基于云計(jì)算的礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姜 琳，孫 超，付恩三

(應(yīng)急管理部信息研究院，北京市朝陽區(qū)，100029)

0 引言

礦用設(shè)備是煤礦生產(chǎn)體系中的重要根基[1]。由于煤礦現(xiàn)有設(shè)備的多樣性及復(fù)雜性，礦用設(shè)備的信息管理成為了礦山工作中較為繁瑣的事務(wù)。礦用設(shè)備信息中隱藏了設(shè)備的重要工況信息，如何從采集的信息中挖掘礦用設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)信息[2-3]、保證礦用設(shè)備生命周期內(nèi)的高效穩(wěn)定運(yùn)行、降低礦用設(shè)備事故發(fā)生概率、完善礦用設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控理論、優(yōu)化礦用設(shè)備檢修周期，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要的理論意義與實(shí)踐價(jià)值。同時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至省級(jí)政府端監(jiān)管監(jiān)察大數(shù)據(jù)采集聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，成為省級(jí)政府端礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)的重要組成部分。

眾多學(xué)者及專家在礦用設(shè)備信息化領(lǐng)域進(jìn)行了探索與研究，并取得了一定的成果。柴艷莉等[4]研究人員從煤礦設(shè)備管理現(xiàn)狀出發(fā)，以WebGIS為基礎(chǔ)，構(gòu)建了礦用設(shè)備信息管理框架，并對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的空間流轉(zhuǎn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹；任傳成[5]針對(duì)礦用設(shè)備中的檢測(cè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)礦用設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)信息進(jìn)行了信息化構(gòu)建及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；劉勇等[6]研究人員設(shè)計(jì)了以SuperMap為技術(shù)核心的煤礦設(shè)備信息系統(tǒng)，為礦用設(shè)備數(shù)據(jù)分析奠定了基礎(chǔ)；趙淑芳等[7]研究人員為實(shí)現(xiàn)礦用設(shè)備的動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理，研發(fā)了基于Web的礦用設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦用設(shè)備信息的動(dòng)態(tài)追蹤。但由于現(xiàn)有礦用設(shè)備的信息量劇增，以往的礦用設(shè)備信息管理系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)有數(shù)據(jù)量及省級(jí)政府端監(jiān)管監(jiān)察大數(shù)據(jù)采集聯(lián)網(wǎng)的具體要求。

基于以上考慮，本文在充分分析礦用設(shè)備信息的基礎(chǔ)之上，以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，以煤礦“一張圖”為理論指導(dǎo)，對(duì)礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)及功能模塊研發(fā)，以期為煤礦設(shè)備信息化管理提供一個(gè)新的發(fā)展思路。

1 礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)架構(gòu)體系

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為煤礦端和省級(jí)政府端，系統(tǒng)總體架構(gòu)以煤礦企業(yè)為核心，圍繞對(duì)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)監(jiān)察、執(zhí)法和服務(wù)的全過程，構(gòu)建以煤礦企業(yè)為統(tǒng)一數(shù)據(jù)視圖的大數(shù)據(jù)監(jiān)察平臺(tái)，同時(shí)，按照省級(jí)政府端監(jiān)管監(jiān)察部門業(yè)務(wù)建設(shè)框架要求，創(chuàng)新監(jiān)察模式、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、規(guī)范基層監(jiān)察執(zhí)法，建立依托以煤礦瓦斯、井下作業(yè)人員、工業(yè)視頻和重大礦用設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、執(zhí)法統(tǒng)計(jì)等信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與監(jiān)察平臺(tái)的高效安全生產(chǎn)保障能力與體系。礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

煤礦端主要包含煤礦各感知數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源池建設(shè)、設(shè)備信息管理、聯(lián)網(wǎng)分析、礦用設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析和煤礦安全大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用功能模塊，礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)豐富了煤礦感知數(shù)據(jù)資源采集種類，為礦用監(jiān)察業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)源，為監(jiān)測(cè)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)督管理、精準(zhǔn)執(zhí)法、應(yīng)急響應(yīng)、事故調(diào)查和綜合保障等業(yè)務(wù)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。

