基于云计算和物联网技术的煤矿安全管理智能移动信息化平台的研究

陈 浩 陈洪岭

（山东煤矿安全监察局安全技术中心，山东省济南市，250031）

基于云计算和物联网技术的煤矿安全管理智能移动信息化平台的研究

陈 浩 陈洪岭

（山东煤矿安全监察局安全技术中心，山东省济南市，250031）

论述了云计算和物联网的概念以及行业的发展趋势，提出了一种基于以上两种技术在煤矿安全管理智能移动信息化平台中的应用，对平台的体系结构和功能特点进行了介绍，并对其带来的应用效果和效益进行了分析探讨。

云计算 物联网 煤矿安全管理 信息化平台

1 建设平台的必要性

目前多数煤矿并未健全各项安全管理制度，未形成如危险源数据库、隐患编码库和不安全行为管理规范等安全预控检查标准，虽然都已初步建立了安全监测监控系统等安全 “六大系统”，但各个系统相对独立，各个环节的数据相互割裂，存在信息孤岛，没有形成安全生产程序化和系统化的管理。

随着云计算和物联网技术的发展，以射频、传感、智能嵌入和网络为基础，对煤矿生产、安全、技术和保障等进行主动感知，消除信息孤岛，实现对海量数据的融合共享、处理分析和数据挖掘，实现矿山生产相关的人员、机器、设备、物资、信息等的智能管理、控制和信息融合，实现灾害预警、安全生产、无人开采和绿色矿山的智慧矿山模式逐步推广应用。通过移动智能终端设备，利用无线通信技术等物联网技术，能够将煤矿井上井下各种生产和环境等安全信息和数据进行融合和共享，作到数据不落地、自动智能分析和信息决策支持。

煤矿安全管理智能移动信息化平台重视煤矿安全管理工作，按照AQ／T 1903-2011《煤矿安全风险预控管理体系规范》的要求，结合煤矿安全生产管理的实际，进行风险预控、数据集成和管理模式创新的研究，在现有煤矿安全监测监控、人员定位以及隐患排查等安全管理和生产自动化等信息系统的基础上，利用移动智能终端让安全管理信息全面集成，实现煤矿井上井下全覆盖，提高煤矿安全风险预控和安全信息管理，提升煤矿安全生产管理水平。

2 平台体系结构

2.1 建设目标

（1）利用移动智能终端，对井下危险源进行实时监测、隐患信息采集、标准化检查、生产管理调度、智能分析和现场预警，并与各原有系统数据保持实时同步。

（2）规范风险预控、隐患管理和安全检查业务流程，实现不安全和隐患信息的电子档案化管理。建立隐患数据库和不安全行为管理规范，并与危险源数据库关联，使煤矿隐患管理人员明确管什么、怎么管、谁去管，隐患检查人员明确查什么、怎么查、谁去查，使安全管理工作由被动检查变为主动预防，提高煤矿安全管理水平。

（3）建立煤矿资料库，自动生成相关报表并完善考核，通过移动智能终端实时传送信息，便于管理人员判断和决策，从而简化工作流程。

（4）满足生产调度的需求，方便指挥多部门和多工种协同工作，系统提供自动的文字、录音和视频存储用以追溯管理。

（5）井上和井下、固话和手机互联互通，网络信号稳定，通话语音清晰，满足日常通讯联络。

（6）实现移动信息化办公，实时了解煤矿生产和安全管理信息，改变传统办公方式。

2.2 平台功能

2.2.1 矿用移动智能终端

移动智能终端主要以矿用产品标识的XJ系列和KT系列为主，支持WIFI和3G网络，可实现井下危险源监测信息收集、查询以及安全质量标准化信息实时录入，工作面某地点的安全环境信息和人员定位信息的读取、设备运行状态查询、下井路线对比等，井上管理人员生产调度、工业电视和相关报表调阅等。

2.2.2 平台辅助系统的部署

无线通讯系统覆盖井上和井下，配备2.45 GHz的RFID射频卡，用于记录地点和设备标识，同时写入平台和移动智能终端，形成设备识别和系统危险源、隐患地点与控制点对应关系。

