張月娟

（甘肅省定西市臨洮農(nóng)業(yè)學校，甘肅 定西 730500）

所謂物聯(lián)網(wǎng)即為物與物之間互相聯(lián)系的互聯(lián)網(wǎng)，這一概念的提出收到了全球國家的關(guān)注，被稱譽為一次信息時代的大改革[1]。物聯(lián)網(wǎng)可分為網(wǎng)絡層、感知層和應用層三個部分。其中感知層相當于人類的五官用來進行對事物的感知和識別及信息的收錄。網(wǎng)絡層相當大腦中樞神經(jīng)，主要負責對“五官”識別的信息進行傳遞。應用層則為人們的社會分工，用于將大腦傳送來的信息進行明確分工及應用。此前，這一技術(shù)已經(jīng)應用到礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)設計中，在促進礦山安全監(jiān)控管理快速發(fā)展的同時也帶來了一些安全隱患。為此，加強物聯(lián)網(wǎng)感知層信息安全傳輸有著十分重要的意義。文章針對物聯(lián)網(wǎng)感知層的信息安全傳輸方式開展研究，通過設計一種新型基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)，建立物聯(lián)網(wǎng)感知層的安全機制。通過基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的框架設計，以對比實驗的形式對文章設計的系統(tǒng)進行驗證，得出結(jié)論，最終達到基于物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)的目的。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)設計

1.1 硬件設計

為了保證礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)在運行的過程中，能夠通過穩(wěn)定可靠的MCU準確的完成相應工作任務，首先，需要對礦山安全監(jiān)控管理信息進行清晰化處理，并通過相關(guān)信息判斷出礦山安全監(jiān)控的狀態(tài)是否正常。因此，本文系統(tǒng)采用了一種具有嵌入式-微控制器的集成電路，且芯體尺寸為32位，速度在72MHz，程序存儲器容量為256KB，RAM容量為48K的硬件平臺，該平臺可以更好的完成系統(tǒng)中對礦山安全監(jiān)控管理信息采集以及處理等功能的要求。本文主要對兩部分的電路進行設計，一是本系統(tǒng)中的最小系統(tǒng)電路，二是系統(tǒng)中信息的采集以及解析電路。

在最小系統(tǒng)的電路中，主要包含了微處理設備、振蕩電路以及復位電路[2]。微處理設備采用一種DSP為32位的處理器，微處理設備示意圖，如圖1所示。

圖1 微處理設備示意圖

根據(jù)圖1所示，其芯片上具有132字節(jié)Flash，其板載晶振可達30.72MHz，具有更加豐富的外部設施資源及接口。礦山安全監(jiān)控管理信息的采集和解析電路是將由攝像頭獲取到的外部環(huán)境中更詳盡的礦山安全監(jiān)控管理信息，通過轉(zhuǎn)換芯片將模擬的信號信息轉(zhuǎn)換為空間上的數(shù)字化信號，采用具有HS處理技術(shù)的芯片，實現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的信噪比、量子效率等，可以將獲取到的礦山安全監(jiān)控管理信息更加高效的轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息[3]。

1.2 軟件設計

1.2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)提取礦山安全監(jiān)控管理信息

根據(jù)上述完成的硬件設計，下述將基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用現(xiàn)狀，開展礦山安全監(jiān)控管理信息提取的研究[4]。提取的礦山安全監(jiān)控管理信息包括：安全綜合管理信息、安全工器具管理信息、安措反措管理信息、事故調(diào)查和統(tǒng)計報告管理信息、安全教育培訓管理信息、安全監(jiān)察機構(gòu)信息與安全監(jiān)察人員管理信息等。若收集到的安全監(jiān)控管理信息參數(shù)數(shù)值在設定的正常運行參數(shù)范圍內(nèi)，則對其判定無相關(guān)信息，即可進行下一個信息節(jié)點的繼續(xù)監(jiān)控。若顯示其超出了正常的運行參數(shù)范圍，則針對該點取樣，將其歸入異常信息集合，并基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層以網(wǎng)絡化視頻的方式實時觀看被監(jiān)控點的生產(chǎn)信息。其次，結(jié)合礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的運行狀態(tài)與停機狀態(tài)，對其實施邊界的模糊處理，并將處于模糊邊界的數(shù)據(jù)一并歸入信息異常的判別過程中。根據(jù)預警方式的不同，基于物聯(lián)網(wǎng)為其提供的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，便可實現(xiàn)對信息的綜合性前期預處理。即為設定隸屬函數(shù)，將A(x)表示為異常的隸屬范圍值，當x=0時，表明提取的信息出現(xiàn)異常趨勢或存在一定的危險信號，當x＜0時，表明信息不存在異常，可實現(xiàn)故障的持續(xù)運行；當x＞0且x不等于1時，表明出現(xiàn)異常預警信號。最后，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下設備的運行范圍，對其進行異常邊緣化處理，即對出現(xiàn)異常的區(qū)域進行等價優(yōu)化的正交檢測，并根據(jù)劃分的應力區(qū)域范圍實現(xiàn)礦山安全監(jiān)控管理異常信息的提取。

