王慧

摘? 要：煤礦安全生產(chǎn)是煤礦發(fā)展重要的一部分，而在對煤礦安全進(jìn)行監(jiān)測中經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法是在特定點設(shè)定傳感器，進(jìn)而達(dá)到對信號的采集，再通過有線傳輸將信號傳輸?shù)娇刂浦行?，而這種傳輸方式存在著極大的測量盲區(qū)，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的危險不能及時預(yù)警，經(jīng)常會出現(xiàn)各種誤判與漏判的現(xiàn)象，為此需要加強對煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計，從而提高煤礦安全預(yù)警的精確性。該文分析了基于Apriori的煤礦監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計與基于Apriori的煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計，從而為更好地設(shè)計煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：Apriori? 煤礦安全預(yù)警? 系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP311 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0016-02

1? 基于Apriori的煤礦監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計

為了有效地保證煤礦安全監(jiān)測的精確性，其監(jiān)控結(jié)構(gòu)會涉及到多個領(lǐng)域，但實際上煤礦生產(chǎn)過程中其環(huán)境極其惡劣，這就極易造成安全監(jiān)控出現(xiàn)各種問題。同時傳統(tǒng)的有線監(jiān)測系統(tǒng)是依靠特定的測試點進(jìn)行特殊的應(yīng)用型鋪設(shè)，這種監(jiān)測方式的移動性與組網(wǎng)性較差，在一定程度上極大地影響了煤礦生產(chǎn)質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在煤礦監(jiān)測中逐步引入了無線傳感技術(shù)與特種總線技術(shù)，并且煤礦監(jiān)測系統(tǒng)正在向著智能化與精準(zhǔn)化的方向發(fā)展，其中無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)能力強、無盲點的優(yōu)勢，通過無線傳感器可以有效地對煤礦數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的監(jiān)測，為此，無線監(jiān)測在煤礦安全監(jiān)測中得到了廣泛的應(yīng)用。除此之外，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時只是簡單地進(jìn)行處理，并不能很好地對數(shù)據(jù)加以深度處理分析，這就極易造成數(shù)據(jù)信息的遺漏，而且對安全預(yù)警決策時并沒有采取智能化的手段，主要是依靠人工，這大大降低了工作的效率。在煤礦安全監(jiān)測中該文主要是將TT-CAN總線傳輸技術(shù)與無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)相結(jié)合，采用改進(jìn)的Apriori煤礦安全預(yù)警對上位機數(shù)控進(jìn)行軟件模塊分析，從而得到煤礦安全中各因素之間的關(guān)系，進(jìn)而提高煤礦安全監(jiān)測的效率。

該系統(tǒng)是由3層組成的，第一層主要是數(shù)據(jù)采集節(jié)點與數(shù)據(jù)預(yù)處理電路，該系統(tǒng)通過特種傳感器對與煤礦安全相關(guān)的各因素進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，待數(shù)據(jù)采集完成后再通過數(shù)據(jù)預(yù)處理將數(shù)據(jù)存儲到原始數(shù)據(jù)庫，這樣一來就便于后期對數(shù)據(jù)的使用。第二層采用的是以DSP與MCO2515為架構(gòu)的可靠性TTCAN兼容控制器，該兼容控制器可以有效的降低錯誤率，而且具有較高的實時性。第三層主要是數(shù)據(jù)上位機分析系統(tǒng)，分析與煤礦安全因素相關(guān)聯(lián)的因素，研究這些因素與預(yù)警的相關(guān)性，從而確保煤礦安全預(yù)警的準(zhǔn)確性。在對煤礦上位機中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析時需要先將系統(tǒng)形成后采集的數(shù)據(jù)上傳，其中傳感器所采集到的數(shù)據(jù)可以有效地實現(xiàn)無盲區(qū)覆蓋，將煤礦安全的各因素進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)采集覆蓋，這在極大程度上提高了煤礦安全預(yù)測的精確度。除此之外，該系統(tǒng)還能夠提供較為完整的數(shù)據(jù)庫，可以將煤礦安全因素之間的關(guān)聯(lián)加以分析，這樣一來就可以有效地幫助工作人員對煤礦安全進(jìn)行實時監(jiān)測，這極大地為煤礦安全的準(zhǔn)確監(jiān)測提供了保障。

