基于物联网的煤矿安全管理论文

[摘要]物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮。全面感知、可靠传送、智能处理是其基本特征。物联网可划分为一个由感知层、网络层和应用层组成的三层体系，每一层体系都有其需要解决的主要问题及关键技术。目前，物联网在山西主要被应用于自然生态环境、工商业和人们的日常生活方面，尽管处于起步阶段，但前景广阔。下面是小编整理的《基于物联网的煤矿安全管理论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

基于物联网的煤矿安全管理论文 篇1：

基于Ionic的矿井安全生产移动APP的设计

摘  要： 为了满足煤矿用户对安全生产过程的实时监督与管控，提升矿井的安全管理水平，提出了一种基于移动终端的矿井安全生产APP应用，区别于传统的原生开发APP，采用一种基于Ionic技术的设计与开发方式，这种设计与开发方式可以让开发者通过Web开发思维，采用Angular，Cordova，HTML5，CSS，TypeScript等前端开发技术对快速的跨平台混合移动应用的开发，开发成本小，速度快，可维护性好，本文介绍了Ionic技术的基本原理、开发部署方式及矿井安全生产移动APP的设计方案，并验证了其可行性。

关键词： Ionic;混合APP;安全生产;矿井;推送

本文著录格式：姚宏昕. 基于Ionic的矿井安全生产移动APP的设计[J]. 软件，2019，40（6）：101104+129

【

【Key words】： Ionic; Hybrid app; Safety production; Mine; Push

0  引言

隨着物联网、大数据、4G等信息化和传输网络的不断发展，不但丰富了信息传递及获取的渠道，同时也正逐步改变人们的生活和工作的习惯，高效便捷的移动办公也已成为当前企业发展的主流趋势，这一趋势同样也快速影响着煤矿企业的运作方式。

目前，煤矿企业集团公司监管部门对于辖区内的矿井的安全监督手段比较有限，为提升安监部门的监管水平，强化监管力度，将辖区内的煤矿安全监测报警及生产数据，都通过移动终端进行采集展示和实时报警，安全监管人员携带各自的手机或者PDA等移动终端，通过矿井安全生产移动APP及时掌握管辖矿井安全生产状况，解决了煤矿安全监管不及时，不到位等问题，实现远程监测、统一管理、集中调度的目标[1]，有效提高矿井的安全生产管理水平。

1  基于Ionic的跨平台应用

目前，Android和iOS操作系统已成为移动终端最主流的操作系统，据统计，截至2018年11月，iOS终端用户为29%左右，而Android终端用户将近70%，两种系统几乎占据了所有的移动市场份额，由于这两种系统开发语言不同（JAVA和Objective-C）、运行环境不同，基于原生的APP开发，受制于设备众多，系统版本各异，开发与维护较为复杂等因素，App的开发成本很高[2]，难以满足矿井用户对安全生产移动APP个性化需求的定制和快速响应，所以决定采用目前国内外比较流行的 Ionic技术，采用跨平台混合开发的模式，实现矿井安全生产移动APP的跨平台应用。

矿井安全生产移动APP采用Ionic3进行开发，Ionic3是基于Angular5的免费、开源、轻量级的混合移动应用框架，采用HTML5、CSS（SASS）和TypeScript等Web技术快速开发移动应用的平台，开发的项目可以直接打包成Android或iOS的应用程序，也可以通过Web APP的方式发布到不同的第三方应用程序中，Ionic3主要具备下列几个特点：

（1）Ionic是在Angular基础上开发出来的框架[5]，支持路由、依赖注入、表单验证、模板化、数据双向绑定等功能，TypeScript语言兼容JavaScript，为跨平台的混合快速开发提供完美的解决方案[3]。

（2）Ionic和Cordova 插件相结合，可以针对不同的操作系统平台，进行扩展和封装，从而实现对本地硬件设备的操作，如摄像头，键盘、文件系统的访问、文件传输、短信、电话，数据库等，通过Cordova，还可以分别创建基于Android或iOS的工程项目文件[6]。

（3）Ionic采用的懒加载和单页面的特性，可以让界面更快速加载和响应，再加上Ionic提供了大量Native风格的UI组件和图标[7]，可以实现与原生开发应用相同的用户体验。

