物联网在矿区的应用

宋志伟　戴玉刚　杨柳新

摘要：讲述了物联网、大数据、云技术的科研情况及之间的相互联系。根据矿区信息化的发展及构建，探讨三类技术于矿区安全生产过程中的应用及地位，指出了三类技术在矿区安全生产保护中的联系：物联网是矿区所有子系统构建的技术体系及线路图，大数据是矿区物联网构建的产物，云技术是对大数据运算运用的技术方式。

关键词：矿区信息化；物联网；大数据；云技术；安全生产

1引言

我曾经在兖州煤业工作六年，对于矿区有一定的了解。矿区为保障生产安全，不但规定了各类管理制度，而且配置各类安全生产保障系统。实践证实，这类系统虽然对于矿区的安全生产水平有一定程度上的提高，但并没有构成有机的矿区安全生产保护体系，还有着逻辑及功能上分割情况。

兴起的物联网、大数据、云技术是要处理体系构建与互通、信息处理与运算的问题。把此类技术运用于矿区安全生产保护体系中，可以处理当前所面临的问题。此文在探索物联网、大数据、云技术的基础上，对怎样运用这三种技术提升矿区安全生产水平进行研究与展望。

2物联网、大数据及云技术

2.1物联网

物联网由美国麻省理工学院最先提出，它主要思想是运用那时先进的射频识别方式，依据特定的通信协议，利用已经发展比较完善的互联网，达到物与物数据的互联、互通[1]。

2.2大数据

伴随物联网使用的领域愈来愈广，“人、机、物”三元世界在信息空间内交互、汇合所生成并在网络上可获取的信息也愈来愈多[2]，这样就形成了大数据问题。

大数据还未形成统一定义。当前已经有的定义大多是从大数据的特点来看，最具代表的是“3V”定义：拥有“大容量（Volume）、多变性（Variety）、快速化（Velocity）”特性的数据。网络信息中心认为大数据还应该拥有“低价值密度（Value）”[3]的明显特点。

2.3云技术

云技术也是一类新技术，拥有按需服务、虚拟化、超大规模、高可靠、高可扩展、通用化等特性。云技术又有极高的运用和商业价值，因此很多大公司都提出各自的软硬件架构。

2.4三种技术之间关系

物联网、大数据、云技术有关系也有不同。物联网偏重于怎么实现物和物之间的互相联系及信息互通；大数据偏重于巨量数据的存储、分析及处理；而云技术偏重于数据运算的方式。

从信息流的角度来看：物联网使物与物之间构建起关联，随着网络涵盖区域的扩大，网络内的信源与信宿也愈来愈多；信源与信宿数量的增大，所得到的结果必定为互联网内的数据也会愈来愈多，即在互联网中产生大数据；而此类大数据的内在价值的提取、运用则要运用巨大规模、高可扩展的云技术来支持。

因此，物联网、大数据和云技术的关系：物联网生成大数据，大数据助力物联网；大数据依赖云技术，云技术增值大数据。

3矿区信息化技术

因为矿区井下环境复杂，直到本世纪初我国矿山行业才进入了矿区信息化构建的高潮。信息化，即每个子系统设备实行联网和远程控制改造，构建一个涵盖全矿井的骨干通信网络，构建一个可以实现矿区每个系统信息接入和展现的系统平台。

在矿区信息化过程中，各专家运用PLC及单片机达成每个子系统的远程自动化。怎样构建涵盖矿区的骨干通信网络，有三种方法：以太网无源光网络技术、总线技术、工业以太网技术。当前，我国大部分矿区应用工业以太网技术构建矿区井骨干通信网络。物联网的网络基础也是由以太网技术为基础的网络，所以，从网络方面来说，信息化阶段正好是矿区物联网的初始阶段。

矿区信息化的构建提升了矿区的信息化水平，改良了井下职工的生产环境。但当前的矿区信息化构建根本是归于每个系统硬件互连、信息简单集中档次。因此，矿区信息化构建对矿区安全生产水平的提升有限，同时各个系统互通联网后所产生的数据也未得以充分利用。物联网、大数据、云技术的推出是为矿区信息化构建的将来构建思路及方法指明了方向。

4三大技术保障矿区安全生产的探索

4.1三大技术应用的必要性

（1）继续提升矿区安全生产水平就要把矿井构建成一个矿区物联网。把安全生产看作一目标，因此唯有把职工、环境、设备看做一个体系来加以控制，安全生产目标才可以实现。

（2）矿区需要大数据技术。能够预知，当矿区物联网所涵盖的子系统愈来愈多，信息量将会继续增大。所以，需运用大数据来处理矿区物联网中数据。

（3）充分运用好大数据需要利用云技术。矿区物联网建立后，信息愈来愈丰富，信息所隐含的内在关系也愈清晰、俞利于发掘。信息愈多，灾害预警模型维数也就可以愈高，预警预报也就愈精确。而高维的灾害预警模型需要云技术提供运算支持。

4.2三种技术的地位和作用

矿区物联网是矿区信息化的发展拓展，其使用智能设备对矿区实行感知，通过网络互联和信息传输，使用云技术与大数据实行运算、处理、挖掘、预警，完成人和物、物和物数据的交互及无缝连接，实现对矿区安全生产的实时控制、精确管理、科学决策目的。当前的物联网技术用作矿区体系构建、互联的技术支持。而体系互联后获得的大数据则用云技术实行运算，数据运算后实行灾害预警预测，最后获得矿区的高效及安全生产。矿区物联网还展现出三种技术在矿区安全生产保障中的互相联系关系，大数据是矿区物联网构建的产物，而云技术是对大数据进行处理运用的方式，运算后的值用于控制矿区每个子系统，获得矿区安全生产。

4.3 应用展望

矿区物联网构建后将会实现矿山行业实质上的改变。能够直接预知的是，矿区物联网构建后，广义上的矿区安全生产监控体系会由被动式监控体系转变为主动式、多参数汇合、拥有预警功能的监控体系。职工由只可由调度指挥中心获取对应的环境安全消息转为运用能主动感知环境的体系获取周边安全消息、及时获得预警消息，从而可于灾难出现或将要出现时尽快撤到安全地方。如果完成了此类转变，才可于根本上提高矿区安全生产水平。

5 结语

物联网、大数据、云技术必然会成为提高矿区安全生产水平的主要技术方式。与其它领域比较，矿区的数字化水平较为滞后。所以，我们应利用机会，在物联网探索及运用上快速达到世界前沿水平。

参考文献：

[1]高常水，许正中，王忠.我国物联网技术与产业发展研究[J].中国科学基金，2012（4）.

[2]王元卓，靳小龙，程学旗.网络大数据：现状与展望[J].计算机学报，2013，36（6）.

[3]MAMISH B.The ‘four Vsof big data[C]//Implementing Information Infrasstructure Symposium，Singapore，2012.endprint