大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)在智能化煤礦中的應(yīng)用與發(fā)展

趙金政 顧云

摘要：近些年以來，在智能化煤礦領(lǐng)域中，國(guó)內(nèi)外都針對(duì)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用展開了研究，但卻只是單純停留在初級(jí)水平。目前，在智能化煤礦領(lǐng)域中對(duì)大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高效應(yīng)用是一項(xiàng)長(zhǎng)期且困難的任務(wù)。本文主要在智能化煤礦中針對(duì)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展進(jìn)行研究，然后基于此，分析了一系列應(yīng)用情況，以供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);技術(shù);智能化煤礦;應(yīng)用;發(fā)展

前言：煤礦開展智能化建設(shè)的主要目的，就是針對(duì)煤礦開采的諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行合理優(yōu)化，其中包括勘察、挖掘、運(yùn)輸、供水、排水、加工、調(diào)度等諸多環(huán)節(jié)的完美配合，才能促進(jìn)開采工作的順利完成。因此，在智能化煤礦的建設(shè)中對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以針對(duì)開采環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析、獲取、協(xié)調(diào)，還可以針對(duì)礦井展開監(jiān)控，不僅可以對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析，也能夠?yàn)槊旱V未來的可持續(xù)發(fā)展奠定一個(gè)有利基礎(chǔ)。

1?智能化煤礦平臺(tái)的大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 智能化煤礦收集以及標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是系統(tǒng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，在橫向?qū)崿F(xiàn)共享、縱向?qū)崿F(xiàn)貫通的一個(gè)前提，對(duì)于智能煤礦中所應(yīng)用到的信息聯(lián)動(dòng)、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)共享會(huì)起到直接影響，也是展開大數(shù)據(jù)分析的一個(gè)基礎(chǔ)。

1.2 大數(shù)據(jù)平臺(tái)中的關(guān)鍵軟件技術(shù)

1.2.1 計(jì)算復(fù)雜指標(biāo)的增量

煤礦在開采環(huán)節(jié)包含：平均值、求和、計(jì)數(shù)等諸多層面的計(jì)算，其中包含：狀態(tài)查詢、指標(biāo)等簡(jiǎn)單的計(jì)算，還有傳感器數(shù)據(jù)在融合決策時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差、方差等復(fù)雜性的計(jì)算，也有多次、長(zhǎng)時(shí)間、多維度的重新計(jì)算等，上述計(jì)算都會(huì)對(duì)資源造成較大程度的占用。

1.2.2 以分布式內(nèi)存為基礎(chǔ)的并行計(jì)算

煤礦實(shí)際開采環(huán)節(jié)以各類傳感器為基礎(chǔ)的信息融合，在儲(chǔ)存策略方面會(huì)對(duì)內(nèi)存造成較大影響，如果數(shù)據(jù)調(diào)度時(shí)沒有科學(xué)合理的方案，會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存在應(yīng)用效率方面造成不利影響。

1.3 大數(shù)據(jù)平臺(tái)中的關(guān)鍵服務(wù)器技術(shù)

1.3.1 搭建集群的節(jié)點(diǎn)數(shù)