2  移动APP的设计与实现

2.1  系统总体架构

矿井安全生产移动APP依托移动终端，以监测矿井安全生產综合互联平台数据为基础，实现安全生产管理体系下的数据、业务的移动端展示和操作，通过该APP，可以实时监测和分析企业安全生产与经营管理数据，实现过程准确辅助决策，决策正确指导过程，使得矿井企业安全生产经营管理水平得到螺旋型提升。联网平台总体架构如图1。

矿井安全生产移动APP的总体目标是通过Ionic的跨平台技术，实现移动终端对矿井运行数据的采集和展示。移动端与服务器的数据交互通过Web API接口实现，并通过4G或WIFI网络通道进行传输，从而保证移动端能够实时获取集团公司web发布服务器中已经存储的下属各矿井子系统上传的实时数据和历史数据，并且将故障、报警等信息及时推送到用户的手机客户端进行提醒。APP中主要实现的功能如下：

（1）获取联网中所有矿井的报警信息，并实时推送相关用户。

（2）查阅联网中所有矿井的生产类关键数据以及联网矿井的通断情况。

（3） 查阅联网中所选择的矿井的瓦斯监测数据、人员定位数据、产量监测数据、生产过程数据、视频联网数据等子系统数据。

2.2  Ionic项目开发部署

Ionic的项目通过Visual Studio Code开发工具进行开发，并通过gitlab进行源代码管理。整个Ionic的项目结构如图2。

Ionic项目的创建主要为以下几个步骤：

（1）首先安装Node.js，通过npm安装Ionic：

npm install -g ionic cordova

（2）当确定Ionic已经安装成功后，就可以开始创建联网项目：

Ionic start securitynet tab

（3）创建成功后，在package.xml中添加项目所需的插件文件，并通过npm install进行安装，安装成功后，就可以进行项目的开发，并且通过ionic serve的命令进行调试。

（4）  项目调试成功后，通过以下命令创建Android平台项目和iOS平台项目

ionic cordova platform add  android/ ios

（5）已经创建好的平台项目，打包发布时，对于ios平台，需要通过XCode工具进行配置，打包和发布ipa文件，而对于Android平台直接可以通过以下命令进行编译打包apk文件：

ionic cordova build android --release –prod

2.3  矿井安全生产移动APP设计

矿井安全生产移动APP总体架构包括网络请求，页面组件，数据传递，数据存储和消息推送这5个部分，框图如下。

（1）网络请求

移动APP的数据请求使用Web API接口，通过RxJS异步编程机制控制HTTP的POST和GET请求，并在HttpServiceProvider的服务中实现基于RxJS的HTTP方法，在方法中返回一个与Promise类似的Observable对象，然后调用 RxJS 的 map 操作符对返回的数据进行操作。

交互中所使用的数据格式为轻量级的数据交换格式JSON，可以对数据快速组装及解析，节省用户网络流量，提高接口速度，快速为用户展示所要查询的实时和历史数据。

（2）页面组件

项目中的页面都存放在page目录中，通过ionic g page xxx，进行创建，组件存放在componets目录中，通过ionic g component xxx命令进行创建，分别会自动生成html页面布局文件，scss页面样式文件，module.ts模块配置文件，和ts页面脚本文件，通过@IonicPage（）装饰器可以实现基于NavController导航的Page页面的懒加载。

页面间的跳转依赖NavController进行控制，实时数据的变化自动更新，采用ngModel双向绑定（two way binding）[4]。项目中实时数据列表页面如下：

项目中涉及的实时数据的图表显示、历史测点的曲线展示都通过echarts插件来完成。echarts的底层依赖轻量级的Canvas类库ZRender，可以提供直观，生动，可交互，高度定制的数据可视化图表，通过自适应宽度与用户多样的设备屏幕大小进行适配。

由于Ionic3采用了TypeScript语言进行编写，echarts为纯js插件，所以需要安装typings，从而实现在ts库中生成第三方js 库的ts文件，可以方便的引入基于js的插件包。

