煤礦通風安全數據智能處理系統研究

王元莒

（1.山西大學 計算機與信息技術學院，太原 030006；2.山西省產業技術發展研究中心，太原 030001）

煤礦通風安全數據智能處理系統研究

王元莒1,2

（1.山西大學 計算機與信息技術學院，太原 030006；2.山西省產業技術發展研究中心，太原 030001）

以煤礦通風安全監測數據為基礎，應用海量數據處理技術，研究開發煤礦通風安全數據的智能處理系統，解決監測數據人工分析周期長、精確度差的問題，實現煤礦通風安全數據的快速、精確、可靠、自動化分析。

煤礦；通風安全；智能處理；海量數據

國家信息化建設的步伐推動了煤炭企業監測監控系統的飛速發展，現有監測監控系統基本可以覆蓋礦井各個關注點。通過監測監控系統的運行，可以實時獲得各點的基本情況，為整個礦井的安全生產提供了比較完善的保障體系。但對于采集數據的分析而言，現有的監測監控系統只能做到簡單的羅列，很多具體的分析任務均需要人工完成，而人工分析往往周期長、精確度差，無法避免失誤。為了彌補現有監測監控系統的不足，提高整個企業信息化程度，降低操作人員的勞動強度，增加分析結果的精確度、可靠性，避免不必要的失誤，煤礦通風安全數據的智能處理成為發展趨勢。

1 基于ETL的核心數據處理技術

ETL是數據的核心處理所在，也是煤礦通風安全數據智能分析的基礎技術和理論基礎[1]。ETL過程是數據抽取、數據轉換和數據加載過程的縮寫，英文描述是Extract-Transform-Load的過程，對于各個行業不同的業務系統來說，經常會遇到大批量數據信息的處理、轉換和遷移[2]。ETL系統總體架構圖見圖1。

圖1 ETL系統總體架構圖

圖1中，首先是數據抽取環節，包含了一些最基本的數據庫操作手段，由數據庫連接模塊連接ETL流程方案系統和各種異構的數據庫，同時還包含了一些其他格式文件的連接模塊，比如文本、Excel等，良好的ETL流程方案也需要對這些文件進行支持，這種操作獨立于數據庫操作；其次是控制臺操作，提供了一些輔助方案來幫助ETL流程對抽取過程信息的查看[3]；再次是數據轉換，包含了一些對數據的處理環節，如字段映射、值映射、腳本控制等；最后是數據加載的過程，通過一個統一的任務或作業制定，由元數據來對基本數據和規則進行定義和管理。在整個的ETL過程中，自始至終都貫穿著消息處理和日志處理，方便ETL用戶查詢到當前的數據處理情況以及過程中遇到的問題，并進行一定的日志記錄，方便用戶進行一些處理技術的實施[4-5]。

2 核心數據系統設計

本數據系統的結構采用星形模型，見圖2，需對通風安全監控數據進行分析，分析從時間、地點、傳感器類型三個維進行。

1）對于時間可分為：年月日時分秒；年月；年月旬三個層次。

2）對于地點可分為：采區；采區工作面；采區工作面傳感器安裝位置；傳感器類型四個層次。

3）對于傳感器可分為：瓦斯；一氧化碳；風速三種類型,沒有層次要求[6]。

圖2 星形模型圖

3 應用案例

以某煤礦為應用對象，該礦分布在井下的600多處傳感器測點為信息提供單位，井下傳感器提供了礦山安全高效運行的各類信息。該礦自動化中心是信息執行單位，完成各測點傳感器的調校，實測數據的采集，分發及推送。該礦通風科ETL系統為通風安全相關信息的處理單位，涉及通風安全的各類由自動化中心推送來的數據在該科完成數據篩分統計與智能分析，為遠、近期通風系統的工作安排提供決策信息和風險預警。通風科與自動化中心共同完成信息管理，體現在：來自自動化的數據需要在ETL系統分類存儲以便于數據挖掘與分析，而同時數據的備份維護則由自動化中心完成。ETL系統運行的具體表現：

