煤矿通风安全数据智能处理系统研究

王元莒

（1.山西大学 计算机与信息技术学院，太原 030006；2.山西省产业技术发展研究中心，太原 030001）

煤矿通风安全数据智能处理系统研究

王元莒1,2

（1.山西大学 计算机与信息技术学院，太原 030006；2.山西省产业技术发展研究中心，太原 030001）

以煤矿通风安全监测数据为基础，应用海量数据处理技术，研究开发煤矿通风安全数据的智能处理系统，解决监测数据人工分析周期长、精确度差的问题，实现煤矿通风安全数据的快速、精确、可靠、自动化分析。

煤矿；通风安全；智能处理；海量数据

国家信息化建设的步伐推动了煤炭企业监测监控系统的飞速发展，现有监测监控系统基本可以覆盖矿井各个关注点。通过监测监控系统的运行，可以实时获得各点的基本情况，为整个矿井的安全生产提供了比较完善的保障体系。但对于采集数据的分析而言，现有的监测监控系统只能做到简单的罗列，很多具体的分析任务均需要人工完成，而人工分析往往周期长、精确度差，无法避免失误。为了弥补现有监测监控系统的不足，提高整个企业信息化程度，降低操作人员的劳动强度，增加分析结果的精确度、可靠性，避免不必要的失误，煤矿通风安全数据的智能处理成为发展趋势。

1 基于ETL的核心数据处理技术

ETL是数据的核心处理所在，也是煤矿通风安全数据智能分析的基础技术和理论基础[1]。ETL过程是数据抽取、数据转换和数据加载过程的缩写，英文描述是Extract-Transform-Load的过程，对于各个行业不同的业务系统来说，经常会遇到大批量数据信息的处理、转换和迁移[2]。ETL系统总体架构图见图1。

图1 ETL系统总体架构图

图1中，首先是数据抽取环节，包含了一些最基本的数据库操作手段，由数据库连接模块连接ETL流程方案系统和各种异构的数据库，同时还包含了一些其他格式文件的连接模块，比如文本、Excel等，良好的ETL流程方案也需要对这些文件进行支持，这种操作独立于数据库操作；其次是控制台操作，提供了一些辅助方案来帮助ETL流程对抽取过程信息的查看[3]；再次是数据转换，包含了一些对数据的处理环节，如字段映射、值映射、脚本控制等；最后是数据加载的过程，通过一个统一的任务或作业制定，由元数据来对基本数据和规则进行定义和管理。在整个的ETL过程中，自始至终都贯穿着消息处理和日志处理，方便ETL用户查询到当前的数据处理情况以及过程中遇到的问题，并进行一定的日志记录，方便用户进行一些处理技术的实施[4-5]。

2 核心数据系统设计

本数据系统的结构采用星形模型，见图2，需对通风安全监控数据进行分析，分析从时间、地点、传感器类型三个维进行。

1）对于时间可分为：年月日时分秒；年月；年月旬三个层次。

2）对于地点可分为：采区；采区工作面；采区工作面传感器安装位置；传感器类型四个层次。

3）对于传感器可分为：瓦斯；一氧化碳；风速三种类型,没有层次要求[6]。

图2 星形模型图

3 应用案例

以某煤矿为应用对象，该矿分布在井下的600多处传感器测点为信息提供单位，井下传感器提供了矿山安全高效运行的各类信息。该矿自动化中心是信息执行单位，完成各测点传感器的调校，实测数据的采集，分发及推送。该矿通风科ETL系统为通风安全相关信息的处理单位，涉及通风安全的各类由自动化中心推送来的数据在该科完成数据筛分统计与智能分析，为远、近期通风系统的工作安排提供决策信息和风险预警。通风科与自动化中心共同完成信息管理，体现在：来自自动化的数据需要在ETL系统分类存储以便于数据挖掘与分析，而同时数据的备份维护则由自动化中心完成。ETL系统运行的具体表现：

1）系统主界面，见图3。

图3 系统主界面图

2）管理基础数据。包括时间维度数据、地点维度数据、传感器维度数据、事实数据、巷道截面积数据、传感器配置数据、手工风量数据、手工抽采量数据。这些数据是本系统的构建基础。图4为管理基础数据界面图。

图4 管理基础数据界面图

3）数据浏览。图5为数据浏览界面图。

图5 数据浏览界面图

4）统计分析。菜单“统计分析”下提供常用报表的输出，系统所有统计报表均会输出至Microsoft Excel。要求用户在安装本系统前提前安装MicroSoft Excel 2003，目前其它版本Excel兼容性会有问题。系统自动根据用户选择，打印多张表单。

5）管理用户。图6为管理用户界面图。

图6 管理用户界面图

6）参数设置。软件的参数被分为三类，一是系统类：包括短消息设备的通讯号码列表和参数设置，曲线图形的纵坐标限设置，以及短信引擎、报预警引擎的使能，语音引擎的使能。如果勾选“自动启用报预警”则预报警模块会随系统自动启动，不需干预，使菜单“启动宝预警系统”失效，但是通过“停止报预警”菜单可以停止监控模块[7]。二是传感器参数，包括截面大小，以及一些预警限。三是报警参数，用来设置个传感器的报警限，方法是在列表框中双击某一传感器，则系统弹出该传感器的当前报警限设置详情让用户斟酌修改或添加[8]。图7为参数设置界面图。

图7 参数设置界面图

4 结束语

煤矿通风安全数据智能处理系统在该煤矿的应用中取得了良好的效果，显著提高了通风安全数据处理的效率、可靠性和精准度，而且该系统操作简单，使用方便，为煤矿信息化建设提供了新的方法，可在其他类似的煤炭推广使用。

[1]杨杰，赵连刚，全芳.煤矿通风系统现状及智能通风系统设计[J].工矿自动化，2015，41（11）：74-77.

[2] 黄启江，陆宏东，贾少毅，等.煤矿安全生产信息集成智能手机管理系统设计[J].煤炭科学技术，2015，43（11）：101-106.

[3]张鹏鹏，俞阿龙，孙诗裕，等.多传感器数据融合在矿井安全监测中的应用[J].工矿自动化，2015，41（12）：5-8.

[4] 付贵祥，周红军，郭继茹.基于物联网的煤矿安全综合智能预警系统[J].工矿自动化，2014，40（4）：99-101.

[5]翟桂武，潘涛.煤矿智能生产管理系统的研究与实践[J].煤炭学报，2014，39（8）：1530-1538.

[6] 彭渝，王安义.煤矿安全生产智能管理平台设计与分析[J].工矿自动化，2014，40（2）：80-83.

[7]鲍庆国，毛允德.智能矿井通风仿真系统设计研究[J].中国煤炭，2014，40（6）：124-126.

[8] 刘东.基于物联网的煤矿智能体系设计[J].物联网技术，2013（9）：61-64.

（编辑：樊 敏）

Intelligence Processing System of Ventilation Security Data in Mines

WANG Yuanju1,2
(1.School of Computer and Information Technology,Shanxi University,Taiyuan 030006,China;
(2.Shanxi Development Research Center of Industrial Technology,Taiyuan 030001,China)

Based on the monitoring data of ventilation security in mines,mass data processing technology was used to develop an intelligence processing system to solve problems of long period of manual analysis and poor accuracy,in order torealize the safe,accurate,reliable and automatic analysis on data ofthe ventilation securityin the mines.

mine;ventilation security;intelligence processing;mass data

TD724

A

1672-5050（2016）04-058-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.08.016

2016-04-07

王元莒（1973-），男，山西汾阳人，硕士，工程师，从事智能信息处理及科技管理工作。