实时数据、历史曲线和人员定位的展示页面如图4。

（3）数据传递

移动APP中不同页面组件之间的数据交互可以根据不同的使用场景分别进行采用不通的技术方式，主要涉及到一下几种类型：

a）普通的查询页面、数据详情页面间数据传递通过NavController.push方法实现;

b）首页及各功能模块主页面的Tab页与其内部子页面之间的传值通过在Tab页html中设置[rootParams]进行实现;

c）涉及到例如切换单位时，需要通知多个相关页面同时接收的数据并重新刷新时，采用Events方法，在需要传递触发事件的页面中Events.publish订阅事件、在需要接收事件的页面提前进行Events.subscribe订阅事件，处理相关操作;

d）对于类似弹出侧边栏筛选条件组件的情况，采用@input和@output的注解方式实现父子页面的传值，也可以通过EventEmitter实现子组件向父组件发送消息，传递触发事件。

（4）数据存储

登录用户的基本信息，业务流程中通用的配置文件，以及业務中生成的临时数据的存储和读取通过在StorageServiceProvider服务中创建基于localStorage的getItem和setItem方式来实现，从而

解决了cookie存储空间不足的问题。localStorage为永久性存储，大小为5M，需要通过代码及时清理失效的数据，保证后续数据的存储。

（5）消息推送

消息推送模块需要系统能快速精确的将报警故障信息传递到相关用户手机上，所以为尽可能兼容Android和iOS平台及不同品牌手机软硬件的差异性，项目中采用jpush极光推送服务来实现报警故障的消息推送。对于Android设备，需要移动APP与JPush服务器保持长连接，而对于iOS设备，只需要iOS设备与APNs服务器保持长连接，具体消息推送流程如图5。

3  结束语

本文提出了一种基于Ionic框架的矿井安全生产移动APP，并给出了移动APP的整体架构和移动客户端的原理和实现方法，用Ionic开发的安全生成移动APP已经开始在煤矿现场进行使用，操作流畅，维护简单，得到用户的认可。随着Ionic技术的不断更新完善，无线互联网技术的不断发展，以及HTML5 技术在移动互联网的越来越广泛的应用，这种基于Ionic的混合开发技术将为矿井安全管理、生产联网等系统的移动端应用提供一种发展方向和思路。

参考文献

[1] 杜建平. 煤矿安全监测综合信息联网平台的设计及应用[J].工矿自动化， 2011（1）： 102-104.

[2] 高兴建， 花晓慧， 邢溧萍. 基于Ionic的混合移动应用的研究与实现[J]. 计算机时代， 2018（3）： 31-34.

[3] 方全. 基于 Ionic+AngularJS+Cordova 框架的异常邮件 双录查据系统手机客户端的构建[J]. 邮政研究， 2018（1）： 25-27.

[4] 郝明哲， 王希. 基于Ionic 的移动跨平台试飞实时监控[J]. 中国科技信息， 2018（7）： 30-32.

[5] 彭娟. 跨平台移动应用开发技术研究[J]. 科学咨询， 2017（8）： 59-60.

[6] 薛君. 基于Ionic和Cordova的跨平台移植APP的设计开发[J]. 电子技术与软件工程， 2019（5）： 45-46.

[7] 朱凯南， 李艳平， 申闫春， 魏邓航， 余越. 基于Ionic和Cordova的跨平台移动APP的研究与应用[J]. 电脑知识与技术， 2016（1）： 119-121.

[8] 梁稣. 基于Ionic和PhoneGap的移动跨平台开发技术研究与应用实现[D]. 昆明： 云南大学， 计算机国家， 2016.

[9] Chris， Griffith. 基于Ionic的移动App开发[M]. 北京： 中国电力出版社， 2017.

[10] 秦超， 李一鸣. Ionic 移动开发入门与实战（第2版）[M]. 北京： 清华大学出版社， 2018.

作者：姚宏昕

基于物联网的煤矿安全管理论文 篇2：

物联网及其在山西的应用

[摘要]物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮。全面感知、可靠传送、智能处理是其基本特征。物联网可划分为一个由感知层、网络层和应用层组成的三层体系，每一层体系都有其需要解决的主要问题及关键技术。目前，物联网在山西主要被应用于自然生态环境、工商业和人们的日常生活方面，尽管处于起步阶段，但前景广阔。未来几年，山西物联网的发展应结合本省实际，选择重点领域进行突破：在服务转型发展上，要利用物联网打造绿色低碳的煤炭产业：在服务安全发展上，要利用物联网技术提高煤矿安全生产水平；在服务和谐发展上，要利用物联网改善民生。

[关键词]物联网，山西，“三个发展”

