，2012.endprint