基于云计算的煤炭企业信息化研究

王 奇

（甘肃靖煤能源有限责任公司，甘肃 白银 730900）

随着现阶段数字化技术、信息化技术与人们日常生活的交互，各地政府已将信息化资讯科技建设作为提升管理地区管理水平、推动各地改革创新的重要工具，并明确了企业信息化建设是衡量区域现代化发展能力的重要指标之一。

该文在深入市场的研究中发现，各地政府对信息化建设工作给予了高度重视，国家有关部门也在较早时期便提出“应牢抓新时期信息化革命发展中的机遇”[1]。显而易见，信息化建设是加快国家工业化和现代化发展的必经之路，应树立该方面工作的正确认知，积极推进信息化与社会发展的深度融合，以信息产业为切入点，带动社会各领域与各产业的发展。

国家对煤炭企业进行了政策方面的调整，现阶段，大多数煤炭企业的信息化建设工作仍处于初步阶段，企业的核心技术力量仍较弱，资金方面企业也没有得到足够的支持，导致煤炭企业的管理水平与其他行业相比还存在一定差距[2]。为深化该方面工作，该文以煤炭企业为代表，将云计算应用到该领域，深入探讨云计算的应用，以此推动企业发展。

1 基于云计算的企业信息化建设逻辑、技术架构

为推动市场内煤炭企业的发展，引进云计算，从逻辑架构层面对基于云计算的信息化建设进设计，如图1所示。

图1 基于云计算的企业信息化建设逻辑架构

在云计算技术的支撑下，煤炭企业的信息化建设需要将一部分社会资源与一部分云存储设备存储资源交由云服务提供商管理，另一部分则交由自身管理[3]。因此，进行企业信息化建设时必须考虑二者之间的界面问题、接口适配性问题[4]。

在上述内容的基础上，该文基于技术层面分析，结合Google 开发平台与框架与应用进行企业信息化建设中技术架构的设计与开发。如图2所示。

图2 基于云计算的企业信息化建设技术架构

从图2 可以看出，在基于云计算的企业技术架构中，构成信息化终端的核心组件主要由Chubby、GFS 和Protocol服务器等构成，利用该部分核心组件可实现对云端数据的融合处理，为煤炭企业云端数据的商业化应用提供服务[5]。同时，可以在该基础上辅助Google Gear、Python 等客户端技术实现云端不同用户的互动。

通过上述方式，对许多煤炭企业来说，基于云计算所建立的企业信息化技术架构可以同时共享多个集成在一起的基础设施，从而降低企业的市场运营成本，提高企业内部工作效率[6]。同时，企业可以利用云计算中的网络爬虫，获取任何用户的信息，无论该用户是否为国内用户，通过云计算均可以实现对用户相关信息或软件服务信息的集成，通过将信息集中在一个中心服务器上，使云端集成数据集合发挥出最大效益，并使企业市场投资收益率得到大幅度的提高[7]。此外，在建设中，应明确云计算的基础设施能够为企业生产节约时间，降低企业的软、硬件投资，将不同地域内的各煤矿企业资源进行整合，有效地减少企业的生产成本[8]。

图2所示的技术架构也可以使企业和IT供应商能够合理地安排其创新项目的先后次序，减少企业投资项目的实施周期，为其提供更低成本的创新服务。

在煤炭企业发展中引入云计算技术，有利于实现企业信息化建设的规范化。由于信息化技术终端许多硬体都是虚拟的，因此根据上述方法进行企业信息化建设可以大幅减少企业运营成本与费用，只需要企业提供一个中间件便可以实现资源的高效传输与共享。

2 信息化建设功能设计与网络设计

根据上级部门提出的有关要求和企业信息化建设与发展需求，煤炭企业信息化建设中整体功能的部署如图3所示。

图3 煤炭企业信息建设功能

为确保上述功能得以实现，可采用建设煤炭企业虚拟专用网的建设，进行企业网络的规划。在该过程中，虚拟专用网又被称之为VPN 网络，该网络需要在公网中建立一段临时的通信线路。可以将建立的通信线路作为一个呈现虚拟状态的网路，以此实现对传输、共享和连通信息的加密。虚拟专用网在投入使用后，通常需要辅助隧道技术、密钥管理技术和身份认证技术等，为远程用户、合作分支用户以及商业用户提供身份认证、信息加密等服务。同时，该类网络可以接入全球因特网，和自建网络、公共网络相比，虚拟专用网具有可靠性强、安全性高等特点，当末端用户提出需求时，还可以使用该网络进行企业网站之间的信息安全通信，以一种更经济有效的方式与商业伙伴之间实现资源的互补、共享与交互。综合考虑建网的成本与数据在网络链路中流通的安全性，可在建网中将公共互联网作为后备网络，在所有网络链路支撑下，进行煤炭企业网络的基本规划，该过程如图4所示。