一

1999年美国麻省理工学院首次提出物联网的概念。物联网(Internet of Things，简称IOT)是指通过装置在各类物体上的电子标签、传感器、二维码采集信息，并通过通信网络将物一物、物一人相连，协同工作，从而给物体赋予智能。物联网概念的提出被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮，受到各国政府、企业和学术界的重视，美国、欧盟、日本等甚至将其纳入国家和区域信息化战略。面对当前的国际形势，迫切需要我们着眼于国情，早一点谋划未来，制定我国的物联网发展战略，突破大规模产业化瓶颈，应用到国民经济和社会生活的各个方面，切实解决国计民生的重大问题。

全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。“全面感知”是指利用射频识别(RFID)、二维码、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段随时随地对物体进行信息采集和获取；“可靠传送”是指通过各种通信网络与互联网的融合，将物体接人信息网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；“智能处理”是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，实现智能化的决策和控制。

物联网可划分为一个由感知层、网络层和应用层组成的三层体系：

感知层包括二维码标签和识读器、RFlD标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和M2M终端、手持终端、传感器网络和传感器网关等。在感知层，要解决的主要问题及关键技术包括：(1)远程管理：物联网的服务质量保证首先来自于有效的信息采集，因此对于传感器、RFID读写器、GPS、摄像头等感知设备的管理、对通信终端设备的管理以及对感知层子网、感知接入网关设备的有效远程管理是基本的关键技术。(2)低成本：低成本是实现物联网大规模应用的一个重要技术，包括低成本的传感器技术、RFID标签技术、M2M模组技术等。(3)低功耗：低功耗是降低物联网感知层设备对供电依赖，满足更多应用场景需要的一项关键技术，可以通过优化网络通信协议来降低通信的功耗需求，或研究其他方式来进行能源补充，例如太阳能供电、生物环境供电等技术。(4)传感器感知能力：智能传感器、生物传感器、MEMS是传感器领域的发展方向。(5)传感器网络产业化：传感器网络是移动通信网络的重要补充，其核心技术与工程技术的不断完善是实现产业化的重要前提。(6)外设即插即用：外设包括传感器、控制器、GPS、摄像头、RFID识读器等感知设备，外设的即插即用是实现业务灵活部署以及对感知能力有效管理的重要技术。

网络层首先包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，这被普遍认为是最成熟的部分，除此之外还包括物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。也就是说，网络层不但要具备网络运营的能力，还要提升信息运营的能力，如对样本库和算法库的部署等。网络层是物联网成为普遍服务的基础设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用层的结合。在网络层，要解决的主要问题及关键技术包括：(1)业务运营能力：业务运营能力包括通信能力运营与信息能力运营，不断加强通信服务能力和信息运营能力及其相关技术，是实现物联网可持续发展的重要方向。(2)大规模接入：物联网的发展预期是大规模接人，因此为应对更大规模的机器通信需求，移动通信网络优化关键技术必不可少。(3)码号体系：码号作为运营商的核心资源之一，为满足业务持续发展，需要提供充足的码号资源和有效的机器寻址体系。(4)端到端Qos：物联网承载的信息差异化非常大，对于不同价值的信息应该进行区分并提供不同的服务质量，实现端到端的Qos差分服务，满足不同业务的需求。(5)端到端安全：物联网承载的信息对安全的要求差异化也比较大，对于涉及到企业生产、政府管理、人们生活等相关关键信息，有极强的端到端安全需求。

应用层是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享，以及信息安全的保障。在应用层，要解决的主要问题及关键技术包括：(1)行业融合技术：通信、网络技术与行业IT技术的有效融合是物联网价值的重要体现。(2)应用集成技术：包括系统集成技术和应用设计、部署、维护等工程关键技术。

自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，受到全社会的极大关注。山西是全国重要的能源基地，近年来面临的主要发展问题是产业结构过于单一带来的生态环境污染严重、资源浪费、安全事故时有发生，特别是重特大事故突出。为此，山西省提出了建设低碳绿色新型能源基地的目标，努力实现转型发展、安全发展、和谐发展。在“三个发展”过程中，物联网大有可为。

