基于CS-WLC的煤矿安全监测海量数据处理系统研究
发布时间：2021-04-01 13:48
随着井下各类传感器和设备所采集到的数据越来越多,煤矿安全监测系统将面临着更大的挑战,为确保煤矿生产安全,协同各个子系统之间的数据交互,需要进一步提高煤矿安全监测海量数据处理的效率,以保证煤矿企业的平稳运行。本文以煤矿安全监测数据为研究对象,针对我国矿山生产过程中存在的海量数据处理问题,分析了海量数据的来源、特征以及存在的问题;为了提高煤矿安全监测海量数据的处理效率,分析海量数据处理技术,并对海量数据处理中的负载均衡技术作了重点研究,确定了基于中间件的负载均衡,并对现有的负载均衡算法进行了研究,引入了布谷鸟搜索算法,对加权最小连接算法进行优化,完成了 CS-WLC算法设计,并通过搭建实验平台进行仿真证明,CS-WLC算法的应答延时更短、响应连接数更多,为煤矿安全监测海量数据处理系统的高效运行奠定了基础;设计了基于CS-WLC的煤矿安全监测海量数据处理系统,包括了系统架构、数据流、中间件负载均衡以及数据库的设计,并将CS-WLC算法应用于该系统中,经过系统调试与数据处理效率分析,证明了本文所设计的系统运行稳定,系统的的数据处理效率也得到了有效提高。本文通过对煤矿安全监测海量数据负载均衡技术...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤矿安全监测系统体系结构
2煤矿安全监测海量数据分析72煤矿安全监测海量数据分析在煤矿生产过程中，煤矿安全监测数据量巨大，致使系统数据处理速度慢。为此，本章将对煤矿安全监测数据的来源、特征进行分析，为解决煤矿安全监测海量数据处理问题奠定了基矗2.1煤矿安全监测数据源分析煤矿生产是最复杂的系统工程之一，生产过程中涉及到大量的监测数据，煤矿安全监测海量数据来源主要是井下设备层的各个监测设备采集到的环境参数，如甲烷、一氧化碳、氧气、温度、压力等实时监测数据和控制设备相关数据，以及其他数据[26]。其示意图如图2.1所示。图2.1煤矿安全监测海量数据来源如图2.1所示，井下分站中的各类子系统、执行机构以及各类传感器采集环境参数，并将所采集到的数据通过工业以太网传输至云平台中[27]，方便客户端对其数据进行实时调取以及分析处理。煤矿安全监测数据采集随着煤矿信息化技术的不断发展，煤矿数据几何级数增加，包括生产、安全、管理、运销等诸多方面涉及的设备、环境、人员、调度等近百个子系统的相关数据，其数据范围广，数据结构多样[28]。根据不同的煤矿井下数据来源可将数据划分为以下几种类型：（1）一次数据源。主要指从煤矿安全监测系统内各类传感器所采集的实时数据，
西安科技大学硕士学位论文12简单的逻辑和脚本的WEB应用。基于网络的负载均衡技术的另一不足在于它主要依赖于请求的目标来进行指派，从而在一定程度上限制了灵活性。图3.1基于网络的负载均衡（2）基于操作系统的负载均衡基于操作系统的负载均衡[36]分布式操作系统通过集群、负载共享进程迁移和内存导引等机制提供这种类型的负载均衡。集群是获得高可用性和高性能的一种有效方式，它将许多日常的计算机结合在一起从而提高整体系统处理能力。使用进程迁移，超载的任务和进程可以转移到负载较轻的结点上，从而减少执行时间。然而，在处理器或网络结点之间均衡负载需要传送进程状态，就需要有力平台支持，以处理结点间平台的差异。同时，当一个进程迁移到一个新结点时，原来使用的资源会出现获取不成功的情况。虽然通过“home”结点联系可以解决这个问题，但频繁的远程调用会阻塞网络，因此并不适用于大型网络。另外，基于操作系统的负载均衡同网络层的负载均衡有同样的缺点，不能灵活地选择负载度量，不能利用请求的内容。而且对于某些分布式应用，操作系统级的负载均衡粒度过粗，因为被均衡的是服务器进程，而不是内部的服务对象本身。基于操作系统的负载均衡如图3.2所示。图3.2基于操作系统的负载均衡（3）基于应用的负载均衡
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿安全监控系统研究现状及发展趋势分析[J]. 王亚巍. 化工管理. 2020(04)
[2]基于中间件的分布式服务器负载均衡方法[J]. 陈飞. 电子技术与软件工程. 2020(03)
[3]一种改进加权最小连接算法及在CDN的负载均衡技术中的应用分析[J]. 孟晓景,张春勇. 山东科技大学学报(自然科学版). 2020(01)
[4]煤矿安全监测监控数据联网采集系统的研究与设计[J]. 毛开江. 中国煤炭. 2019(11)
[5]基于Web集群的反向代理负载均衡研究与实践[J]. 杨安. 信息通信. 2019(11)
[6]煤矿智能化(初级阶段)研究与实践[J]. 王国法,刘峰,孟祥军,范京道,吴群英,任怀伟,庞义辉,徐亚军,赵国瑞,张德生,曹现刚,杜毅博,张金虎,陈洪月,马英,张坤. 煤炭科学技术. 2019(08)
