楊 毅

（河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 鄭州 450018）

大數(shù)據(jù)是一種數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，最初是為了解決分布式網(wǎng)絡(luò)中大量數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和處理問題，由于其具有高精準(zhǔn)、高效率的數(shù)據(jù)分析優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中[1]。將大數(shù)據(jù)技術(shù)與礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控相結(jié)合，設(shè)計(jì)一個(gè)基于大數(shù)據(jù)的礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)，為礦山機(jī)電設(shè)備提供良好的運(yùn)行保障。

1 基于大數(shù)據(jù)的礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。基于大數(shù)據(jù)的礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要是由無線傳感器、中央處理器和巷道讀卡器組成。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)中央處理器數(shù)據(jù)傳輸率高、數(shù)據(jù)處理效率快的設(shè)計(jì)需求，選用LY公司生產(chǎn)的Atmeler中央處理器，該處理器具有PIC的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其外部接口具有良好的擴(kuò)展性，在執(zhí)行系統(tǒng)指令時(shí)主要采用單周期，并且能提供多種電源接口和多個(gè)OI口，在對(duì)無線傳感器數(shù)據(jù)獲取時(shí)能與系統(tǒng)其它硬件設(shè)備的串行外圍接口進(jìn)行配合，實(shí)現(xiàn)快速接收數(shù)據(jù)這一功能。

礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)測(cè)對(duì)讀卡器的設(shè)計(jì)要求是蓄電能力強(qiáng)，所以此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用Neasd型號(hào)的讀卡器，該讀卡器內(nèi)置NY2012芯片，具有超常待機(jī)能力和數(shù)據(jù)讀取能力[2]。

礦山機(jī)電設(shè)備在作業(yè)過程中出現(xiàn)的故障大體分為電氣故障和機(jī)械故障兩大類，其中電氣故障：當(dāng)?shù)V山供電電壓不穩(wěn)定和電機(jī)頻繁的啟動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致主電機(jī)電纜接地事故；機(jī)電設(shè)備控制線插頭虛接會(huì)出現(xiàn)皮帶機(jī)卡頓故障；智能電話盤線設(shè)備的電線虛接會(huì)出現(xiàn)機(jī)電設(shè)備皮帶停止運(yùn)行故障；變頻器通訊地址沖突會(huì)出現(xiàn)皮帶機(jī)變頻故障；油泵機(jī)電絕緣繞組損壞會(huì)出現(xiàn)油泵電機(jī)燒壞故障等。根據(jù)以上對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備故障的分析，此次在對(duì)無線傳感器的設(shè)計(jì)上采取“一對(duì)一”的形式，在系統(tǒng)的監(jiān)控范圍內(nèi)，根據(jù)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行特征布置不同的無線傳感，其中有溫度傳感器、速度傳感器、電流電壓傳感器、振動(dòng)傳感器、檢測(cè)傳感器、壓力傳感器。下表為無線傳感器具體設(shè)計(jì)。

表1 無線傳感器監(jiān)測(cè)內(nèi)容

下表為系統(tǒng)無線傳感器具體布置設(shè)計(jì)。

表2 無線傳感器具體布置設(shè)計(jì)

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。在完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在運(yùn)行過程中需要對(duì)大量的礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能監(jiān)控的功能，所以強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力是此次系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。在礦山機(jī)電設(shè)備監(jiān)控中，基于大數(shù)據(jù)的云計(jì)算和信息融合技術(shù)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵之處。當(dāng)中央處理器接收到無線傳感器和讀卡器傳輸過來的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)之后，首先通過信息融合技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分類處理，使所有的數(shù)據(jù)達(dá)成一致的、具有全面性和綜合性的解釋和描述，保證每個(gè)傳感器和讀卡器信息的可用性。云計(jì)算技術(shù)具體分析如下：

云計(jì)算通過因子分析算法對(duì)融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，該算法在實(shí)際應(yīng)用中簡(jiǎn)單有效，尤其是對(duì)于機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，其計(jì)算公式為：

公式（1）中，R(G)為設(shè)備狀態(tài)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果會(huì)出現(xiàn)正常、非正常兩種；Pe為設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率；G為設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行參數(shù)，e為設(shè)備實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，qR為設(shè)備未出現(xiàn)故障幾率。當(dāng)R(G)≥0時(shí)，說明礦山機(jī)電設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)R(G)＜0時(shí)，說明礦山機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障，具體出現(xiàn)故障的設(shè)備位置是由計(jì)算數(shù)據(jù)來源決定，以此實(shí)現(xiàn)了基于大數(shù)據(jù)的礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。此次實(shí)驗(yàn)一共分為5組，對(duì)兩種系統(tǒng)采用相同的礦山機(jī)電設(shè)備，其中包括一臺(tái)礦井提升機(jī)、兩臺(tái)空壓機(jī)、兩個(gè)水泵、一臺(tái)通風(fēng)機(jī)、一臺(tái)滾筒采礦機(jī)、兩個(gè)液壓支架、兩臺(tái)傳送機(jī)。每組實(shí)驗(yàn)兩種系統(tǒng)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控10min，以監(jiān)控結(jié)果的精準(zhǔn)度作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（2）結(jié)果分析。將傳統(tǒng)系統(tǒng)用系統(tǒng)1表示，將基于大數(shù)據(jù)的礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)用系統(tǒng)2表示，下表為此次實(shí)驗(yàn)兩種系統(tǒng)精準(zhǔn)度對(duì)比。

表3 兩種系統(tǒng)監(jiān)控精準(zhǔn)度

從上表可以看出，此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)精準(zhǔn)度基本都在94%以上，相對(duì)來說第三組精準(zhǔn)度略低，其他四組精準(zhǔn)度都超過95%；而傳統(tǒng)系統(tǒng)五組精準(zhǔn)度最高僅為84.65%，最低精準(zhǔn)度達(dá)到79.54%，五次實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)度都未超過90%。實(shí)驗(yàn)證明此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較高的精準(zhǔn)度。

3 結(jié)語

大數(shù)據(jù)技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的監(jiān)控效果，為礦山機(jī)電設(shè)備提供了良好的運(yùn)行保障。由于研究時(shí)間和個(gè)人能力有限，對(duì)于基于大數(shù)據(jù)的礦山機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)尚處于研發(fā)階段，缺乏實(shí)際應(yīng)用，所以還需要在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)系統(tǒng)存在的不足之處進(jìn)行改善，以此提高系統(tǒng)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備監(jiān)控的應(yīng)用價(jià)值。