目前，物联网在山西的应用主要体现在三个方面：首先是自然生态环境方面，利用传感器监控空间的属性，如温度、湿度和某种物质的含量等，这需要很小的传感器的高密度分布，同时还不能影响环境；其次，利用传感器监测追踪特定物体，广泛应用于供应链管理、设备保存、车流交通、工厂生产等工商业领域；再次，利用传感器监控人们日常生活中的行为，这在医疗保健中得到较多应用，比如利用传感器监控老年人的生活作息，一旦出现意外，及时通知亲人和医生等。

目前，物联网在山西的应用虽然较多，在各个行业、领域都有所表现，但大多是企业原有的产品、应用、服务等的解决方案，真正基于新一代信息技术的、充分发挥该技术优势的、新的应用形态还很难发现。总体上看，环境监测、智能交通、城市安防、智能电网等行业的市场成熟度较高，这些行业传感技术成熟，政府扶持力度大，已经开始规模化应用，市场前景广阔，投资机会巨大，将成为未来几年山西物联网产业发展的重点领域；医疗卫生、家庭、个

人等领域的智能传感应用则需要较长的时间，技术、标准均有待于进一步完善，大多数产品还处于试验阶段，短时间内不会在山西大规模应用。

在未来几年内，山西物联网的发展应重点结合本省的发展特点，选择重点领域进行突破。

(一)服务转型发展，利用物联网打造绿色低碳的煤炭产业。山西的优势在煤，山西的潜力和希望也在煤。因此，山西经济的转型发展离不开煤炭产业的发展。物联网在煤炭产业的发展方面可以发挥的作用体现在三个方面：

一是利用物联网构建现代煤炭物流业。山西煤炭业转型发展中大力推进煤炭资源整合、煤矿兼并重组，使得煤炭工业规模化、集约化、机械化、现代化水平明显提升，由此也带来对产业供应链管理水平的更高要求。物联网通过在煤炭的整体供应链体系中应用传感器网络技术，有效收集煤炭运输、库存和销售等环节的信息，通过综合分析来完善和优化供应链管理体系，提高供应链效率，降低了成本，使煤矿资源整合的效果得到进一步提升。

二是利用物联网进行环保监测及能源管理。治理环境污染是转型发展中避不开的问题。通过物联网可以实现对煤炭生产过程中产生的各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。例如，在焦炭企业的排污口安装无线传感设备，实时监测企业排污数据，防止突发性环境污染事故的发生，在重点污染区域部署监测网络，收集大气污染数据等等，目前，电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。

三是利用物联网提高煤炭产业的生产效率，将他统工业提升到智能工业的新阶段。将物联网技术应用于煤炭产业的生产过程监控，可以使采集的信息和生产的智能控制和智能决策等系统相结合，提高产品质量，优化生产流程。例如，在焦炭生产过程中，应用传感器和通信网络可以实现对温度的有效控制。

(二)服务安全发展，利用物联网技术提高煤矿安全生产水平、煤矿安全生产一直是各级政府和群众高度关注的事情。在煤矿的安全生产上需要深入贯彻落实科学发展观，坚持以人为本，牢固树立安令发展的理念，切实转变经济发展方式，调整产业结构，提高经济发展的质量和效益。把经济发展建立在安全生产有可靠保障的基础上；坚持“安全第一，预防为主、综合治理”的方针。物联网在煤矿安全生产管理方面可从两个方面发挥作用：

一是生产一线的实时分析。把感应器嵌入和装备到矿井设备、开采巷道、矿工设备中，可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全信息，将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。在这里需要亟点解决的技术难点包括：首先是研究隧道环境下自适应无线通讯组网技术，利用Ad hoe等技术实现终端设备的自组网信息传输，满足苛刻通信环境下的信息互联需求；其次是地下三三维GIS集成快速建模技术，实现信息分析和状态直观展现，辅助安全管理决策；第三是人员定位识别关键技术，理想状态是在矿工设备中嵌入定位芯片，限于成本因素，也可考虑先增加下井人员的记录系统。

二是安全信息的集中管理。这主要是将各个矿井的安全生产信息通过通信网或互联网汇总到政府管理部门。一方面可以避免矿方对事故的瞒报，另一方面政府部门对于事故可及时处理。在安全信息的集中管理方面并没有突出的技术难点，做好的关键在于有效利用现有的技术手段。比如，在安全信息的发布阶段，可通过短信或彩信方式直接发布到管理人员的手机上，提高信息的实时性。

