物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究120軟件 2013 年第 34 卷 第 10 期物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)題1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述物聯(lián)網(wǎng)是由傳感器和互聯(lián)網(wǎng)相互配合組成的一個(gè)信息聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)既是一個(gè)新的突破，但由于中國(guó)網(wǎng)絡(luò)化管理的落后，導(dǎo)致中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其在煤礦上的管理更具有滯后性。因此，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前景仍有許多難題待突破。1.1 物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種可以快速建立網(wǎng)絡(luò)體系、搜尋信息，并對(duì)已拾取的信息進(jìn)行反饋的一種信息技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)由若干傳感節(jié)點(diǎn)組成，可以靜態(tài)、動(dòng)態(tài)傳送信息，是一種快捷、先進(jìn)、高效的網(wǎng)絡(luò)信息體系。大體上說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)。（1）高速性。這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)運(yùn)用信息化

2、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，再加上光纖的急速傳輸技術(shù)，使得其在信息傳送、反饋上具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。而且，物聯(lián)網(wǎng)是由多個(gè)傳感器和網(wǎng)絡(luò)中端服務(wù)器組成的，因而在信息拾取上能分?jǐn)側(cè)蝿?wù)，從而更加快了它的效率。（2）不穩(wěn)定性。這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)需要多個(gè)傳感器進(jìn)行配合支撐網(wǎng)絡(luò)信息的選取工作，而一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系中的傳感器數(shù)量大，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一旦一個(gè)傳感器出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)引起連帶不良反應(yīng)，從而造成物聯(lián)網(wǎng)的失效和不穩(wěn)定性。這種問(wèn)題在較復(fù)雜的多級(jí)物聯(lián)網(wǎng)體系中表現(xiàn)最為明顯。（3）適用性低。物聯(lián)網(wǎng)體系的節(jié)點(diǎn)傳感器，由于他是一種沒(méi)有固定中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)端實(shí)體，再加上傳感器的傳感距離較小，一般其通信距離僅僅在幾米到幾十米左右。因而，這都導(dǎo)致了他

3、的適用性范圍較小，只能適用于以傳感器為中心的幾米范圍圈之內(nèi)。（4）信息采集效率偏低。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，傳感器是信息的采集設(shè)備，然而，由于他只是一個(gè)采集端，在定時(shí)、定量的數(shù)據(jù)采集之后需要向互聯(lián)網(wǎng)中端服務(wù)器進(jìn)行信息的運(yùn)送。這一點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)的工作情況有很大的差距。（5） 數(shù)據(jù)安全性要求較高。這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)本身就是一個(gè)智能化操作體系，它是非人化操控，具有自動(dòng)采集、傳輸信息的特點(diǎn)，因而如果期間出現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)被黑客攻破等就會(huì)造成信息的被竊取，造成信息的外泄。因而，這就決定了物聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息源的數(shù)據(jù)安全性的高要求，以免出現(xiàn)企業(yè)的重大損失。（6） 管理的復(fù)雜性。就傳感器而言，它具有地址的專(zhuān)屬性，每個(gè)傳感器都對(duì)應(yīng)唯一的

4、ip 地址，否則就會(huì)造成工作的混亂。所以現(xiàn)如今，營(yíng)運(yùn)商一般都采取 ipv6 式部署，但它的地址具有浮動(dòng)性，因而就大大增加了物聯(lián)網(wǎng)管理技術(shù)的復(fù)雜性。1.2 物聯(lián)網(wǎng)管理的內(nèi)容和管理模型物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的大致有五個(gè)功能領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)故障管理、物聯(lián)網(wǎng)配置管理、物聯(lián)網(wǎng)計(jì)費(fèi)管理、物聯(lián)網(wǎng)性能管理、物聯(lián)網(wǎng)安全管理。一般上說(shuō)，這五個(gè)大體涵蓋了網(wǎng)絡(luò)管理的內(nèi)容，但是，就傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的接入要求來(lái)說(shuō)，由于傳感器的數(shù)量縱多，接入點(diǎn)太多，節(jié)點(diǎn)的失效性可能大，從而導(dǎo)致這五個(gè)功能已然不能完全兼顧網(wǎng)絡(luò)管理的實(shí)際要求了。因而我們需要從物聯(lián)網(wǎng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的配合特點(diǎn)加以分析，找到其不足的部分，進(jìn)而彌補(bǔ)原有物聯(lián)網(wǎng)管理的漏洞。根據(jù)現(xiàn)有

