云时代联网技术用于采煤指导的研究方法

摘要：采煤生产是一项地质资源开发工作，因地质环境的特殊性而阻碍了矿井作业流程。从煤炭产业未来的发展需求考虑，分析了云时代联网技术用于采煤指导的相关问题，提出创建信息化采煤系统以辅助现场操作。
　　关键词：云时代；联网技术；采煤指导；应用
　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）30-7025-02
　　采煤工程是对自然资源开发利用的主要途径，煤炭也是当前社会经济发展紧缺的资源之一。经过较长时间的开发利用，原有地表煤炭的存储量急剧下降，现代采煤作业大部分是矿井生产的模式。企业不仅要结合地质勘测数据设计采煤方案，还要考虑审查过期间的各种调控措施，以协调煤炭生产阶段的管理工作。基于信息科技研究取得了新的成果，将云计算技术融入采煤生产指导是行业改革的必然趋势。
　　1 矿井采煤问题的现状调查
　　目前，矿井采煤生产已经占据了行业的主流，无论是中小型或大型煤炭企业都开始转移生产方式，这是由于地表煤炭资源量日趋减少所致。煤炭经济报告显示，我国68.4%的煤炭物资来源于矿井生产，而露天采矿仅有20%-30%，这充分说明了矿井采煤对于资源供应的重要性。结合矿井作业调查报告，因矿井采煤生产量持续上升，现场设备操作也出现了许多潜在的问题。主要表现：
　　1） 信息问题。采煤区日常作业会生成大量的数据信息，如何利用好数据资源是企业需重点解决的问题。采煤信息是对矿井内生产情况的真实反映。由于矿井与地表面之间相隔的距离较远，一般在300-1000米左右，给生产信息传输造成了较大的难度。例如，现有通信网络提供的传输平台易受外界干扰，文字、语音、数字等信号传输的准确性偏低，误导了采煤机械设备的正常动作。此外，一些信息数据丢失问题，也会误导井内采煤的流程。
　　2） 安全问题。近年来国内采煤区依旧存在着多种意外事故，井壁坍塌、人员伤亡、设备耗损等，这些都是煤炭企业长期采掘过程中出现的安全隐患。突发安全事故对行业经营是很不利的，不仅增加了企业原有资金的支出额度，也减慢了煤炭物质生产供应的速度。导致安全事故发生的根源，主要是由于矿井内、外尚未形成统一的调度系统，井内生产缺少可靠的调控网络为指导，设备动作状态、矿井采掘进程等无法掌握，误导了采煤流程的执行。
　　2 联网技术的功能特点
　　云时代特指云计算时代，这是信息科技发展到一定程度的必然产物，也是影响社会信息化发展的关键因素。基于云时代发展趋势下，联网技术也逐渐呈现了其独特的功能优势，用其辅助各种设备的调控生产，可摆脱人工作业模式的缺陷，如图1。煤炭科技改革之后，专家提出将云计算与联网技术共同应用于采煤工程，最终提供的互联网服务模式更加广泛。
　　1） 多样性。云计算是借助原有互联网模式实施地改造升级，对网络服务、信息交替、资源互换等模式重新调整，拓宽了用户使用虚拟化资源的空间范围。联网技术把不同事物之间利用虚拟关系实施编排，扩大了互联服务的范围。而联网是将无处不在的末端设备和设施，包括：传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等，组装设备样式多，决定了云时代联网操作功能的多样性，同时可以采用适当的信息安全保障机制进行调控。
　　2） 安全性。分布式计算机是云时代的一个典型应用，由一台主控计算机与多台子计算机共同联用，进而实现了数据资源的宏观控制。联网技术具有显著的安全特点，不仅是对已存储资源的安全保护，更是对网络流通数据的综合检测。例如，联网可提供安全可控乃至个性化的在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理等功能，用于企业办公管理也具备了远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等服务功能。