(三)服务和谐发展，利用物联网改善民生按照全面、协调、可持续发展的要求，在经济不断增长的同时，政府还需要促进社会事业不断进步，实施“惠民工程”。为此，可将物联网应用和城市建设相结合，建设智能城市，解决群众关心的热点问题、

一是关系民生的产品管理。从物联网技术发展看，比较成熟的是在产品外包装上进行标识，以追踪产品的全生命过程。对于医疗卫生领域(某些专控药品或医疗设备)或关系到民生问题的某些食品或者原材料领域中对产品历史追溯要求非常高的产品，可通过强制使用“智能标签”并加以必要的应用补贴，解决目前的产品管理混乱问题，

二是智能城市交通。目前的交通管理主要是通过设置在各个道路交通口的视频信息收集，或者通过指示牌对路过的司机进行前方路段的提示，这两种方式对于解决拥堵的效果有限。智能的城市交通基础设施的目标是将整个城市内的车辆和道路信息统一实时收集起来，并通过数据中心计算出实时最优的交通指挥方案和车行路线，再通过通信网络指挥交通信号和向热点路段的司机发布车行路线建议，实现有效的疏导。

参考文献：

[1]扬科杰从互联网时代到“物联网”时代——解析美国“智慧的地球”科技战略[N]光明日报，2009—02—23

[2]李一，陈火峰关于物联网的研究思考[f]价值工程，2010，(8)

[3]王文洋，基于RFID技术的物联网探析[J]科技信息，2009，(26).

[4]沈苏彬，范曲立，宗平，毛燕琴，黄维物联网的体系结构与相关技术研究[J]南京邮电大学学报，自然科学版)，2009，(6)

[5]曾鲁：初探云计算与物联网的“蓝海”[J]通信世界，2010，(7)

　责任编辑　于晓媛

作者：景晶 郭海 胡雍丰

基于物联网的煤矿安全管理论文 篇3：

基于工业互联网平台的大数据分析系统研究

摘要：根据《中国制造2025战略》文件内容，要积极推进工业企业转型升级，以工业互联网平台为依托，借助大数据分析实现工业制造业的数据化发展。该文简要阐述了工业互联网平台与大数据技术有关政策背景，分析了工业互联网平台中的大数据技术应用现状，进一步探究了基于工业互联网平台的大数据分析系统构建新思路、构建路径。

关键词：工业领域互联网平台大数据技术数据分析系统

Research on Big DataAnalysis System Based onIndustrial Internet Platform

PENG Shuzhe  WANG Xu  WEI Hongntao

（Ningbo Chuangyuan Information Technology Co.， Ltd.， Ningbo，Zhejiang Province， 315800 China）

KeyWords： Industrial domain; Internet platform; Big data technology; Data analysis system

工业互联网平台已经成为我国工业制造业领域重要内容，是工业企业了解领域发展、互相交互数据、直观呈现工业动态发展情况的有力工具。该文建议要灵活利用大数据技术，依托工业互联网平台構建数据分析系统，通过数据技术服务于工业智慧化发展，形成具有较强实效性的大数据分析系统[1]。

1工业互联网平台与大数据技术有关政策背景

根据《关于工业大数据发展的指导意见》文件要求，在数字经济发展背景下，如何实现工业制造业的高质量发展，是工业大数据发展需解决的问题。在工信部发布《意见》文件之后，各省份高度重视工业互联网平台的建设与发展;有关部门提出“大数据发展应用”“大数据与工业深度融合发展”“万企融合推动大数据与工业”等战略指导。

在“千企改造”要求之下，部分省份以工业企业“登云用云”为工业互联网平台建设目标。将这一目标细化可以体现为：（1）工业设备“上云”，能够借助工业互联网平台实现高耗能设备运行数据监控，提高设备运行效率，降低维修成本。（2）工业企业业务系统“上云”，以工业互联网平台为媒介，支持企业向工业互联网平台寻求服务支持，鼓励企业购买工业互联网线上服务，加强工业企业之间交互力度，实现工业企业的联动化新发展。

可以看出，工业互联网发展已经成为进一步推动我国工业制造业长久发展的基础工具，因此，在工业互联网中搭建大数据分析系统，也是极为必要的[2]。

2工业互联网平台中的大数据技术应用现状

根据工业互联网平台发展及应用情况来看，现如今，“万企融合”战略已经推进到中期阶段。根据有关数据报告，已经有33.9%的工业企业实现了大数据与生产、研发、销售、管理等关键环节全面融合的目标，成为工业企业进一步优化生产过程、研发生产产品、加强生产管理与故障诊断的重要技术支持。