5、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的實(shí)際需要，我們對(duì)其進(jìn)行整改從而得到以下新的物聯(lián)網(wǎng)管理模型，具體如圖 1：圖 1 煤礦可視化管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2 煤礦可視化具體技術(shù)及設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 煤礦可視化具體技術(shù)分析 “物聯(lián)網(wǎng)”作為世界信息技術(shù)的第三次革命，是現(xiàn)代信息技術(shù)的集成創(chuàng)新，更是工業(yè)化與信息化的深度融合。筆者認(rèn)為可視化技術(shù)的目標(biāo)是幫助人們?cè)鰪?qiáng)認(rèn)知能力 1。煤礦可視化技術(shù)是以尋找煤礦數(shù)據(jù)進(jìn)而建立一個(gè)煤礦數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)圖形軟件把他描繪出來(lái)，進(jìn)而模擬煤礦的藏煤點(diǎn)、藏煤量、安全性等各種信息，從而形成一個(gè)可視化的煤礦管理系統(tǒng)，從而給決策者提供準(zhǔn)確有效的信息。煤礦挖掘的可視化技術(shù)主要有基于幾何投影技術(shù)、圖像技術(shù)、分層技術(shù)的可視

6、化方法和面向像素的可視化方法 2 等。(1) 幾何投影技術(shù)，是一種通過(guò)投影技術(shù)把煤礦數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，從而形成可視的幾何圖形，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)煤礦的各種信息、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究劉西青 (山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,太原 030031)摘 要：通過(guò)研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，綜合其在煤礦可視化管理的應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出其未來(lái)發(fā)展的可能前景。通過(guò)研究物聯(lián)網(wǎng)在煤礦管理中的運(yùn)用，從而預(yù)防和應(yīng)對(duì)煤礦的安全風(fēng)險(xiǎn)，并提高井下作業(yè)的效率，提高其效益。關(guān)鍵字：煤礦；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；可視化管理；應(yīng)用中圖分類(lèi)號(hào)：tp391.44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a doi：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.10.04

7、4本文著錄格式：1 劉西青 . 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究 j. 軟件，2013,34（10）：120-121121問(wèn)題。(2) 圖像可視技術(shù)就是把數(shù)據(jù)投射為一個(gè)可視的圖像上，從而直觀的了解煤礦內(nèi)各種信息的一種技術(shù)。(3) 分層技術(shù)即通過(guò)數(shù)據(jù)的空間分層分類(lèi)，進(jìn)而模擬其分布情況的一種技術(shù)。(4) 象素技術(shù)就是通過(guò)有色像素進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理，用不同的色素進(jìn)行不同的圖形對(duì)應(yīng)，從而清晰直觀地模擬煤礦礦產(chǎn)分布的一種十分常用的一種技術(shù)，尤其在地理地圖繪制中應(yīng)用最為廣泛。2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可視化煤礦管理在煤礦實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在信息采集、運(yùn)輸以及處理、數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)等部分，

8、具體實(shí)現(xiàn)途徑表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1）信息采集。通過(guò)感應(yīng)器的信息感應(yīng)，進(jìn)而通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的信息識(shí)別，來(lái)對(duì)本地址的煤礦生產(chǎn)環(huán)境、開(kāi)采條件、地質(zhì)條件進(jìn)行一個(gè)綜合的感知，形成一個(gè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，然后發(fā)送到人工控制端，實(shí)現(xiàn)整個(gè)環(huán)節(jié)信息采集的一個(gè)環(huán)節(jié)。（2）信息運(yùn)輸。依賴于某種通信協(xié)議，組成的一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸和短時(shí)儲(chǔ)存的一個(gè)環(huán)節(jié) 3，進(jìn)行有線和無(wú)線的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)快速、高效錄入、查詢數(shù)據(jù)的要求。（3）信息處理。對(duì)采集來(lái)的信息進(jìn)行可視化處理，這期間需要建立一個(gè)信息處理中心，從而完整映射和對(duì)應(yīng)采集的信息源，從而對(duì)其進(jìn)行可靠性分析。而且，這個(gè)過(guò)程與可視化技術(shù)聯(lián)系最為密切，因而信息處理的一個(gè)主要部分就是把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀的圖