1）系統主界面，見圖3。

圖3 系統主界面圖

2）管理基礎數據。包括時間維度數據、地點維度數據、傳感器維度數據、事實數據、巷道截面積數據、傳感器配置數據、手工風量數據、手工抽采量數據。這些數據是本系統的構建基礎。圖4為管理基礎數據界面圖。

圖4 管理基礎數據界面圖

3）數據瀏覽。圖5為數據瀏覽界面圖。

圖5 數據瀏覽界面圖

4）統計分析。菜單“統計分析”下提供常用報表的輸出，系統所有統計報表均會輸出至Microsoft Excel。要求用戶在安裝本系統前提前安裝MicroSoft Excel 2003，目前其它版本Excel兼容性會有問題。系統自動根據用戶選擇，打印多張表單。

5）管理用戶。圖6為管理用戶界面圖。

圖6 管理用戶界面圖

6）參數設置。軟件的參數被分為三類，一是系統類：包括短消息設備的通訊號碼列表和參數設置，曲線圖形的縱坐標限設置，以及短信引擎、報預警引擎的使能，語音引擎的使能。如果勾選“自動啟用報預警”則預報警模塊會隨系統自動啟動，不需干預，使菜單“啟動寶預警系統”失效，但是通過“停止報預警”菜單可以停止監控模塊[7]。二是傳感器參數，包括截面大小，以及一些預警限。三是報警參數，用來設置個傳感器的報警限，方法是在列表框中雙擊某一傳感器，則系統彈出該傳感器的當前報警限設置詳情讓用戶斟酌修改或添加[8]。圖7為參數設置界面圖。

圖7 參數設置界面圖

4 結束語

煤礦通風安全數據智能處理系統在該煤礦的應用中取得了良好的效果，顯著提高了通風安全數據處理的效率、可靠性和精準度，而且該系統操作簡單，使用方便，為煤礦信息化建設提供了新的方法，可在其他類似的煤炭推廣使用。

[1]楊杰，趙連剛，全芳.煤礦通風系統現狀及智能通風系統設計[J].工礦自動化，2015，41（11）：74-77.

[2] 黃啟江，陸宏東，賈少毅，等.煤礦安全生產信息集成智能手機管理系統設計[J].煤炭科學技術，2015，43（11）：101-106.

[3]張鵬鵬，俞阿龍，孫詩裕，等.多傳感器數據融合在礦井安全監測中的應用[J].工礦自動化，2015，41（12）：5-8.

[4] 付貴祥，周紅軍，郭繼茹.基于物聯網的煤礦安全綜合智能預警系統[J].工礦自動化，2014，40（4）：99-101.

[5]翟桂武，潘濤.煤礦智能生產管理系統的研究與實踐[J].煤炭學報，2014，39（8）：1530-1538.

[6] 彭渝，王安義.煤礦安全生產智能管理平臺設計與分析[J].工礦自動化，2014，40（2）：80-83.

[7]鮑慶國，毛允德.智能礦井通風仿真系統設計研究[J].中國煤炭，2014，40（6）：124-126.

[8] 劉東.基于物聯網的煤礦智能體系設計[J].物聯網技術，2013（9）：61-64.

（編輯：樊 敏）

Intelligence Processing System of Ventilation Security Data in Mines

WANG Yuanju1,2
(1.School of Computer and Information Technology,Shanxi University,Taiyuan 030006,China;
(2.Shanxi Development Research Center of Industrial Technology,Taiyuan 030001,China)

Based on the monitoring data of ventilation security in mines,mass data processing technology was used to develop an intelligence processing system to solve problems of long period of manual analysis and poor accuracy,in order torealize the safe,accurate,reliable and automatic analysis on data ofthe ventilation securityin the mines.

mine;ventilation security;intelligence processing;mass data

TD724

A

1672-5050（2016）04-058-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.08.016

2016-04-07

王元莒（1973-），男，山西汾陽人，碩士，工程師，從事智能信息處理及科技管理工作。