2.1 应用成果

结合工业互联网平台中的大数据技术应用情况来看，其应用成果可以体现如下。

（1）信息化与工业化的日益融合。以煤炭产业为例，2018年50%的煤矿实现了智能化升级改造。（2）智能制造不断发展，各地区纷纷开展以物联网、传感器为基础的智能网络建设，不断提升制造业企业的生产过程数字化建模水平，实现了制造业企业的生产工艺与智能系统的融合，提升了企业生产现场运行管理水平。（3）工业企业运用大数据生态。在实际过程中，各地区工业企业在“万企融合”推动之下，纷纷引入云技术与大数据技术，研究基于工业互联网平台的产供销一体化系统;还基于互联网平台为客户提供工业产品的个性化定制服务，充分体现出工业企业的大数据应用水平[3]。

2.2 存在的不足

尽管我国工业制造业领域各个行业、企业都在积极开展大数据技术的应用，主动利用工业互联网平台实现升级转型，但是在工业互联网平台的大数据分析方面，仍然存在一些不足，具体包括以下方面。

（1）工业互联网平台的大数据分析处理深度不足，智能化程度不足，导致数据利用率较低。在工业制造业发展过程中，随着工业生产规模的不断扩大，其所产生的数据量、数据形式也在不断增多，这就给数据挖掘与分析带来了较大的难度。数据规模的增加意味着需要刻画的数据特征数量不断增加，数据类型的多样化直接导致了数据模式的复杂化，促使工业互联网平台中的数据分析出现很多无用的噪音，降低了数据处理效率[4]。

（2）大数据分析中的计算不贯通，数据模型较为复杂，没有切实提高工业互联网平台的大数据时效。现阶段的工业互联网平台应用中，采用的数据计算模式较为呆滞，缺乏对数据全生民周期的计算，从而导致很多数据任务无法深入落实，没有实现融合计算的目的。

3基于工业互联网平台的大数据分析系统构建新思路

根据上述工业互联网平台的大数据技术应用现状可以看出，现阶段的工业互联网存在明显的数据资源开放性不足、综合分析能力较弱、缺乏创新应用技术的情况。因此，要想基于工业互联网平台构建大数据分析系统，且保证系统的高效性、时效性与可操作性，将系统构建重点放置于大数据分析、数据复杂应对、数据预处理与数据挖掘方面;还可以适当引入可视化技术、智能知识获取算法等，全面覆盖数据生命周期，提升大数据分析系统整体建设水平。

在实际过程中，考虑到工业大数据的大体量、复杂性与不确定性，需以大数据机器学习理论为支撑，构建融合了计算构架、大数据预处理、深度分析挖掘、智能知识计算、辅助决策、数据可视化与动态监控等技术的系统框架。要精细化设置大数据分析系统的标准参数、数据采集规模与协同作业模式，形成一套分布于工业制造业领域、能够通过数据资源与技术提供服务的系统，充分发挥工业大数据利用价值，为工业制造业与社会经济的发展提供带动作用[5]。

构建大数据分析系统，还需要针对性解决当下问题，利用数据预测决策模式与可视化功能，实现：突破大数据预测，数据可视化分析、大数据决策支持、远程控制与管理、工业生产现场内设备与人员的协同管控等。

4基于工业互联网平台的大数据分析系统构建路径

4.1从宏观角度出发规划，搭建可靠工业网络数据链接

根据工业制造领域的工业互联网平台发展与应用情况来看，工业互联网已然成为工业智能化发展的关键物质条件，要想构建大数据分析系统，就需要立足工业互联网平台，全面规划工业生产的数字化工厂建设，根据工业生产工艺流程、工厂生产全过程，将各个环节与工业互联网平台连接起来，形成数字化生产流程[6]。针对工业生产中的炼钢、冷铸、热轧、冷轧等各个车间，在车间内设置数据采集传感器，同时将各车间设备中安装传感器，与大数据分析系统连接起来，实时传递设备运行数据，为大数据分析系统运行提供数据支持。需要规划设计大数据分析系统的整体架构层次，分别设置数据采集层、生产控制层、制造执行层、运营管理层、决策辅助层等;在不同层级对应连接相应的设备与分系统[7]。举例分析，采集层构建完成之后，需要连接工业生产现场的生产设备、电气设备等;决策分析层则需与工业企业的内部管理系统、财务分析系统、质量分析系统等联系起来，进一步为工业企业的决策提供辅助支持。