[7]矿井自动化监控技术的应用[J]. 李云云. 矿业装备. 2019(04)
[8]KJ101N型煤矿安全监控系统在大宁矿的应用[J]. 王军. 山东煤炭科技. 2019(06)
[9]分布式消息系统研究综述[J]. 吴璨,王小宁,肖海力,曹荣强,赵一宁,迟学斌. 计算机科学. 2019(S1)
[10]数字矿山综合安全监控系统[J]. 李明正. 内蒙古煤炭经济. 2019(10)
博士论文
[1]基于三维GIS展现的煤矿物联网异构数据集成与应用[D]. 王春雷.中国矿业大学（北京） 2014
本文编号：3113439
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤矿安全监测系统体系结构
2煤矿安全监测海量数据分析72煤矿安全监测海量数据分析在煤矿生产过程中，煤矿安全监测数据量巨大，致使系统数据处理速度慢。为此，本章将对煤矿安全监测数据的来源、特征进行分析，为解决煤矿安全监测海量数据处理问题奠定了基矗2.1煤矿安全监测数据源分析煤矿生产是最复杂的系统工程之一，生产过程中涉及到大量的监测数据，煤矿安全监测海量数据来源主要是井下设备层的各个监测设备采集到的环境参数，如甲烷、一氧化碳、氧气、温度、压力等实时监测数据和控制设备相关数据，以及其他数据[26]。其示意图如图2.1所示。图2.1煤矿安全监测海量数据来源如图2.1所示，井下分站中的各类子系统、执行机构以及各类传感器采集环境参数，并将所采集到的数据通过工业以太网传输至云平台中[27]，方便客户端对其数据进行实时调取以及分析处理。煤矿安全监测数据采集随着煤矿信息化技术的不断发展，煤矿数据几何级数增加，包括生产、安全、管理、运销等诸多方面涉及的设备、环境、人员、调度等近百个子系统的相关数据，其数据范围广，数据结构多样[28]。根据不同的煤矿井下数据来源可将数据划分为以下几种类型：（1）一次数据源。主要指从煤矿安全监测系统内各类传感器所采集的实时数据，
西安科技大学硕士学位论文12简单的逻辑和脚本的WEB应用。基于网络的负载均衡技术的另一不足在于它主要依赖于请求的目标来进行指派，从而在一定程度上限制了灵活性。图3.1基于网络的负载均衡（2）基于操作系统的负载均衡基于操作系统的负载均衡[36]分布式操作系统通过集群、负载共享进程迁移和内存导引等机制提供这种类型的负载均衡。集群是获得高可用性和高性能的一种有效方式，它将许多日常的计算机结合在一起从而提高整体系统处理能力。使用进程迁移，超载的任务和进程可以转移到负载较轻的结点上，从而减少执行时间。然而，在处理器或网络结点之间均衡负载需要传送进程状态，就需要有力平台支持，以处理结点间平台的差异。同时，当一个进程迁移到一个新结点时，原来使用的资源会出现获取不成功的情况。虽然通过“home”结点联系可以解决这个问题，但频繁的远程调用会阻塞网络，因此并不适用于大型网络。另外，基于操作系统的负载均衡同网络层的负载均衡有同样的缺点，不能灵活地选择负载度量，不能利用请求的内容。而且对于某些分布式应用，操作系统级的负载均衡粒度过粗，因为被均衡的是服务器进程，而不是内部的服务对象本身。基于操作系统的负载均衡如图3.2所示。图3.2基于操作系统的负载均衡（3）基于应用的负载均衡
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿安全监控系统研究现状及发展趋势分析[J]. 王亚巍. 化工管理. 2020(04)
[2]基于中间件的分布式服务器负载均衡方法[J]. 陈飞. 电子技术与软件工程. 2020(03)
[3]一种改进加权最小连接算法及在CDN的负载均衡技术中的应用分析[J]. 孟晓景,张春勇. 山东科技大学学报(自然科学版). 2020(01)
[4]煤矿安全监测监控数据联网采集系统的研究与设计[J]. 毛开江. 中国煤炭. 2019(11)
[5]基于Web集群的反向代理负载均衡研究与实践[J]. 杨安. 信息通信. 2019(11)
[6]煤矿智能化(初级阶段)研究与实践[J]. 王国法,刘峰,孟祥军,范京道,吴群英,任怀伟,庞义辉,徐亚军,赵国瑞,张德生,曹现刚,杜毅博,张金虎,陈洪月,马英,张坤. 煤炭科学技术. 2019(08)
[7]矿井自动化监控技术的应用[J]. 李云云. 矿业装备. 2019(04)
[8]KJ101N型煤矿安全监控系统在大宁矿的应用[J]. 王军. 山东煤炭科技. 2019(06)
[9]分布式消息系统研究综述[J]. 吴璨,王小宁,肖海力,曹荣强,赵一宁,迟学斌. 计算机科学. 2019(S1)
[10]数字矿山综合安全监控系统[J]. 李明正. 内蒙古煤炭经济. 2019(10)
博士论文
[1]基于三维GIS展现的煤矿物联网异构数据集成与应用[D]. 王春雷.中国矿业大学（北京） 2014
本文编号：3113439
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