1.2.2 礦山安全監(jiān)控管理信息除雜降噪處理

根據(jù)上述提取的礦山安全監(jiān)控管理信息，下述將基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開展礦山安全監(jiān)控管理信息智能分類的研究[5]。首先，將提取的礦山安全監(jiān)控管理信息動態(tài)化的整合成一個特征參數(shù)數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)參數(shù)的特征對其進行礦山安全監(jiān)控管理信息特征向量的定位，記為B=[A(x1),A(x2),……,A(xn)]，其中，n表示為多種分類方式，并對不同的礦山安全監(jiān)控管理信息劃分對應的近似類型，嚴格遵循隸屬接近數(shù)值原則及診斷距離最小化的沿著，對其實施故障的模糊識別。其次，由于收集到的數(shù)據(jù)受到多種檢測設備陰影、監(jiān)測噪聲等的影響，因此，應對礦山安全監(jiān)控管理信息實施除雜降噪處理。計算公式如公式（1）所示。

如上述公式（1）所示，為數(shù)據(jù)集合的降噪公式。Q表示為整理后的礦山安全監(jiān)控管理信息集合；B表示為原始的礦山安全監(jiān)控管理信息集合；A(Xn)表示礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)中任意一個節(jié)點的參數(shù)點坐標；n表示為多種分類類型；Xi表示為人工因素影響條件下收集數(shù)據(jù)中存在的噪聲。采用上述計算公式，可得出新的信息集合，最后，根據(jù)模糊綜合評估兩者之間的關(guān)系，對礦山安全監(jiān)控管理信息的隸屬關(guān)系按照R矩陣的方式進行分類，可表示為R=QB。結(jié)合先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，極大的加強了礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)在工作過程中對周圍復雜環(huán)境的降噪能力。

2 對比實驗

2.1 實驗準備

本次實驗采用黑盒測試的方法，對設計的系統(tǒng)以及傳統(tǒng)系統(tǒng)進行測試。系統(tǒng)測試環(huán)境，如表1所示。

表1 系統(tǒng)測試環(huán)境

結(jié)合表1信息，設置傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)為實驗對照組。實驗主要內(nèi)容為測試兩種信息系統(tǒng)的信息執(zhí)行數(shù)，本文實驗設計數(shù)為20個，信息執(zhí)行數(shù)越接近設計數(shù)證明該信息系統(tǒng)執(zhí)行能力越強。記錄實驗結(jié)果，進而判斷兩種信息系統(tǒng)對于礦山安全監(jiān)控管理信息的綜合執(zhí)行能力。

2.2 實驗結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述設計的實驗步驟，采集實驗數(shù)據(jù)，將兩種信息系統(tǒng)下的執(zhí)行數(shù)進行對比。具體實驗結(jié)果，如表2所示。

表2 實驗結(jié)果對比表

根據(jù)表2可以看出，本文設計的信息系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)與設計數(shù)完全一致，而對照組存在執(zhí)行失敗的情況。因此，設計信息系統(tǒng)可以實現(xiàn)對礦山安全監(jiān)控管理信息的成功執(zhí)行。通過驗證結(jié)果，證明所設計的信息系統(tǒng)其各項功能均可以滿足設計總體要求，可以廣泛應用于礦山安全信息監(jiān)控管理方面。

3 結(jié)束語

文章開展了基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)設計，為礦山安全監(jiān)控管理信息的優(yōu)化設計提供理論支持。最后采用設計對比實驗的方式，驗證了本文設計的信息系統(tǒng)在實際的應用中可提升執(zhí)行能力，降低傳統(tǒng)信息系統(tǒng)存在的執(zhí)行失敗次數(shù)，因此，在后期的發(fā)展中，應加大該種系統(tǒng)在礦山安全信息監(jiān)控管理中的應用。