省級(jí)政府端按照相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集細(xì)則，從煤礦前置采集系統(tǒng)接入煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)、煤礦工業(yè)視頻系統(tǒng)、沖擊地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和礦用重大設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，前置采集系統(tǒng)支持消息隊(duì)列和文件傳輸這2種數(shù)據(jù)接入方式。同時(shí)，在煤礦端也支持?jǐn)?shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)質(zhì)量、運(yùn)維監(jiān)控和配置管理等功能。煤礦端采集到的數(shù)據(jù)通過省級(jí)政府端建設(shè)的消息隊(duì)列接口服務(wù)上傳。省級(jí)政府端系統(tǒng)部署在云提供的IaaS平臺(tái)之上，建設(shè)煤礦感知數(shù)據(jù)庫(kù)(原始庫(kù)、主題庫(kù))、應(yīng)用支撐平臺(tái)(大數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)和數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái))以及礦用設(shè)備監(jiān)察管理應(yīng)用系統(tǒng)，依托云上大數(shù)據(jù)平臺(tái)和人工智能平臺(tái)，向各級(jí)監(jiān)管監(jiān)察部門和煤礦等用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化展示。

1.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)按照分層設(shè)計(jì)、上下支撐的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，自下而上分別包括基礎(chǔ)設(shè)施層、基礎(chǔ)資源層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層、用戶展現(xiàn)層。兩翼體系包括運(yùn)維保障體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。在技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)管理、安全、基礎(chǔ)環(huán)境等要素。礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

(1)基礎(chǔ)設(shè)施層?；A(chǔ)設(shè)施層主要包括大量的硬件資源(物理主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、安全設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、采集設(shè)備等)、系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用中間件等)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(電子政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、3G/4G)和圖像接入、監(jiān)測(cè)視察等基礎(chǔ)性工程。

(2)基礎(chǔ)資源層。基礎(chǔ)資源層將匯聚支撐云計(jì)算上層服務(wù)的各種物理設(shè)備，通過虛擬化相應(yīng)技術(shù)形成動(dòng)態(tài)邏輯資源池，并對(duì)邏輯資源池的各種資源進(jìn)行管理(包括資源調(diào)度、存儲(chǔ)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、用戶管理等)。

(3)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層利用數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)對(duì)礦井的主通風(fēng)機(jī)、主副井提升、主排水、供電設(shè)備等大型機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)及瓦斯抽采、煤礦自燃發(fā)火、水文、沖擊地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及井工煤礦安全監(jiān)控、井下人員定位等數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，并利用專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯集。對(duì)采集的相關(guān)信息資源進(jìn)行有效整合，并統(tǒng)一存入數(shù)據(jù)中心對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

(4)應(yīng)用支撐層。應(yīng)用支撐層綜合利用包括大數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)的數(shù)據(jù)分析服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、Web服務(wù)等組件，對(duì)外提供基礎(chǔ)應(yīng)用支撐服務(wù)。

(5)應(yīng)用層。應(yīng)用層對(duì)外主要提供設(shè)備基礎(chǔ)信息管理、主提升設(shè)備聯(lián)網(wǎng)分析、主排水設(shè)備聯(lián)網(wǎng)分析、主通風(fēng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)分析、供電設(shè)備聯(lián)網(wǎng)分析、煤礦自燃發(fā)火監(jiān)測(cè)、水文監(jiān)測(cè)、沖擊地壓監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)分析、智能終端APP、煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)分析等相關(guān)可視化服務(wù)，提供圖表、關(guān)聯(lián)圖譜等多種表現(xiàn)形式，支持調(diào)度大屏、計(jì)算機(jī)終端、移動(dòng)便攜智能終端信息同步。

(6)本項(xiàng)目所有標(biāo)準(zhǔn)遵循或參照國(guó)家頂層設(shè)計(jì)所制定的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，其主要包括總體標(biāo)準(zhǔn)、信息資源標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用支撐標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度與實(shí)際需要，可根據(jù)相關(guān)行業(yè)規(guī)范與工程經(jīng)驗(yàn)制定相關(guān)數(shù)據(jù)交換協(xié)議與規(guī)范。本項(xiàng)目相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系在遵循參照國(guó)家相關(guān)要求基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)重大機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和各類監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集上傳。

2 礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)功能分析

礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)功能模塊分為礦端和省級(jí)政府端兩級(jí)應(yīng)用，本文重點(diǎn)介紹礦端應(yīng)用功能。

2.1 基礎(chǔ)信息管理子系統(tǒng)