　　图1 联网技术特点
　　3） 共享性。大量计算机组建成一个云网络，每一台计算机中的数据库相互融通，使互联网的资源共享特性更加优越，满足了用户对所有数据资源的使用要求。煤炭企业建立数据中心平台，利用云网络对采煤生产信息科学地调度分配，及时传输至计算机数据库存储，采煤生产人员或管理人员随时可以查询数据。资源共享减小了采煤作业指导的难度，协调了矿井内采煤操控的流程，防止人为操作失误引起的突发性事故。
　　3 云时代联网技术用于采煤指导的研究
　　信息科技涵盖了计算机技术、通信技术、传感技术等三大核心科技，先进技术成果适用于多个行业的生产与经营，保证了企业执行项目的收益水平。鉴于上述矿井采煤生产存在的种种弊端，煤炭企业必须注重科学技术的灵活应用，设计更加科学可行的采煤方案，维持井内煤炭采掘活动的有序进行。云时代倡导联网技术的普及应用，能够对实际采煤生产提供多项指导服务。
　　1） 资源配置动态化。云计算为客户提供的资源配置能力是无限的，实现了互联网资源利用的可扩展性。我国煤炭市场每年的需求量不稳定，企业对采煤量指标的控制难度较大，无法根据市场行情拟定采煤生产指标。云时代联网技术具备了市场预测功能，根据煤炭市场的需求动态划分或释放不同的物理和虚拟资源，当增加一个需求时，可通过增加可用的资源进行匹配，实现资源的快速弹性提供；如果用户不再使用这部分资源时，可释放这些资源。
　　2） 需求服务自助化。云计算为客户提供自助化的资源服务，用户无需同提供商交互就可自动得到自助的计算资源能力。将其应用于采煤生产系统中，联网平台内存储了大量的服务信息，如图2，包括：采煤设备、产品数据、产量指标等，这些都可以利用云网络进一步查询，获得数据后可指导煤炭生产活动的有序性。另外，同时云系统为煤炭企业提供一定的应用服务目录，企业可采用自助方式选择满足自身需求的服务项目和内容，保证了采煤活动的持续运作。
　　图2 采煤数据的自动化处理
　　3） 网络访问便捷化。采煤信息化是煤炭科技改革的主要方向，信息化建设应用了互联网为操作平台，向用户提供了更大范围的操作空间。矿井采煤生产时，管理人员利用网络访问功能及时了解生产信息，以提醒采煤人员控制好机械设备及采集流程；井内作业人员通过互联网及时查询企业的生产指标，控制好煤炭产品的数量、质量。可借助不同的终端设备，通过标准的应用实现对网络访问的可用能力， 使对煤炭网络信息的访问无处不在。
　　4） 服务可计量化。在提供云服务过程中，针对客户不同的服务类型，通过计量的方法来自动控制和优化资源配置。资源的使用可被监测和控制，是一种即付即用的服务模式。联网技术用于采煤指导，根据不同地域的矿物储存情况，建立数学模型以分享采煤方案是否可行，对采煤工艺流程适当地优化处理。例如，中小型矿井采煤中，设置单一计算机通信网络即可满足生产指导的要求，大型矿井开采则要使用分布式网络，设定站点后对应管理采煤流程。
　　5） 操作的虚拟化。借助于虚拟化技术，将分布在不同地区的计算资源进行整合，实现基础设施资源的共享。分布式控制是云时代的常用技术，适用于大范围信息传递的分布调控，与采煤区生产系统是相互匹配的。煤炭矿井涉及到井巷、硐室、装备、地面构筑物等多项内容，若某一项控制失误则有可能影响到煤炭开采的作业质量。云计算可实现对采煤方案的模拟生产，由计算机系统提供虚拟化模型，预演出采煤流程是否符合作业要求，减小了实际采煤的风险。
　　4 结论
　　科学技术是保证煤炭生产活动的基本条件，应用网络通信科技辅助采煤指导是行业的需求。云时代计算机网络技术有了新的功能升级，企业采煤指导功能的难度进一步降低。因此，未来煤炭生产要积极采用联网技术，把分布在各采煤点的计算机联合起来，建立科学可行的采煤指导工作计划，为管理者提供更加全面的控制平台。
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