基于大數據的礦山機電設備智能監控系統

楊 毅

（河南牧業經濟學院 信息工程學院，河南 鄭州 450018）

大數據是一種數據處理和分析技術，最初是為了解決分布式網絡中大量數據的儲存和處理問題，由于其具有高精準、高效率的數據分析優點，已經被廣泛應用到各個領域中[1]。將大數據技術與礦山機電設備智能監控相結合，設計一個基于大數據的礦山機電設備智能監控系統，為礦山機電設備提供良好的運行保障。

1 基于大數據的礦山機電設備智能監控系統設計

（1）系統硬件設計。基于大數據的礦山機電設備智能監控系統的硬件設備主要是由無線傳感器、中央處理器和巷道讀卡器組成。根據系統對中央處理器數據傳輸率高、數據處理效率快的設計需求，選用LY公司生產的Atmeler中央處理器，該處理器具有PIC的優點，同時其外部接口具有良好的擴展性，在執行系統指令時主要采用單周期，并且能提供多種電源接口和多個OI口，在對無線傳感器數據獲取時能與系統其它硬件設備的串行外圍接口進行配合，實現快速接收數據這一功能。

礦山機電設備智能監測對讀卡器的設計要求是蓄電能力強，所以此次系統設計采用Neasd型號的讀卡器，該讀卡器內置NY2012芯片，具有超常待機能力和數據讀取能力[2]。

礦山機電設備在作業過程中出現的故障大體分為電氣故障和機械故障兩大類，其中電氣故障：當礦山供電電壓不穩定和電機頻繁的啟動時，會導致主電機電纜接地事故；機電設備控制線插頭虛接會出現皮帶機卡頓故障；智能電話盤線設備的電線虛接會出現機電設備皮帶停止運行故障；變頻器通訊地址沖突會出現皮帶機變頻故障；油泵機電絕緣繞組損壞會出現油泵電機燒壞故障等。根據以上對礦山機電設備故障的分析，此次在對無線傳感器的設計上采取“一對一”的形式，在系統的監控范圍內，根據機電設備的運行特征布置不同的無線傳感，其中有溫度傳感器、速度傳感器、電流電壓傳感器、振動傳感器、檢測傳感器、壓力傳感器。下表為無線傳感器具體設計。

表1 無線傳感器監測內容

下表為系統無線傳感器具體布置設計。

表2 無線傳感器具體布置設計

（2）系統軟件設計。在完成了系統硬件設計的基礎上，對系統軟件進行設計。由于此次設計的系統在運行過程中需要對大量的礦山機電設備運行數據進行分析，以此才能實現系統智能監控的功能，所以強大的數據分析能力是此次系統開發的關鍵。在礦山機電設備監控中，基于大數據的云計算和信息融合技術是整個系統的關鍵之處。當中央處理器接收到無線傳感器和讀卡器傳輸過來的機電設備運行數據之后，首先通過信息融合技術對數據進行綜合分類處理，使所有的數據達成一致的、具有全面性和綜合性的解釋和描述，保證每個傳感器和讀卡器信息的可用性。云計算技術具體分析如下：

云計算通過因子分析算法對融合后的數據進行分析計算，該算法在實際應用中簡單有效，尤其是對于機電設備運行數據的計算分析，其計算公式為：

公式（1）中，R(G)為設備狀態，根據計算結果會出現正常、非正常兩種；Pe為設備出現故障的幾率；G為設備標準運行參數，e為設備實際運行參數，qR為設備未出現故障幾率。當R(G)≥0時，說明礦山機電設備處于正常運行狀態；當R(G)＜0時，說明礦山機電設備出現故障，具體出現故障的設備位置是由計算數據來源決定，以此實現了基于大數據的礦山機電設備智能監控系統設計。

2 實驗

（1）實驗準備。此次實驗一共分為5組，對兩種系統采用相同的礦山機電設備，其中包括一臺礦井提升機、兩臺空壓機、兩個水泵、一臺通風機、一臺滾筒采礦機、兩個液壓支架、兩臺傳送機。每組實驗兩種系統對礦山機電設備智能監控10min，以監控結果的精準度作為實驗結果。

（2）結果分析。將傳統系統用系統1表示，將基于大數據的礦山機電設備智能監控系統用系統2表示，下表為此次實驗兩種系統精準度對比。

表3 兩種系統監控精準度

從上表可以看出，此次設計的系統精準度基本都在94%以上，相對來說第三組精準度略低，其他四組精準度都超過95%；而傳統系統五組精準度最高僅為84.65%，最低精準度達到79.54%，五次實驗結果精準度都未超過90%。實驗證明此次設計的系統具有較高的精準度。

3 結語

大數據技術在礦山機電設備智能監控系統中的應用，提高了系統的監控效果，為礦山機電設備提供了良好的運行保障。由于研究時間和個人能力有限，對于基于大數據的礦山機電設備智能監控系統尚處于研發階段，缺乏實際應用，所以還需要在實際應用中對系統存在的不足之處進行改善，以此提高系統對礦山機電設備監控的應用價值。