图4 信息化建设中的煤炭企业网络基本规划

3 煤炭监控测点部署

为获取更多的煤炭企业运营中的信息数据，为信息化融合提供条件，需要在各个关键点完成对煤炭监控测点的布设。根据煤炭企业建设需要，在采煤工作面、掘进工作面和进回风巷等重点区域设置监控测点，主要获取甲烷浓度、一氧化碳浓度和风速风向等参数，并实现对超限值报警、断电和闭锁控制。采煤工作面上的监控测点布置需要在回风巷。上隅角等区域设置甲烷传感器，在突出工作面，尽可能使用激光全量程甲烷传感器。高瓦斯矿井回风巷长度超过1000m 时，必须在回风巷道中设置甲烷检测器，并设置在距回风口不大于30m 的地点。在易自燃、自然发火煤层的采煤工作面，应至少布置一处一氧化碳监控测点，可以布置在上隅角，也可以布置在工作面或工作面回风巷中。在易发生自燃、自燃煤层和地温较高的矿井中，应当在采煤工作面上隅角或回风平巷的适当位置设置温度传感器。温度传感器的报警值为30℃。在掘进工作面上部署监控测点时，如果掘进巷道长超过1km，需要在掘进巷道中间位置增加一台沼气传感器，但目前对该技术的研究较少。在掘进机上应安装车载瓦斯断路器或手提式瓦斯探测报警装置。不同工作面上传感器监控测点部署的基本要求见表1。

表1 不同工作面上传感器监控测点部署的基本要求

在各个区域内完成对监控测点的部署后，通过光缆线路直接将监控测点与中心机房核心交换机相连，实现对监控数据的实时上传。在配电点设置一台环网交换机，各区域内的分站主信号从最近的环网交换机中引出。进行实际部署时，可以根据真实情况调整分站的位置及光缆线路。

4 基于云计算的煤炭企业信息融合与联动

针对上述通过煤炭监控测点采集的数据信息，利用云计算对其进行融合，并以此实现煤炭企业各方面信息的联动。根据通信协议与通信联络体系建立信息链接，在监控软件上关联各个工作面及采面数据中对应区域的所有通信号码。当监控到数据异常时，通知该区域关联号码，并按照协议对该区域进行应急响应，接收到数据恢复的指令后，根据协议停止通信，并停止相应的应急响应。对该过程的煤炭企业信息的融合引入云计算技术中的Bayes 融合方法。该融合方法是一种基于多源信息的融合算法，是一种概率分布，适用于含高斯型噪声的不确定性信息。假设完成任务所需要的相关环境特征用矢量f来表达，由传感器获取的数据信息用矢量d来表达，f和d均可视为随机矢量。而信息融合则是从数据d中推断出环境f，并对其进行估计。假定p（f，d）是随机矢量f、d的共同概率分布，如公式（1）所示。

式中：p（f|d）代表在明确d的条件下，f关于d的条件概率密度分布；p（d）和p（f）分别代表d和f的边缘分布密度函数。

在明确d的情况下，要想推断出f，则需要掌握p（f|d），如公式（2）所示。

通过上述信息融合的方式，在明确数据信息d的情况下可以实现对环境f的推断。当环境情况和传感器性能已知的情况下，p（f|d）由决定环境和传感器原理的物理规律完全确定，而p（f）可以通过先验知识获取或累积，逐步确定。在进行信息融合的过程中，在一个特定的时间点上，从多个感应器得到的数据一般是d根据一套数据对当前的环境进行估算，得到估算结果f。因此，实际应用到煤炭企业信息化中时，可采用如公式（3）所示的方法寻找最大后验估计值p（g|d）。

根据上述方式对信息进行融合前，要确保2 个测量数据都是一个实体，并且要检查2 个数据之间的一致性。一致性检验如公式（4）所示。

式中：T代表一致性检验结果；x1和x2分别代表传感器测量得到的数据信息；C代表与传感器相关联方差矩阵。

根据该公式确定信息的一致性后，通过上述运算步骤进行对煤炭企业信息的融合与联动。为更方便煤炭企业的管理，将上述信息的融合与联动结果以图形的形式来展示。进行煤炭开采检测时，分析产生原因并总结归纳，形成原因措施库。当矿端发出报警信号时，通过与措施库中记录内容进行对比，找出最合理、最有效的措施。通过对报警原因进行统计和分析，更好地掌握报警和故障趋势。在管理过程中，提供动态图形、数据组态等，绘制更具综合性的图形，以此实现对动态图形组态和数据的重新组合，便于不同级别的监管人员进行实时浏览。结合不同人员权限，通过直观动态矢量图形象地展现煤炭活动的安全情况，并模拟各项操作，第一时间发现可能存在安全隐患的地方，从而采取相应的措施加以控制，提高煤炭企业运行安全性。

5 结语

谷歌、亚马逊、微软等敏锐的IT 企业已经开始在云计算领域中展开了激烈竞争，随着相关工作的持续推进，以云计算为基础所开发的商业产品将越来越多、服务也越来越丰富。

以云计算为核心的煤炭企业信息化具有管理简单、资金来源广泛、可扩展性强以及对信息技术人才的需求不高等特点，符合我国煤炭企业目前的发展现状，云计算技术的进一步发展必然会对煤炭企业的信息化建设起到一定的推进作用，从而推动我国多个行业的信息化发展。该文在深入研究中发现，云计算技术属于一项全新的技术，该项技术方案为科研带来了无限的想象空间，将该项技术应用于企业信息化建设工作中属于一次全新的尝试。但是，在云计算技术的实际应用中肯定会出现很多问题，而要想解决这些问题，就必须充分发挥技术人员的主观能动性，在科学发展观的指引下，从不同角度对问题进行剖析，提升企业信息化建设水平。