基礎(chǔ)信息管理主要針對(duì)礦用產(chǎn)品相關(guān)設(shè)備的型號(hào)、種類、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家、安標(biāo)防爆、設(shè)備圖片、設(shè)備安裝信息等基本信息進(jìn)行管理，對(duì)設(shè)備從入井使用到報(bào)廢的全生命周期進(jìn)行管控。基礎(chǔ)信息管理子系統(tǒng)主要功能包括設(shè)備目錄管理、安標(biāo)信息管理、檔案管理、禁止淘汰設(shè)備管理等。

2.1.1設(shè)備目錄管理模塊

該模塊主要實(shí)現(xiàn)煤礦設(shè)備的信息管理，通過將相關(guān)設(shè)備添加或批量導(dǎo)入功能，能夠在界面展現(xiàn)煤礦現(xiàn)有設(shè)備的相關(guān)信息。設(shè)備目錄管理模塊界面如圖3所示。

圖3 設(shè)備目錄管理模塊界面

2.1.2安標(biāo)信息管理模塊

該模塊主要實(shí)現(xiàn)納入國(guó)家安標(biāo)管理的煤礦設(shè)備臺(tái)賬管理統(tǒng)計(jì)、安標(biāo)證書查詢、安標(biāo)報(bào)警等功能，進(jìn)一步規(guī)范煤礦企業(yè)安標(biāo)設(shè)備使用，從源頭把控安全設(shè)備準(zhǔn)入。

2.1.3設(shè)備檔案管理模塊

該模塊根據(jù)礦用設(shè)備目錄，對(duì)各礦在用設(shè)備基本信息進(jìn)行填報(bào)建檔。檔案基礎(chǔ)信息包括設(shè)備名稱、類型、規(guī)劃、主要參數(shù)、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家、報(bào)廢年限、安標(biāo)信息、安標(biāo)有效期、安裝位置、安裝時(shí)間、設(shè)備驗(yàn)收記錄、設(shè)備安裝圖紙、設(shè)備維保規(guī)范等基礎(chǔ)信息。

2.1.4禁止淘汰設(shè)備管理模塊

該模塊對(duì)國(guó)家頒布的《禁止井工煤礦使用設(shè)備及工藝目錄》《淘汰落后安全技術(shù)工藝、設(shè)備目錄》的設(shè)備建立煤礦禁止淘汰設(shè)備目錄數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)淘汰設(shè)備名錄、工藝、淘汰原因、替代產(chǎn)品、淘汰截止日期等關(guān)鍵信息進(jìn)行管理。

2.2 設(shè)備維保管理子系統(tǒng)

設(shè)備維保管理針對(duì)煤礦主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、主排水、抽放泵、供電設(shè)備、主運(yùn)帶式輸送機(jī)等設(shè)備，提供設(shè)備臺(tái)賬管理、重大設(shè)備日常維保管理和重大設(shè)備專項(xiàng)檢測(cè)管理等功能模塊。

2.2.1設(shè)備臺(tái)賬管理模塊

該模塊針對(duì)煤礦主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、主排水、抽放泵、供電設(shè)備、主運(yùn)帶式輸送機(jī)等設(shè)備臺(tái)賬進(jìn)行管理。臺(tái)賬內(nèi)容主要包括設(shè)備名稱、型號(hào)、出廠日期、出廠編號(hào)、使用說明書、煤安證書編號(hào)、生產(chǎn)許可證書、防爆合格證書編號(hào)、產(chǎn)品合格證、檢驗(yàn)報(bào)告及有效期、檢驗(yàn)周期、圖紙資料、生產(chǎn)廠家、廠家聯(lián)系電話、設(shè)備額定參數(shù)、絕緣等級(jí)、大(中)修項(xiàng)目?jī)?nèi)容、維修周期等基礎(chǔ)信息。

2.2.2設(shè)備日常維保模塊

根據(jù)設(shè)備種類不同，建立設(shè)備相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備給油脂標(biāo)準(zhǔn)、維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開展設(shè)備周期性維護(hù)。根據(jù)相應(yīng)維護(hù)周期，該模塊自動(dòng)生成相應(yīng)的工作計(jì)劃于任務(wù)工單，將工單通過網(wǎng)絡(luò)推送給相應(yīng)維護(hù)人員，維護(hù)人員按照規(guī)定時(shí)間、規(guī)定要素、規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)流程對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性維保，并將維保記錄信息實(shí)時(shí)上傳聯(lián)網(wǎng)。設(shè)備日常維保模塊界面如圖4所示。