4.2优化调整构架标准，提升数据处理与响应能力

基于工业互联网平台构建大数据分析系统，建议要加强对平台上系统架构的设计，提升架构标准化水平，融入“边云协同”机制，进一步提升大数据分析系统的数据处理效率与深度，提高系统数据响应能力。

一方面，建议工业企业结合自身生产经营实际情况，根据工业互联网平台的原本架构标准，对大数据分析系统的架构进行设计;设计系统边缘层，以协议转换的方法实现海量工业数据的联通，促使各生产设备、生产场景中的工业数据共享互联。结合工业数据数量日益提升、数据形式愈发多样的问题，工业企业要着眼于“数据冗余剔除”，灵活利用边缘技术，对错误数据、冗余数据、数据缓存、重复数据等进行处理，在预处理之后实时分析数据，因此降低大数据分析系统中的计算压力，有效改善网络数据传输负载问题，提高数据处理时效性，促使系统能够快速响应数据[8]。

另一方面，设计开发平台层架构构架，企业对这一层架构构架进行二次开发，利用海量数据作为工业生产管理的依据，通过分析数据为客户提供个性化服务;还可以利用数据分析，对工业生产技术、生产设备、生产工艺等进行封装、复用，丰富工业互联网平臺功能。

4.3搭建数据采集平台，为工业互联网数据系统运行提供支持

基于工业互联网平台构建大数据分析系统，要重点搭建数据采集平台。数据采集是大数据分析系统运行的基础，若数据采集环节出现异常，则后续一系列数据分析与可视化均缺乏实际价值。在完成大数据分析系统的整体规划、构架架构标准设计之后，可以实现产品质量监控、生产设备运行状态监控、生产工序能源成本监控与分析、现场实际情况的监测与预警等[9]。数据采集平台的搭建，是这些功能实现的基础。因此，企业需要搭建连接不同数据采集系统的数据平台，构建数据之间的逻辑关系。实际过程中，企业可以按照生产工序划分数据采集平台内部分类，比如：工艺过程数据采集、设备过程数据采集、生产计划完成数据采集、检测与化验数据采集、生产实绩数据采集等;在数据自动化采集之后，根据不同分类自动生成ERP表格。

4.4加强工业安全与远程管理与工业App建设，提升工业大数据系统安全与服务能力

基于工业互联网平台构建大数据分析系统，建议要加强大数据分析系统中的工控安全模块建设、工业生产远程管理模块建设，进一步拓展工业大数据分析应用场景，提升工业大数据系统的应用与服务能力[10]。根据“智慧管理、智能生产”要求，企业要利用大数据技术，在工业互联网平台中统筹规划大数据分析系统的生产安全防御机制，实时采集数据展开分析，及时发现生产安全不良信号，积极防御、集中管控，提升工业生产安全控制水平。与此同时，企业可以结合工业互联网平台基础，建设属于企业的工业App，将内部生产经营架构一比一还原于App中，促使企业内各环节、部门人员可以通过App进行内部交流;还可以互相实时共享生产信息、销售信息、服务数据与产品检测数据，进一步加强技术与业务的融合，形成产销一体化模式，体现大数据分析系统的多元应用价值[11]。

5结语

综上所述，工业互联网平台是实现工业制造业智能化发展的基础，需要进一步结合工业生产需求，从优化调整构架标准，构建数据采集平台，实施采集数据，支持工业互联网持续运行的同时满足更多的数据需求。此外，需要依托平台丰富大数据系统的工业安全管理功能以及各类工业App、远程管理功能，满足更多的智能工业制造场景应用需求，为我国工业制造业的智能化、智慧化发展提供支持。

参考文献

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[10]赵伟.鞍钢工业互联网平台建设及大数据应用的探索[J].中国钢铁业，2019（7）：43-46.

[11]王元卓，靳小龙，程学旗.大数据分析系统创新平台与生态建设[J].大数据，2018，4（1）：92-99.

作者：彭书浙 王旭 卫鸿涛