基于边缘计算的煤矿工作面甲烷监测模式探讨-论文

针对工作面现有甲烷监测点不足，无法满足智慧矿山建设中工作面甲烷感知、分析和预警需求的问题，结合边缘计算技术、矿山物联网环境感知技术和数据传输等相关技术，分析了甲烷微功耗感知、自组网传输、监测终端供电和传感位置服务问题。提出了集微功耗甲烷感知、自供电、自定位及自组网数据传输于一体的甲烷监测终端，配合工作面区域边缘网关、矿端边缘服务器和云端大数据分析，建立了基于云、边、端三级的甲烷边缘监测模式的系统架构，解决了工作面区域基于边缘计算的甲烷感知和传输问题。以100台液压支架、2台端头支架工作面为例，在笛卡尔二维坐标系下设计了该工作面基于边缘计算的甲烷监测方案，实现了甲烷浓度二维空间范围的大数据量监测，提出了工作面区域全覆盖的甲烷浓度数字场实现方法和云图直观展示方式。在甲烷浓度空间场和云图展示的基础上，提出了2种基于大数据支撑的甲烷分析预警模式和思路，一是对甲烷超限浓度前后区域空间场进行关联分析，提取工作面甲烷超限对应空间场的分布特征和变化规律，利用区域浓度场及早发现甲烷浓度超限问题，另一种是利用大数据分析工具解决甲烷监测报警阈值以下的显现异常问题。