圖4 設(shè)備日常維保模塊界面

2.2.3設(shè)備點(diǎn)檢計(jì)劃模塊

該模塊引用點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)劃編制，定義檢查部位、檢查內(nèi)容、周期、數(shù)據(jù)類型、判定標(biāo)準(zhǔn)、上下限范圍等屬性。

2.2.4故障維修管理模塊

設(shè)備使用過程中，發(fā)生設(shè)備故障需要維修處理時(shí)，依據(jù)設(shè)備維修規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，煤礦企業(yè)開展設(shè)備維修管理工作，該模塊支持在線填寫設(shè)備維修單據(jù)，包括維修時(shí)間、維修人員、維修過程、維修結(jié)果等信息。該模塊能夠?qū)S修過程、重要參數(shù)、維修結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并支持存檔上傳。

2.2.5設(shè)備維修計(jì)劃模塊

在設(shè)備基本信息中可定義設(shè)備安裝日期和維修周期，如大修、中修和小修周期。根據(jù)這些信息，該模塊自動(dòng)生成維修、保養(yǎng)計(jì)劃，以保障設(shè)備及時(shí)維修和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于設(shè)備大修，需要按照項(xiàng)目管理的流程進(jìn)行管理，該模塊提供對(duì)大修計(jì)劃、費(fèi)用及結(jié)果的記錄，不做詳細(xì)的過程跟蹤。

2.2.6設(shè)備維修記錄模塊

該模塊用于記錄設(shè)備維修操作中的內(nèi)容，包括維修人、維修時(shí)間、維修單位、操作人、日期、維修結(jié)果、費(fèi)用、材料消耗等。維修單位可以是外部單位，也可以是本單位內(nèi)部維修單位。

2.3 檢測(cè)檢驗(yàn)管理子系統(tǒng)

2.3.1臺(tái)賬管理模塊

該模塊對(duì)國(guó)家要求強(qiáng)檢的設(shè)備建立檢測(cè)檢驗(yàn)臺(tái)賬，包括正常、維修、維護(hù)、停用、報(bào)廢等多個(gè)子模塊。臺(tái)賬內(nèi)容包括：設(shè)備名稱、編號(hào)、型號(hào)、類別、安裝使用地點(diǎn)；檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)地點(diǎn)、檢測(cè)周期、檢測(cè)結(jié)果、下次檢測(cè)時(shí)間；檢測(cè)機(jī)構(gòu)名稱、檢測(cè)授權(quán)證書編號(hào)、證書有效期等。該模塊還有新增、修改、刪除、導(dǎo)入、導(dǎo)出、打印二維碼、查看維保信息等功能。

2.3.2查詢模塊

根據(jù)部門權(quán)限的不同，在該模塊輸入設(shè)備名稱、型號(hào)、類別等信息，可以調(diào)出設(shè)備檢測(cè)檢驗(yàn)臺(tái)賬，對(duì)不符合檢測(cè)規(guī)定的通過顏色重點(diǎn)顯示，并進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。查詢模塊界面如圖5所示。

圖5 查詢模塊界面

2.3.3報(bào)警模塊

該模塊主要包括未強(qiáng)檢報(bào)警、超期未檢報(bào)警、資質(zhì)報(bào)警、檢測(cè)結(jié)果異常報(bào)警、強(qiáng)檢預(yù)警等功能，通過條件快速檢索后，還可以導(dǎo)出信息。

2.3.4統(tǒng)計(jì)分析模塊

根據(jù)部門權(quán)限的不同，在該模塊可以按時(shí)間、按檢驗(yàn)單位、按設(shè)備統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)分析出未進(jìn)行檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果異常、故障設(shè)備數(shù)量等信息。

2.3.5運(yùn)行日志模塊

該模塊自動(dòng)生成運(yùn)行日志，與設(shè)備信息管理模塊關(guān)聯(lián)，檢測(cè)數(shù)據(jù)更新后，實(shí)時(shí)推送并記錄日志備查。

2.4 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)分析子系統(tǒng)

重大設(shè)備、安全監(jiān)控、人員定位及工業(yè)視頻聯(lián)網(wǎng)分析是對(duì)當(dāng)前煤礦使用的主要機(jī)電設(shè)備，包括煤礦主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、主排水、安全監(jiān)控、人員定位及工業(yè)視頻等設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)分析，實(shí)時(shí)了解相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、安全監(jiān)控、井下人員及工業(yè)視頻各類告警，并利用多種圖表方式展現(xiàn)多維分析。

