基于Redis的煤矿大型机电设备联网架构分析

基于 Redis的煤矿大型机电设备联网架构分析

李国蒙

昆明煤炭设计研究院 云南 省 昆明 市 65 0000

摘要：随着智能化时代的发展，越来越多的大型机电设备与网络进行连接，能够让设备工作的质量越来越高，速度也越来越快。本文以基于Redis的煤矿大型机电设备联网的作用为出发点，探索基于Redis的煤矿大型机电设备的联网架构，在数据识别、数据缓存、数据处理三方面进行分析，以期为同行提供参考。

关键词：Redis；煤矿大型机电；联网架构

引言：随着网络数据的不断更新，程序语言类型也变得多种多样，对数据库的要求更是越来越高。电子信息时代的来临，使设备与网络的连接更简单，在一定程度上极大的节约了劳动力，加快了工程的进度，也对人的生命安危提供了相应的保障基础。在设备与网络连接过程中，数据库的性能对设备的工作效率起着决定性的作用。

1. 基于Redis的煤矿大型机电设备联网的作用

相对其他工程来说，煤矿的挖采过程是一个较大的工程项目，老旧的挖采是一个耗时费力的过程，随着机械化的发展，越来越多的大型设备被制造并应用到耗费劳动力较多的大工程当中，电子信息时代的到来，使机械和电子技术相结合，且使机电设备朝着自动化、智能化方向发展，机电设备给煤矿挖采带来了更高的效率，给企业带来了更高的利润。但目前的服务器数据库读取压力大、磁盘易受损坏，在网络不能够正常连接时，易造成读取文本失败。基于Redis的煤矿大型机电设备联网的架构分为四个层面，采集层、传输层、服务层、应用层，采集层是对数据在信息系统中进行查找，服务层是硬件、Redis相关服务器和软件的集合，应用层是对各种参数、设备状态、运行记录进行查询。在联网机电的不停运作下，其数据库存储不断减少，对新的数据识别、缓存速度缓慢，数据处理不够及时有效导致机械效率下降，严重的可导致系统出现故障，使设备停止运作，相关技术人员需要删除一部分原有的数据，对机械故障进行处理后才能够使设备重新运行，降低了挖采煤矿的工作效率。Redis的研发使用在煤矿大型机电设备网络上，很大程度上解决了之前由于数据库给设备带来故障的问题^[1]。

2.基于Redis的煤矿大型机电设备联网架构分析

2.1在煤矿端对数据识别的分析

矿山系统复杂、设备较多。根据能量的损耗，煤矿大型机电设备主要有6个子系统，其分别是采掘系统、运输系统、提升系统、压风系统、排水系统、通风系统，任何一个系统产生故障都会降低生产效率。数据识别是在一套整合的信息系统中进行查找，底层的各项装置来进行信息采集，中层进行程序控制，上层进行软件的整合这三层组成一个信息系统软件，为矿山大型设备与计算机网络连接提供一个桥梁。Redis是一个基于内存存储、提供远程数据的工具，它的存储系统查询速度快、数据存放量大，非常适合通过关键字进行查询，它支持多种数据类型，煤矿大型机电设备在开始工作之前，Redis进行数据读写，然后Redis对数据进行缓存处理，之后设备进行工作。Redis数据源的信息系统软件包括OPC 服务器、计算机内存储的文本文件、数据库、网络服务器等其他整合的信息系统。基于其它服务器的煤矿大型机电设备联网架构在实际应用中存在诸多问题，且老旧设备服务器也不能够判断单个元素是否在同一集合当中，各个数据文件之间流转过程、数据交换、数据识别变得非常缓慢，但基于Redis服务器可以快速输入、搜索数据，支持多种交互模式，对数据的采集和识别具有高效性、实时性。煤矿大型机电设备联网架构时，在煤矿端的采集层进行查找和采集，然后进入到数据服务器中，Redis数据通道对数据进行传输，整合之后的数据并存储在数据中心，而且Redis能够对照当前的数据列表，对重复的数据进行提示。

2.2在煤矿端对数据缓存的分析

老旧服务器数据缓存效率会随着数据不停的调出，而且会对数据实时加锁，磨损存储内存，大量的数据库读写压力，导致服务器缓存速度慢，在数据不断采集、新建、删除的过程当中对数据处理过程中损耗速度快，会产生出多量的磁盘碎片，会对数据采集和数据处理服务器带来物理性的损害，如果网络连接处于不正常的状态，在这个过程当中采集服务器会积累大量的文件，在网络恢复时需要按照文件积累的时间顺序重新上传文件。Redis服务器的读写速度块、支持的数据类型也比较丰富，它搜索（读）数据的速度达到11万次/s，取读（加载出）速度达8.1万次/s，所以Redis很适合用来存储数据。如果设备需要更新数据，那么Redis能够将数据持久的存放到硬盘当中，在数据不断的调取过程中，能够快速的查找到数据并直接进行数据加载，在设备网络中断时，Redis服务器能够将更改的数据或者新写入的数据存入到日志当中，在设备网络重新连接时Redis服务器能够缓存在设备网络异常时候加载或更新的数据。由于Redis服务器的特点，减少了设备在工作过程中的能量损耗、降低风险、效率提高，它能够实现客户端和服务端的较多种类型的交互模式，能够进行各种请求和模式还有发布/订阅模式。Redis是远程字典服务的缩写，就是对远程的信息进行查找，然后输入在设备的应用软件当中，它具有高效的数据缓存模式，部署模式呈分布式，可以在多个区域之中进行交互模式，数据模式从客户端到服务端的过程中减少了环节，节省了实践

^[2]。

2.3在煤矿端对数据处理之后进入上级监管端的分析

上级监管当中有两大层，服务层和应用层，服务层里含有网络运行、数据，安全基础设备，数据分析、数据库、网络服务器、大数据节点，操作系统的基础软件，之后进入应用软件开始数据解析程序、数据统计分析程序、UI相关的服务，将解析之后的数据直接写入Redis内部数据库存储当中然后和数据表进行快速对照，对得到的实时数据进行统计分析之后得到设备运行记录数据、设备数据进行变动、统计，然后和报警数据一起写入到关系数据库当中，在数据应用系统通过数据接口之后直接读取Redis内部存储的数据库中的实时数据和关系数据库中的变动、统计的历史数据，Redis读取数据的效率高于关系数据库的读写效率，提高数据库读取，给关系数据库读取减小了需要运行的工作量。Redis接收到采集的实施数据后会立即向下一个解析程序进行推送，省略了其它服务器的询查环节，减少了文件读取的时间，Redis实施数据接收到输出给下一个解析程序的过程中只需要在3s之内。Redis数据查询所用的时间一般在240-300ms之间，运行平稳。6个系统的大型机电设备联网，检测的参数达上万个，与老旧的联网服务器相比，Redis的煤矿大型机电设备联网架构在对实时数据的搜索查询方面速度较高，提高了设备工作效率。

3.结语

综上所述，Redis是一个高性能的服务器，提供了更大的数据存储空间，支持更多的程序语言，处理速度更快，操作起来方便。Redis的煤矿大型机电设备联网的架构解决了之前老旧服务器运行速度慢导致机械运行故障不断的问题，从而加快了煤矿开采的速度，加快工作效率，增加了企业的利润。

参考文献：

[1]陈清.基于Redis的煤矿大型机电设备联网架构[J].工矿自动化,2020,46(10):109-113.

[2]李敬兆,高之翔,杨大禹.矿山大型机电设备协同控制[J].工矿自动化,2017,43(03):15-19.