煤礦開采時(shí)的環(huán)境相對(duì)比較分散、對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高、數(shù)據(jù)來源復(fù)雜程度高，我國(guó)的煤炭開采經(jīng)過多年以來的發(fā)展，如今已經(jīng)邁入信息化趨勢(shì)，而且在硬件層面積累了諸多設(shè)施，所以此平臺(tái)擬構(gòu)建成一個(gè)分布式的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。因?yàn)樵瓉淼乃蟹?wù)器在工作時(shí)都具備獨(dú)立性，為了針對(duì)所有數(shù)據(jù)展開集中統(tǒng)一的處理，就需要針對(duì)原本獨(dú)立工作的所有服務(wù)器進(jìn)行集中形成一個(gè)集群。在集群中針對(duì)所有服務(wù)器而言，每個(gè)服務(wù)器都是節(jié)點(diǎn)，在對(duì)服務(wù)器進(jìn)行選取時(shí)，需要按照目前集群中煤炭精準(zhǔn)開采業(yè)務(wù)，應(yīng)用最多的一個(gè)場(chǎng)景來確定。其中節(jié)點(diǎn)越多，集群在運(yùn)行時(shí)的性能也就越好，但所需要的經(jīng)濟(jì)成本也更高。每個(gè)服務(wù)器集群中所需服務(wù)器數(shù)量不低于4臺(tái)，主要功能就是針對(duì)煤礦開采環(huán)節(jié)中的所有數(shù)據(jù)，在分布狀況以及平臺(tái)運(yùn)行工作中的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行合理記錄;在突發(fā)情況下針對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)備份恢復(fù);對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存;記載服務(wù)器軟件在應(yīng)用環(huán)節(jié)的日志。煤礦開采環(huán)節(jié)目前應(yīng)用的信息化系統(tǒng)中都有服務(wù)器配置，因此可以將此類服務(wù)器進(jìn)行集群，能夠有效降低投資成本，提升經(jīng)濟(jì)層面的效益。

1.3.2 選取服務(wù)器集群時(shí)的環(huán)境

按照服務(wù)器的實(shí)際用處，對(duì)服務(wù)器網(wǎng)卡CPU內(nèi)存進(jìn)行合理配置。首先對(duì)服務(wù)器內(nèi)存進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算，其是針對(duì)服務(wù)器CPU進(jìn)行合理選擇[1]。

2?智能化煤礦中對(duì)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

2.1 動(dòng)態(tài)性的識(shí)別礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息波動(dòng)

大數(shù)據(jù)體系架構(gòu)中包含諸多層次，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源層可以針對(duì)礦井空間監(jiān)測(cè)中獲取的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，其中包含：1防3通數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)的參數(shù)、礦井供電運(yùn)行的數(shù)據(jù)、工程測(cè)量數(shù)據(jù)、工作面礦壓數(shù)據(jù)、井下水文數(shù)據(jù)等。大數(shù)據(jù)平臺(tái)能夠按照各項(xiàng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化展開實(shí)時(shí)預(yù)警，還能夠按照數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，對(duì)于未來數(shù)據(jù)有可能發(fā)生的變動(dòng)進(jìn)行預(yù)判，并將其通過圖像的方式進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

2.2 為智能化煤礦安全生產(chǎn)提供科學(xué)合理的指導(dǎo)依據(jù)

智能化煤礦在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)監(jiān)控裝置系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，主要應(yīng)用大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)、GIS技術(shù)等作為主要基礎(chǔ)，此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以主要用來截取監(jiān)測(cè)圖片，保證有關(guān)工作人員能夠通過動(dòng)態(tài)結(jié)論圖，從而對(duì)于礦井中有可能存在安全隱患的位置進(jìn)行合理預(yù)判。其中，大數(shù)據(jù)平臺(tái)中的服務(wù)層，其基本功能主要就是對(duì)大數(shù)據(jù)算法進(jìn)行合理提供，通過大數(shù)據(jù)模型的形式，對(duì)各項(xiàng)科學(xué)決策起到支撐效果，防止煤礦生產(chǎn)監(jiān)管環(huán)節(jié)的各項(xiàng)決定出現(xiàn)失誤現(xiàn)象。

煤礦工作人員針對(duì)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)設(shè)備所提供的礦井空間內(nèi)部監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行全方位的匯總，并科學(xué)的評(píng)估出煤礦中的安全隱患。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)不僅可以對(duì)礦井空間內(nèi)部的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的診斷，還可以對(duì)數(shù)據(jù)展開全方位的管理，通過自動(dòng)化的控制以及診斷技術(shù)，讓檢測(cè)結(jié)論在精準(zhǔn)性方面得到合理保證。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)針對(duì)用戶所提供的信息數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行分析、儲(chǔ)存，在經(jīng)過處理之后，可以分析煤礦出現(xiàn)安全隱患的根本原因[2]。