2.2.3 危险源监测与控制

（1）根据任务分工工序识别危险源，明确其可能产生的风险和后果，依据风险矩阵表进行风险评估，确定人机环管的类型及可能导致事故的类型，提取管理对象并制定管理对象的管理标准，确定相应责任人、责任措施，直接管理人员、管理措施，监管人员和监管措施，形成危险源编码库。

（2）危险源编码库导入移动智能终端，与射频卡的标识地点相对应，移动智能终端可以调出某地点可能存在的危险源，并对存在危险源进行现场管理，对现场发现的危险源信息进行录入，同时可调用编码库中的内容。

（3）在生产过程中，煤矿通过监测危险源是否处于受控状态来检验管控标准和措施实施的效果如何，并动态排查事故隐患。如果监测中发现危险源未得到有效控制，则应该及时分级预警，促进现场迅速落实整改和控制措施，预防事故的发生。

2.2.4 井上井下一体化风险预控

基于移动智能终端的隐患闭合管理能够实现对隐患挂牌督办、隐患整改超期提示、隐患复查提醒和隐患销号提醒。形成危险源、隐患和 “三违”编码库的对应关系，通过危险源编码库建立对应的隐患和 “三违”编码库，同时通过安全隐患闭合管理促进完善危险源编码库，再推进相关隐患标准的建立，形成大环套小环和小环促大环的良性循环管理机制。

2.2.5 煤矿安全质量标准化现场管理

执行新颁布的 《煤矿安全质量标准化基本要求及评分办法》（试行）标准，同时也可以纳入本企业自身的标准。利用移动智能终端实现井下现场数据录入、打分及现场取证等，依据岗位及施工地点的不同进行分类归档，并及时统计和考核，在有网络的条件下做到井上井下数据的实时传输。

2.2.6 井下作业场所安全环境信息的自动获取、识别、反馈和预警

管理人员或其他作业人员使用移动智能终端自动定位所在地点，通过井下无线网络和现有安全监测监控系统的实时信息采集自动筛选过滤，并反馈到井下的管理人员或其他作业人员的移动智能终端上，从而及时了解所处作业环境的瓦斯、温度、CO、风速、粉尘和烟雾等环境状况。

2.2.7 井下作业场所人员分布信息的自动获取和预警

井下带班领导使用移动智能终端，通过井下无线网路和现有人员定位系统的实时信息采集反馈到带班领导的手持终端上，带班领导可随时查询井下所有作业场所人员的分布情况，同时与人员定位系统进行补充，并利用地点标识卡精确定位，从而对在岗、脱岗和超定员情况及时了解并进行预警。管理人员利用移动智能终端实时监测井下矿工总数及分布区域，记录出入井人员的身份和时间等信息进行考勤。

2.2.8 移动智能终端的生产调度等信息调阅

可以对每日重点调度信息、日煤炭产量及销量、日掘进及采煤进尺等信息进行查询并实时同步，同时可以对数字工业电视系统中作业场所和轨道运输等地点进行实时图像监控。

2.2.9 现场设备的巡检和设备运行状态的反馈

对每一个需要管理的设备配备一个2.45 GHz的RFID标签 （卡片）以唯一标识此设备，此标签粘贴在设备上用来确定此设备的身份参数，并实现对设备MA证书过期或即将过期信息及维护的报警。设备巡检时读取标签信息，查询设备维修记录和中介机构检测记录等信息。

2.2.10 井下规划路线的对比和避灾路线的导航

通过移动智能终端、人员定位系统和RFID位置标识卡的识别，自动导航井下持有人的行动路线，并能够与规定的路线进行比对。对盲巷、交岔点和非授权人员进入指定区域等进行预标识，实现持有移动终端人员下井路线的提醒和报警功能，并对非规定时间内在井下滞留的情况进行报警。同时，报警信息通过Web和短信等方式转发给监管人员。将作业规程或应急预案中避灾路线图进行矢量化并与设置好的地点相对应，当选择某个避灾路线时，移动智能终端能够起到导航作用。

