煤礦集成數(shù)字化平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)分析設(shè)計(jì)

景旭東+肖碩

摘 要：近年來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了較快發(fā)展，已經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)中普及最快的技術(shù)之一，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)可以有效地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的高效、實(shí)時(shí)能力，快捷方便的完成諸如遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制或故障報(bào)警等任務(wù)，對(duì)于提高整個(gè)煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力、處理部門的工作效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都有著非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：煤礦信息系統(tǒng)；Web應(yīng)用；B/S模式；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

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

1 引言

煤礦企業(yè)的采集監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦開采行業(yè)有著廣泛的關(guān)注，煤礦的生產(chǎn)采集過(guò)程是煤礦行業(yè)乃至后繼產(chǎn)品生產(chǎn)的最重要環(huán)節(jié)，無(wú)論是對(duì)大型煤礦企業(yè)，還是中小型煤礦來(lái)說(shuō)，采集過(guò)程的控制直接影響企業(yè)的生產(chǎn)業(yè)績(jī)，是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的有力保證。雖然隨著企業(yè)規(guī)模的不同對(duì)采集控制的程度要求也不同，但監(jiān)控系統(tǒng)的高可靠性、較少維護(hù)性以及跨硬件的高兼容性已成為大中小煤礦企業(yè)所追求的共同目標(biāo)。

2 綜合數(shù)字化平臺(tái)的B/S模式

Web技術(shù)為煤礦企業(yè)的這種需求提供了一種可以在不同體系結(jié)構(gòu)下，為網(wǎng)站之間提供應(yīng)用接口服務(wù)、傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)方案。Web服務(wù)技術(shù)的目的是透明化現(xiàn)場(chǎng)各種異構(gòu)平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上搭建一個(gè)通用的、與平臺(tái)和語(yǔ)言無(wú)關(guān)的邏輯運(yùn)算與數(shù)據(jù)傳輸層，使得運(yùn)行于不同平臺(tái)的應(yīng)用軟件能夠依靠該層實(shí)現(xiàn)彼此的連接與數(shù)據(jù)交換，它通過(guò)采用HTTP超文本傳輸協(xié)議、簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議和可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言等技術(shù)，將相互獨(dú)立的站間服務(wù)組成分布的、自動(dòng)與智能的網(wǎng)絡(luò)，它可以有效的利用己有的網(wǎng)絡(luò)和開發(fā)資源進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。

3 綜合數(shù)字化平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

本文所采用的Web應(yīng)用不僅包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)頁(yè)面的顯示，還應(yīng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，有人把Web服務(wù)看作是運(yùn)行在某個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上服務(wù)器的應(yīng)用程序，它的功能是向申請(qǐng)服務(wù)的用戶提供信息。

本系統(tǒng)所應(yīng)用的煤礦單位本身已經(jīng)具備較為完善的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，只是并沒(méi)有形成統(tǒng)一個(gè)接口來(lái)整合各個(gè)單元的監(jiān)控設(shè)備，因此，在本系統(tǒng)中，各級(jí)的設(shè)備監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息，都是通過(guò)OPC/FTP協(xié)議將數(shù)據(jù)與文件向上一級(jí)匯總，本系統(tǒng)的使用對(duì)象是煤礦生產(chǎn)，具有難度大，危險(xiǎn)高的特點(diǎn)，所以在網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計(jì)上最重要的是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)與可靠，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

Web集成系統(tǒng)操作的數(shù)據(jù)對(duì)象是煤礦生產(chǎn)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，不僅數(shù)據(jù)量龐大，而且數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，如果沒(méi)有一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，則會(huì)極大的限制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，無(wú)法達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)選擇時(shí)，首要考慮的是其并發(fā)數(shù)據(jù)的吞吐量、功能是否全面、是否具有較高的兼容性、對(duì)數(shù)據(jù)的安全性有無(wú)保證，煤礦企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的要求較為嚴(yán)格，同時(shí)也對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)提出了較為嚴(yán)格的要求：