2.3 科學(xué)避免煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生安全事故

礦井在安全層面出現(xiàn)事故的最主要原因就是煤礦企業(yè)人員對(duì)于礦井中的安全隱患沒有予以足夠的重視，日常疏忽監(jiān)督管理，從而對(duì)礦井作業(yè)人員在生命安全方面造成危險(xiǎn)。所以，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)針對(duì)礦井的安全環(huán)境展開全方位監(jiān)測(cè)，并通過動(dòng)態(tài)評(píng)估手段，科學(xué)評(píng)判礦井事故可能發(fā)生的后果，然后對(duì)其做出有針對(duì)性的預(yù)防。

礦井大數(shù)據(jù)平臺(tái)中擁有自動(dòng)化控制的采煤工作面，還擁有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及反饋的大數(shù)據(jù)裝備，保證煤礦管理人員可以通過基站監(jiān)測(cè)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表、智能傳感器、智能攝像頭等諸多形式，針對(duì)礦井在生產(chǎn)層面展開智能化的決策控制，從而保證礦井作業(yè)人員的生命安全。

2.4 在遠(yuǎn)程對(duì)礦井實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制

大數(shù)據(jù)平臺(tái)不僅僅是可以針對(duì)礦井空間中的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控以及采集，從而對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警以及消除，而且通過應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)、先進(jìn)科學(xué)信息技術(shù)，能夠針對(duì)采掘工作面的管理、運(yùn)輸、排風(fēng)、排水、供電等，在地面實(shí)行遠(yuǎn)程的集中自動(dòng)化監(jiān)控以及控制，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、云組態(tài)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等諸多技術(shù)，讓管理、生產(chǎn)、安全等實(shí)現(xiàn)全方位的信息化、自動(dòng)化，從而在管理方面形成一個(gè)集中的信息化數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，為智能化礦井的建設(shè)能夠提供一個(gè)有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)也能更好的提高礦井工作的效率[3]。

3 大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)未來在智能化煤礦中的應(yīng)用展望

目前，大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)在智能化煤礦領(lǐng)域中的應(yīng)用，經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，雖然還沒有形成較為科學(xué)、完善的應(yīng)用案例，但是在發(fā)展層面出現(xiàn)的不同形式數(shù)據(jù)資源、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也為大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能化煤礦的發(fā)展層面，奠定了一個(gè)夯實(shí)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)技術(shù)主要是在智能化煤礦領(lǐng)域中的經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)執(zhí)行、安全管理等諸多領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用。在此類領(lǐng)域中針對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)展開綜合應(yīng)用，能夠促進(jìn)智能化煤礦在未來實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展，相信在不久的將來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦智能化領(lǐng)域中的應(yīng)用一定會(huì)逐漸走向成熟。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，隨著數(shù)字化礦山的初步發(fā)展，其智能化程度逐漸提高，智能化煤礦的構(gòu)建屬于大勢(shì)所趨。現(xiàn)階段，大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)不斷應(yīng)用到智能化煤礦開采的諸多環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對(duì)智能化煤礦開采環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，減少經(jīng)濟(jì)成本，降低安全問題發(fā)生的概率，提高煤礦開采工作的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡青松、張赫男、李世銀等.基于大數(shù)據(jù)與AI驅(qū)動(dòng)的智能煤礦目標(biāo)位置服務(wù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2020，（08）：135.

[2]毛善君，劉孝孔，雷小鋒，等.智能礦井安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)集成分析平臺(tái)及其應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，（12）：176.

[3]劉保進(jìn).大數(shù)據(jù)技術(shù)及其在煤礦安全管理中的應(yīng)用探討[J].山東煤炭科技，2017（10）：174.

第一作者簡(jiǎn)介：趙金政，1990.06，男，漢，籍貫：江蘇省，職務(wù)職稱：技術(shù)支持工程師，學(xué)歷：本科，單位：天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司，研究方向：智能礦山與大數(shù)據(jù)，單位所在省市及郵編：江蘇省常州市，21300

第二作者：顧云，江蘇筑森建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇省常州市，21300