2.4.1主通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊

該模塊采集整合礦端已有主通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)。該模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)包括風(fēng)機(jī)電壓、電流、功率、振動(dòng)、溫度、壓力、風(fēng)量等數(shù)據(jù)，并對(duì)通風(fēng)機(jī)型號(hào)、額定功率、額定風(fēng)量、礦井需風(fēng)量、礦井風(fēng)量、礦井負(fù)壓等進(jìn)行管理。主通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析界面如圖6所示。

圖6 主通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊界面

2.4.2提升系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊

該模塊采集整合礦端已有的提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井主提升機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)。該模塊監(jiān)測(cè)主要對(duì)象有電機(jī)、滾筒、減速器、冷卻系統(tǒng)、液壓站、裝卸載液壓站、潤(rùn)滑站等設(shè)備。提升系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析界面如圖7所示。

圖7 提升系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊界面

2.4.3水泵監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊

該模塊采集整合礦端已有水泵監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水泵監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。該模塊監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)包括水泵電機(jī)參數(shù)檢測(cè)(電流、電壓、功率及功率因數(shù))，并對(duì)吸水壓力、排水壓力、流量、運(yùn)行狀態(tài)、溫度、振動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.4.4壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊

該模塊采集整合礦端已有的壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，并對(duì)壓風(fēng)機(jī)、風(fēng)包等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該模塊監(jiān)測(cè)主要對(duì)象及信息包括壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、排氣壓力、排氣溫度等信息。該模塊具備參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、工藝組態(tài)畫面展示及參數(shù)異常告警功能，通過圖形化方式展現(xiàn)風(fēng)機(jī)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

2.4.5安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊

該模塊按照《煤礦安全生產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)備查系統(tǒng)通用技術(shù)要求和數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)》生成安全監(jiān)測(cè)文件，通過消息隊(duì)列接口服務(wù)的方式，上傳至礦端專用前置機(jī)，通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、邏輯校驗(yàn)、報(bào)警識(shí)別，將聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議數(shù)據(jù)上傳到省級(jí)云平臺(tái)并進(jìn)行存儲(chǔ)，由省級(jí)云平臺(tái)對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析和統(tǒng)計(jì)，并將數(shù)據(jù)持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中供Web應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析和展示；同時(shí)，通過大數(shù)據(jù)分析和綜合預(yù)警分析，使監(jiān)管人員能夠全面了解煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息，進(jìn)一步提高監(jiān)管監(jiān)察效率。

2.4.6井下人員定位系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析模塊

該模塊按照《煤礦安全生產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)備查系統(tǒng)通用技術(shù)要求和數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)》生成安全監(jiān)測(cè)文件，通過消息隊(duì)列接口服務(wù)方式，上傳至礦端專用前置機(jī)，通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集約、報(bào)警分析，將數(shù)據(jù)上傳到省級(jí)云平臺(tái)并進(jìn)行存儲(chǔ)，由省級(jí)云平臺(tái)對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析和統(tǒng)計(jì)，并將數(shù)據(jù)持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中供Web應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析和展示，實(shí)現(xiàn)井下人員定位管理、跟班帶班稽核管理、作業(yè)人員巡查管理等功能，使監(jiān)管人員能夠全面了煤礦井下作業(yè)人員的動(dòng)態(tài)信息。

2.4.7煤礦工業(yè)視頻遠(yuǎn)程巡查聯(lián)網(wǎng)模塊

該模塊將煤礦井下井上關(guān)鍵地點(diǎn)視頻數(shù)據(jù)上傳到省級(jí)云平臺(tái)，并提供實(shí)時(shí)視頻遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)管功能，保證各級(jí)監(jiān)管監(jiān)察部門和煤礦企業(yè)可利用系統(tǒng)進(jìn)行視頻實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)察，了解煤礦實(shí)際生產(chǎn)情況和調(diào)度情況，便于直觀掌握煤礦安全生產(chǎn)狀況，保障安全監(jiān)察監(jiān)管的全面性。