（1）作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，首先應(yīng)能夠準(zhǔn)確高效的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，由于煤礦現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備復(fù)雜，數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)接口應(yīng)能跨硬件，同時(shí)與多個(gè)操作系統(tǒng)相兼容；由于煤礦生產(chǎn)具有流水線的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)必須具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）煤礦生產(chǎn)的數(shù)據(jù)是企業(yè)的機(jī)密，不同權(quán)限的用戶應(yīng)只能訪問(wèn)符合身份的數(shù)據(jù)，這就要求數(shù)據(jù)庫(kù)具有用戶管理功能。

（3）煤礦生產(chǎn)的數(shù)據(jù)量龐大，如果不及時(shí)備份與清理，會(huì)嚴(yán)重影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能，而且在監(jiān)測(cè)中心機(jī)組出現(xiàn)突發(fā)性災(zāi)難后，數(shù)據(jù)庫(kù)能及時(shí)恢復(fù)所需的數(shù)據(jù)，這在選擇數(shù)據(jù)庫(kù)功能時(shí)非常重要。

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的是煤礦企業(yè)日常生產(chǎn)的各類信息，數(shù)據(jù)的安全性非常重要，本文不考慮突發(fā)性與人為性的數(shù)據(jù)丟失，僅從數(shù)據(jù)庫(kù)本身提供的安全功能來(lái)討論如何保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全：

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)驗(yàn)證。用戶每次與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接都必須提供用戶名與密碼，由數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行身份鑒別，沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限的用戶無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)，同時(shí)，不同權(quán)限的用戶所訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容是不同的，具體用戶權(quán)限由管理員分配，只有具有權(quán)限的用戶才能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，這樣做可以合理安排數(shù)據(jù)的使用對(duì)象，同時(shí)減少數(shù)據(jù)被誤修改的可能性。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)日志。本系統(tǒng)使用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，只要將實(shí)例屬性中“安全性”的審核級(jí)別設(shè)為“全部”，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)就能對(duì)每一次的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行記錄，形成日志報(bào)表，管理員可以通過(guò)日志分析來(lái)確定一段之間內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)者，或是通過(guò)日志查找數(shù)據(jù)庫(kù)的權(quán)限漏洞。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)備份。煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)量龐大，如果產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一直存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，會(huì)影響數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的運(yùn)行效率，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的定期備份操作可以有效的解決這類問(wèn)題，備份的數(shù)據(jù)通常存放于更為安全的地方，同時(shí)精簡(jiǎn)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的容量，降低突發(fā)性災(zāi)難對(duì)系統(tǒng)的影響。

（4）操作系統(tǒng)防火墻。為防止煤礦企業(yè)數(shù)據(jù)外流，企業(yè)可在監(jiān)控中心安裝防火墻來(lái)阻止外部入侵，通常數(shù)據(jù)庫(kù)連接通過(guò)TCP的1433和UDP的1434端口，管理員可以通過(guò)配置監(jiān)測(cè)針對(duì)這兩個(gè)端口的數(shù)據(jù)流，達(dá)到保證安全的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)有效的整合煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各類復(fù)雜、異構(gòu)的信息，并通過(guò)Web平臺(tái)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)信息，對(duì)超限參數(shù)進(jìn)行報(bào)警，能夠通過(guò)曲線和報(bào)表的形式反映設(shè)備的實(shí)時(shí)和歷史信息，具有一定的安全保障功能。系統(tǒng)為用戶提供信息查詢的Web接口，較好的解決了煤礦企業(yè)信息孤島的問(wèn)題，在實(shí)際使用中具有以下良好的性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡建明.三維礦山數(shù)字化軟件的應(yīng)用和發(fā)展方向[J].金屬礦山，2008：97-99.

[2]李育泉.礦山數(shù)字化技術(shù)及其在杜兒坪礦的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開發(fā)經(jīng)濟(jì)，2009：97-114.

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目。項(xiàng)目名稱：煤礦井下無(wú)線救援網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量及調(diào)度算法研究。編號(hào)（BK20150193）

作者簡(jiǎn)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(dòng)化。