9、形，從而給決策者以直觀、清晰的判斷標(biāo)準(zhǔn)。（4）數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)。可視化技術(shù)一個(gè)更為重要的作用就是能對(duì)煤礦中的隱患數(shù)據(jù)進(jìn)行排查和預(yù)測(cè)，從而加強(qiáng)煤礦的安全性。煤礦可視化系統(tǒng)首先能對(duì)煤礦中可能存在的隱患數(shù)據(jù)進(jìn)行稽查，并進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，一旦在情理中發(fā)現(xiàn)可疑的隱患數(shù)據(jù)，就會(huì)立即對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的概化處理，并通過(guò)可視化的圖形處理技術(shù)把其模擬塑造成形，進(jìn)而徹底找到安全隱患。從這也可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)系統(tǒng)大大減少了隱患數(shù)據(jù)的蔓延，把其對(duì)煤礦礦產(chǎn)的損失影響降到最小，從而最大限度的保證了礦業(yè)企業(yè)的利益。2.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)納入煤礦的可視化管理中，能實(shí)現(xiàn)煤礦礦產(chǎn)的從采集、加工、運(yùn)輸、利用整個(gè)環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控，進(jìn)而保證具體的應(yīng)

10、用是：（1）煤礦定位。這個(gè)部分主要的功能和作用就是開(kāi)采人員的定位、礦產(chǎn)運(yùn)輸?shù)亩ㄎ唬鼙ＷC開(kāi)采人員和礦產(chǎn)的即時(shí)定位監(jiān)控，進(jìn)而把這些位置信息輸送到服務(wù)器中端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控人員全程的跟蹤。（2）數(shù)據(jù)掃描。該功能主要指通過(guò)對(duì)設(shè)備、礦產(chǎn)的信息掃描，進(jìn)而識(shí)別其所包含的煤礦開(kāi)采信息，如采納點(diǎn)、礦產(chǎn)質(zhì)量等等，然后把這些信息進(jìn)行處理形成一個(gè)數(shù)據(jù)傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中端。（3）控制系統(tǒng)。即通過(guò)對(duì)煤礦信息的從接收到處理再到控制整個(gè)過(guò)程的控制，并通過(guò)網(wǎng)聯(lián)之間的相互支持進(jìn)行信息傳送，從而實(shí)現(xiàn)全程各個(gè)感應(yīng)點(diǎn)的控制。4 效果分析第一，提高了管理效率?？梢暬芾磉^(guò)程優(yōu)化煤礦管理由傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬Ｊ剑诤艽蟪潭壬蠝p少了對(duì)人的依

11、賴，實(shí)現(xiàn)了煤礦管理過(guò)程的優(yōu)化。第二，建立了信息共享體系。煤礦管理的目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)信息同步化和信息共享。第三，建立可視化的煤礦管理體系。第四，滿足了個(gè)性化的發(fā)展需求。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，市場(chǎng)個(gè)性化要求越來(lái)越多，為了滿足這種需求，煤礦管理則必須加快反應(yīng)速度，保證敏捷的生產(chǎn)和柔性加工。5 結(jié)論本文通過(guò)闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念和特點(diǎn)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行詳細(xì)的介紹，然后又論述了當(dāng)前可視化技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而推進(jìn)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化上的應(yīng)用。通過(guò)分析應(yīng)用原理，進(jìn)而對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以一個(gè)圖形來(lái)形象描述這個(gè)應(yīng)用，對(duì)礦業(yè)企業(yè)的煤礦安全生產(chǎn)和監(jiān)控具有積極地借鑒意義。當(dāng)然，本文更多的是從理論層面進(jìn)行可能性論述，希望后來(lái)讀者予以完善和發(fā)展，推進(jìn)我國(guó)煤礦的安全可視化管理向更高層次發(fā)展。參考文獻(xiàn)1 劉龍，張運(yùn)浩 . 一種新的基于紋理圖像功率譜的帶材速度檢測(cè)方法 j. 新型工業(yè)化，2011,1（12）：22-352 史忠植 , 知識(shí)發(fā)現(xiàn) m. 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2002(1).3 譚章祿 , 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究 , 煤礦機(jī)械 ,2012,(8).劉西青：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的