3 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算是提升計(jì)算速率、優(yōu)化計(jì)算資源的模式之一，在現(xiàn)有的云服務(wù)條件下，實(shí)現(xiàn)了以數(shù)據(jù)挖掘?yàn)楹诵牡募軜?gòu)體系，從而為建設(shè)數(shù)字礦山以及智慧礦山奠定基礎(chǔ)。傳統(tǒng)模式的云計(jì)算一般包含基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(基礎(chǔ)設(shè)施層)、平臺(tái)即服務(wù)(平臺(tái)層)、軟件即服務(wù)(軟件層)3個(gè)層面，通過構(gòu)建3個(gè)層次的服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速計(jì)算及科學(xué)分析。

基礎(chǔ)設(shè)施層也被稱為資源層，主要為平臺(tái)層和中間件準(zhǔn)備所需要的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，其主要包含虛擬化、分布式存儲(chǔ)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)等幾種技術(shù)；平臺(tái)層也稱為中間層，主要作用是程序的開發(fā)以及設(shè)計(jì)，即為開發(fā)人員提供服務(wù)，主要包含REST、并行處理、分布式緩存等技術(shù)；軟件層也稱為顯示層，主要為軟件的使用人員提供服務(wù)，為用戶提供所需要的內(nèi)容以及服務(wù)體驗(yàn)，主要包含Web頁(yè)面、RIA技術(shù)等。

在基于云計(jì)算的礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)中，基礎(chǔ)設(shè)施層和基礎(chǔ)資源層為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的設(shè)備服務(wù)，包含服務(wù)運(yùn)營(yíng)管理和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理等；平臺(tái)層則主要指應(yīng)用支撐層，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)服務(wù)；軟件層主要指用戶展現(xiàn)層，包括智能終端和門戶網(wǎng)站等服務(wù)。

3.2 大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)模型為核心，對(duì)數(shù)據(jù)中隱含的、潛在的邏輯理論進(jìn)行探究的方法。數(shù)據(jù)挖掘?qū)ο笸ǔ０P(guān)系數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)等，通過構(gòu)建多種數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)聯(lián)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)中的有效信息的提取與分析?，F(xiàn)階段流行的大數(shù)據(jù)計(jì)算通常以分布式計(jì)算為主，通過以Hadoop平臺(tái)為基礎(chǔ)，構(gòu)建Mapreduce計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的流計(jì)算以及批計(jì)算，進(jìn)而對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的預(yù)處理、解析以及科學(xué)計(jì)算。

在基于云計(jì)算的礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提供數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)分析服務(wù)，通過采集的礦用設(shè)備數(shù)據(jù)，為主通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、水泵監(jiān)控系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)以及井下人員定位系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與深入分析，進(jìn)而為數(shù)據(jù)化、智能化的礦用設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

通過對(duì)主通風(fēng)機(jī)等各種參數(shù)的采集，構(gòu)建主通風(fēng)機(jī)故障預(yù)測(cè)模型，以預(yù)測(cè)模型參數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行周期性管理，降低其故障率；通過結(jié)合安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和井下人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兩者之間的邏輯關(guān)系關(guān)聯(lián)，通過挖掘安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦瓦斯風(fēng)險(xiǎn)等在內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及分析，當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，對(duì)井下人員進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)告，進(jìn)而降低生產(chǎn)過程中的人員安全風(fēng)險(xiǎn)，保障安全生產(chǎn)的順利開展。

4 應(yīng)用情況

2020年8月，該系統(tǒng)在云南省曲靖市富源縣雄達(dá)煤業(yè)有限公司得到了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦用設(shè)備的信息化管理，有效優(yōu)化了礦用設(shè)備檢修周期；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了重大設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)分析，對(duì)各主要礦用設(shè)備使用現(xiàn)狀建立了全天候的有效監(jiān)控及分析，提升了礦用設(shè)備的使用效率，為煤礦高效生產(chǎn)提供了保障。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了云南省煤監(jiān)局在礦端、省級(jí)政府端的數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動(dòng)應(yīng)用，將礦用設(shè)備感知數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定地上傳至云南監(jiān)管監(jiān)察大數(shù)據(jù)采集聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，滿足了各級(jí)監(jiān)管監(jiān)察部門的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)察要求。以大數(shù)據(jù)分析為核心、以云計(jì)算為基礎(chǔ)的礦用設(shè)備監(jiān)察管理系統(tǒng)能夠從數(shù)據(jù)分析的角度出發(fā)，構(gòu)建煤礦設(shè)備及生產(chǎn)系統(tǒng)的高效分析，進(jìn)而為智慧礦山建設(shè)、煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控及煤礦安全管理智慧輔助決策奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。