煤礦集成數字化平臺關鍵技術分析設計

景旭東+肖碩

摘 要：近年來計算機網絡技術取得了較快發展，已經成為煤礦生產遠程監測與控制系統中普及最快的技術之一，遠程監測可以有效地發揮網絡的高效、實時能力，快捷方便的完成諸如遠程監測、控制或故障報警等任務，對于提高整個煤礦企業生產能力、處理部門的工作效率和企業的經濟效益都有著非常重要的意義。

關鍵詞：煤礦信息系統；Web應用；B/S模式；實時監測

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

1 引言

煤礦企業的采集監控系統在煤礦開采行業有著廣泛的關注，煤礦的生產采集過程是煤礦行業乃至后繼產品生產的最重要環節，無論是對大型煤礦企業，還是中小型煤礦來說，采集過程的控制直接影響企業的生產業績，是企業取得最佳經濟效益的有力保證。雖然隨著企業規模的不同對采集控制的程度要求也不同，但監控系統的高可靠性、較少維護性以及跨硬件的高兼容性已成為大中小煤礦企業所追求的共同目標。

2 綜合數字化平臺的B/S模式

Web技術為煤礦企業的這種需求提供了一種可以在不同體系結構下，為網站之間提供應用接口服務、傳輸數據的技術方案。Web服務技術的目的是透明化現場各種異構平臺，并在此基礎上搭建一個通用的、與平臺和語言無關的邏輯運算與數據傳輸層，使得運行于不同平臺的應用軟件能夠依靠該層實現彼此的連接與數據交換，它通過采用HTTP超文本傳輸協議、簡單對象訪問協議和可擴展標記語言等技術，將相互獨立的站間服務組成分布的、自動與智能的網絡，它可以有效的利用己有的網絡和開發資源進行應用程序的開發。

3 綜合數字化平臺的結構與功能設計

本文所采用的Web應用不僅包括靜態和動態頁面的顯示，還應包括數據庫服務器提供的數據服務，有人把Web服務看作是運行在某個互聯網上服務器的應用程序，它的功能是向申請服務的用戶提供信息。

本系統所應用的煤礦單位本身已經具備較為完善的企業內部網絡，只是并沒有形成統一個接口來整合各個單元的監控設備，因此，在本系統中，各級的設備監測到的數據信息，都是通過OPC/FTP協議將數據與文件向上一級匯總，本系統的使用對象是煤礦生產，具有難度大，危險高的特點，所以在網絡接口的設計上最重要的是保證數據傳輸的實時與可靠，系統的網絡結構如圖1所示。

4 系統數據庫設計

Web集成系統操作的數據對象是煤礦生產所產生的各類數據，不僅數據量龐大，而且數據類型復雜，如果沒有一個好的數據庫管理系統，則會極大的限制系統的運行效率，無法達到系統的設計目標。本系統設計時在對數據庫選擇時，首要考慮的是其并發數據的吞吐量、功能是否全面、是否具有較高的兼容性、對數據的安全性有無保證，煤礦企業對數據的要求較為嚴格，同時也對數據庫提出了較為嚴格的要求：

（1）作為數據庫服務器，首先應能夠準確高效的存儲數據，由于煤礦現場設備復雜，數據庫的存儲接口應能跨硬件，同時與多個操作系統相兼容；由于煤礦生產具有流水線的特點，數據庫必須具有較高的穩定性和可靠性。

（2）煤礦生產的數據是企業的機密，不同權限的用戶應只能訪問符合身份的數據，這就要求數據庫具有用戶管理功能。

（3）煤礦生產的數據量龐大，如果不及時備份與清理，會嚴重影響監測系統的性能，而且在監測中心機組出現突發性災難后，數據庫能及時恢復所需的數據，這在選擇數據庫功能時非常重要。

本系統的數據庫內存儲的是煤礦企業日常生產的各類信息，數據的安全性非常重要，本文不考慮突發性與人為性的數據丟失，僅從數據庫本身提供的安全功能來討論如何保證數據庫的安全：

（1）數據庫驗證。用戶每次與數據庫進行連接都必須提供用戶名與密碼，由數據庫進行身份鑒別，沒有訪問權限的用戶無法對數據庫內的數據進行訪問，同時，不同權限的用戶所訪問數據庫的內容是不同的，具體用戶權限由管理員分配，只有具有權限的用戶才能對數據庫中的數據進行修改，這樣做可以合理安排數據的使用對象，同時減少數據被誤修改的可能性。

（2）數據庫日志。本系統使用SQL Server數據庫，只要將實例屬性中“安全性”的審核級別設為“全部”，數據庫管理系統就能對每一次的數據庫訪問請求進行記錄，形成日志報表，管理員可以通過日志分析來確定一段之間內數據庫的訪問者，或是通過日志查找數據庫的權限漏洞。

（3）數據庫備份。煤礦生產數據量龐大，如果產生的數據一直存儲于數據庫中，會影響數據庫服務器的運行效率，通過數據庫中數據的定期備份操作可以有效的解決這類問題，備份的數據通常存放于更為安全的地方，同時精簡當前數據庫的容量，降低突發性災難對系統的影響。

（4）操作系統防火墻。為防止煤礦企業數據外流，企業可在監控中心安裝防火墻來阻止外部入侵，通常數據庫連接通過TCP的1433和UDP的1434端口，管理員可以通過配置監測針對這兩個端口的數據流，達到保證安全的目的。

5 結語

本系統有效的整合煤礦生產現場的各類復雜、異構的信息，并通過Web平臺實時的監測生產設備參數信息，對超限參數進行報警，能夠通過曲線和報表的形式反映設備的實時和歷史信息，具有一定的安全保障功能。系統為用戶提供信息查詢的Web接口，較好的解決了煤礦企業信息孤島的問題，在實際使用中具有以下良好的性能。

參考文獻：

[1]胡建明.三維礦山數字化軟件的應用和發展方向[J].金屬礦山，2008：97-99.

[2]李育泉.礦山數字化技術及其在杜兒坪礦的應用[J].科技情報開發經濟，2009：97-114.

基金項目：江蘇省自然科學基金資助項目。項目名稱：煤礦井下無線救援網絡通信質量及調度算法研究。編號（BK20150193）

作者簡介：景旭東（1983-），男，陜西白水人，碩士研究生，工程師，主要研究方向：煤礦自動化。