2.2.11 基于移动智能终端的日常通话

矿用本安智能手机 （KT系列）可以实现井上和井下、固话和手机的互联互通，满足日常通讯联络。矿用巡检记录仪 （XJ系列）一方面以 WIFI无线网络和SIP协议为基本架构，以矿井工业以太网为整个系统的主干传输平台，覆盖矿井部分或全部巷道以及地面相关区域，实现煤矿宽带的无线通讯；另一方面还能够以3G网络为通信平台，通过嵌入3G通信模块实现手机通话功能。

2.2.12 对文字、图片、视频和音频的数据获取及处理

利用移动智能终端对隐患及不安全行为的数据进行录入，并对隐患进行整改、复查和销号，用户利用移动智能终端的摄像头进行现场拍照和视频录制，并对数据进行快速检索、存档以及删除等操作。

2.2.13 安全生产相关数据信息智能分析的决策支持

根据煤矿需求，结合现有的数据进行统计分析，通过图和表的形式展现出来，为实现危险源和隐患等相关决策提供依据。

3 应用效果及效益分析

3.1 应用效果

移动智能终端能够实现煤矿井上和井下安全生产的一体化管理，可以达到如下效果：

（1）信息集成化。在煤矿企业现有安全生产与管理信息系统基础上，进行数据的集成和信息的关联，提高信息的利用率，实现多源信息的有机融合。

（2）管理动态化。一方面将煤矿原来的信息系统转变为现在的共享平台，另一方面做到数据的实时传输和监控，形成动态管理与闭环的监控模式。

（3）安全预警化。完善煤矿安全风险预控管理体系，实现危险源预警。对安全环境和人员定位等监测监控信息实时掌握，实现阈值告警，帮助企业建立安全预警指标和评价以及事故预警模型等。

（4）技术一体化。针对云计算和物联网相关技术的一体化应用包，实现信息实时传递和数据集中管理，提高信息反应的速度和准确性，满足数据采集、管理和应用的需要。

（5）办公移动化。利用移动智能终端实现数据不落地、多样化采集和多地点办公，改变原有的办公模式，提高工作效率。

（6）矿山智能化。运用数据挖掘和知识发现等人工智能技术和设备，实现生产调度指挥、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。

3.2 效益分析

3.2.1 社会效益

该平台的建立与使用可以极大地提高煤矿安全管理工作的信息化，加强各部门之间的信息共享，进而加强各专业技术管理水平的提升，提升煤矿企业人员的整体素质，减少事故发生几率。

3.2.2 管理效益

随着煤矿获取的信息量大大 增加，隐患管理水平在某种程度上取决于处理隐患信息的数量、速度和质量。通过该平台在网络上运行的软件，使所有的工作执行都处于受控状态，在信息化工作流的管理下，工作量可以被监督并合理分派到不同的用户端达到平衡。

［1］王吴宜 .基于煤矿企业的矿山物联网应用技术研究［J］.中国煤炭，2012 （2）

［2］刘元明，田伟，单绍磊 .基于物联网技术的新矿集团能源监测系统平台研究 ［J］.中国煤炭，2012 （5）

［3］马海燕 .煤炭本质安全管理系统的主要功能 ［J］.中国煤炭，2006（12）

Research on intelligent mobile information platform of coal mine safety management based on cloud computing and internet of things

Chen Hao，Chen Hongling
（Safety Technology Center，Shandong Coal Mine Safety Supervision，Jinan，Shandong 250031，China）

The concept of cloud computing and internet of things as well as the development trend of the coal industry were described，and the intelligent mobile information platform based on above technologies was proposed.Moreover，the system structure and functional characteristics of the platform were introduced，and the application effect and related benefits were analyzed too.

cloud computing，internet of things，safety management in coal mines，informatization platform

TD76

A

陈浩 （1991-），男，山东新泰人，电子科技大学计算机学院在读硕士研究生，主要从事信息安全方面的研究。

（责任编辑 路 强）