2? 基于Apriori的煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

基于Apriori的煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計涵蓋了系統(tǒng)各層的硬件支撐，按照系統(tǒng)的總體設(shè)計框架，該文中的硬件設(shè)計主要包括傳感器節(jié)點與組網(wǎng)、總線支撐、告警模型構(gòu)造3個部分。

2.1 傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計

該文的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器安全因素主要來源于TTCAN總線結(jié)合的固定傳感器與ZIGBEE的移動傳感器。當(dāng)危險數(shù)據(jù)超出預(yù)警線時，這時固定傳感器就會報警，一部分固定節(jié)點就會充當(dāng)中繼節(jié)點的角色，進(jìn)而達(dá)到對各種外圍電路進(jìn)行外圍支撐的目的。在AT89C52芯片的基礎(chǔ)之上進(jìn)行移動傳感器數(shù)據(jù)的采集與處理，使得光電耦合電路與現(xiàn)場相連接，進(jìn)而達(dá)到有效采集數(shù)據(jù)的目的。但事實上，由于煤礦生產(chǎn)中經(jīng)常會出現(xiàn)各種惡劣環(huán)境，這時在采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)時就會造成噪聲混入到數(shù)據(jù)采集中，進(jìn)而影響到有用信號的采集，不利于及時發(fā)現(xiàn)安全問題。為了有效解決這類問題可采用放大信號電路與濾波電路的方式，或是采用一定的芯片使噪音得以消除。該文外圍支撐中的信號放大電路則是采用AD620芯片有效地將信號進(jìn)行去噪，從而保證了信號的帶寬與精準(zhǔn)度。濾波電路則是采用MAX275帶通濾波器來達(dá)到濾波的低失真，并采用二階的貝塞爾濾波器設(shè)計模式有效設(shè)定最低與最高頻率的區(qū)間。通過ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)傳輸將預(yù)處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，從而確保支撐電力有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)（如圖1所示）。

2.2 總線架構(gòu)的設(shè)計

煤礦安全警報的實時性會直接影響到煤礦的安全，而事實上傳統(tǒng)的CAN總線在煤礦安全事件發(fā)生時對數(shù)據(jù)的警報具有一定的延時性，這就會大大影響到煤礦安全的監(jiān)控，不能有效地滿足煤礦安全警報的實時性。而TTCAN總線則可以有效地冗余時間控制器，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性大大提高，為此，該文采用雙通道冗余的TTCAN控制器，每個TTCAN控制器配備兩路CAN總線，并將DSP芯片與CAN控制器有效結(jié)合來設(shè)計TTCAN的硬件，從而形成了一套獨立的總線結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有效地實現(xiàn)各數(shù)據(jù)層之間的全面冗余。

2.3 診斷模型的構(gòu)造

該系統(tǒng)采用預(yù)處理的方式進(jìn)行上位機數(shù)據(jù)分析，主要操作程序是將數(shù)據(jù)裝入SpssClemntine數(shù)據(jù)挖掘平臺，再通過Apriori算法的方式對數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行詳細(xì)的分析，這時為了有效地找到最大的數(shù)據(jù)頻繁集就需要采用特定的最小支持度與置信度支持，為了確保加載數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性可以采用SQL技術(shù)將數(shù)據(jù)直接加載到數(shù)據(jù)挖掘平臺，進(jìn)而實現(xiàn)關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘。

3? 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)的煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)具有實時性較差、存在盲區(qū)的缺陷，為此，在進(jìn)行煤礦安全預(yù)警中會經(jīng)常出現(xiàn)誤判與漏判的情況。該文則是通過改進(jìn)Apriori的煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計，將TTCAN與無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而使測量盲點得以消除，而且數(shù)據(jù)的實時性也得到了有效的保障，并對煤礦安全生產(chǎn)中的各因素進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則，從而實現(xiàn)對相關(guān)性的及時識別，達(dá)到對煤礦安全的多角度預(yù)警，從而確保煤礦的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃偉力，李亮.基于Apriori的煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2013（10）：2786-2788.

[2] 侯燕，喬蕊.基于實時數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2013（10）：2826-2828.

[3] 王萬麗，崔超.煤礦安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用管理系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].中國煤炭，2018（2）：91-94.