智能礦山大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展研究

周雁斌

（中國礦業(yè)大學(xué)職業(yè)與繼續(xù)教育部，江蘇 徐州 221008）

通過充分利用現(xiàn)代化大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以大大提高煤礦開采過程當(dāng)中的質(zhì)量，協(xié)調(diào)煤礦開采生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，從而在保障企業(yè)基本操作的同時，還可以減少企業(yè)的成本投入，降低開采以及生產(chǎn)的風(fēng)險。在礦山建設(shè)活動當(dāng)中，融入智能設(shè)備以及傳感技術(shù)，不但可以促進(jìn)礦山的數(shù)字化發(fā)展，還能提高生產(chǎn)過程當(dāng)中的經(jīng)營管理水平，為智能礦山的建設(shè)增添一份力量。但是目前智能礦山大數(shù)據(jù)技術(shù)在運用過程當(dāng)中仍然不成熟，需要不斷完善理論體系，改進(jìn)相關(guān)的技術(shù)，從而實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。

1 智能礦山大數(shù)據(jù)的特征分析

數(shù)字礦山在建設(shè)過程當(dāng)中信息化的應(yīng)用程度越來越高，并且逐步實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化以及智能化發(fā)展，比如自動化的安全監(jiān)測控制系統(tǒng)、無人值守變電所系統(tǒng)，以及無人開采工作面系統(tǒng)等等。這些以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)開始逐步運用在智能礦山當(dāng)中，服務(wù)于各個信息領(lǐng)域，共同構(gòu)建了智能礦山大數(shù)據(jù)。智能礦山大數(shù)據(jù)的主要來源體現(xiàn)在兩個方面，一方面是內(nèi)部數(shù)據(jù)，內(nèi)部數(shù)據(jù)主要是指煤礦企業(yè)自身的生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)，比如說安全管理系統(tǒng)，煤礦生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，以及相關(guān)的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，比如各種煤礦開采以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，機械設(shè)備，施工過程當(dāng)中的監(jiān)測數(shù)據(jù)等等。而另一方面則是之外部數(shù)據(jù)，外部數(shù)據(jù)主要來源于當(dāng)前社會當(dāng)中的煤炭市場、該領(lǐng)域的行業(yè)信息以及設(shè)備供應(yīng)商服務(wù)信息等等。外部數(shù)據(jù)所具備的特點就是有較強的分散性，因為數(shù)據(jù)來源的主體比較復(fù)雜，并且每個主體之間都存在著不同的聯(lián)系，所接收的數(shù)據(jù)種類豐富，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。簡而言之，智能礦山大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征主要是包括以下幾個方面，第一，數(shù)據(jù)的規(guī)模比較大；第二，數(shù)據(jù)類型豐富多樣，具有較寬的分布性；第三，數(shù)據(jù)采集以及處理的速度比較快；第四，價值密度比較低；第五，具有較強的時序性，尤其是在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域；第六，具有較高的準(zhǔn)確性，所獲得的數(shù)據(jù)與實際情況所存在的誤差比較小甚至沒有；第七，具有較強的封閉性。

2 智能礦山大數(shù)據(jù)發(fā)展存在的問題以及驅(qū)動因素的分析

2.1 存在的問題

智能礦山大數(shù)據(jù)雖然具有著較強的應(yīng)用優(yōu)勢，但是在發(fā)展過程當(dāng)中仍然存在著一定的問題。首先，從意識的角度來看。礦山并不是一個新興的領(lǐng)域，對傳統(tǒng)經(jīng)濟而言，礦山的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者以及工作人員在現(xiàn)代化方面的意識并不強，和金融以及電商領(lǐng)域方面的工作人員相比，對于大數(shù)據(jù)方面的認(rèn)識還不足，并沒有看到大數(shù)據(jù)背后所帶來的發(fā)展?jié)摿σ约敖?jīng)濟價值，有的企業(yè)甚至采取排斥的態(tài)度。其次，從技術(shù)儲備的角度來看。我國的礦山企業(yè)雖然在制度層面進(jìn)行了現(xiàn)代化的改革，但是并沒有立足于大數(shù)據(jù)設(shè)立出相關(guān)的發(fā)展戰(zhàn)略，數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等等，由于目前正處于摸索的階段，因此存在實際需要技術(shù)人才與現(xiàn)有技術(shù)人才數(shù)量上的差距，質(zhì)量上的不足等多方面問題亟待解決。再者，從資金投入的角度來看。在智能礦山大數(shù)據(jù)建設(shè)過程當(dāng)中，前期需要投入大量的資金，但是資金的回報周期比較長，當(dāng)智能礦山大數(shù)據(jù)所創(chuàng)造的經(jīng)濟價值沒有達(dá)到投資者的相關(guān)預(yù)期指標(biāo)時，投資者可能會中斷甚至撤回投資。最后，從信息的角度來看。目前在礦山領(lǐng)域當(dāng)中并沒有建立起全面的信息管理系統(tǒng)，軟件和硬件系統(tǒng)之間無法兼容與匹配，從而產(chǎn)生了信息孤島，影響到了數(shù)據(jù)的獲取。

2.2 驅(qū)動的因素

第一，煤礦企業(yè)擁有龐大的生產(chǎn)設(shè)備，而在生產(chǎn)活動當(dāng)中，需要對這些機械設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，排查設(shè)備故障，做好日常維修和保養(yǎng)工作，降低事故發(fā)生率。而通過大數(shù)據(jù)技術(shù)則可以實現(xiàn)實時監(jiān)測并分析故障原因，提醒保養(yǎng)時間，有效的幫助工作人員處理問題。第二，很多大型的礦山企業(yè)，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)有效幫助企業(yè)評估資產(chǎn)，及時調(diào)整經(jīng)營發(fā)展戰(zhàn)略，檢測自身發(fā)展戰(zhàn)略的可實施性，提高企業(yè)效益。第三，在煤炭產(chǎn)運和銷售環(huán)節(jié)當(dāng)中，通過大數(shù)據(jù)對當(dāng)前的市場進(jìn)行調(diào)研，實現(xiàn)定制化生產(chǎn)，提高各個領(lǐng)域的協(xié)調(diào)性。第四，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以在煤炭開采工作當(dāng)中應(yīng)用GIS技術(shù)，做好地質(zhì)以及煤層方面的勘測工作，做好天氣預(yù)報工作，從而幫助企業(yè)制定出切實可行的開采計劃。第五，智能礦山建設(shè)活動還可以幫助企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟價值，幫助企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)以及管理環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)化，延長企業(yè)的生產(chǎn)鏈，促進(jìn)企業(yè)升級轉(zhuǎn)型。

3 智能礦山大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 數(shù)據(jù)分析應(yīng)用技術(shù)

智能礦山大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用技術(shù)，主要從兩個方面來進(jìn)行分析。一方面是數(shù)據(jù)的分析與挖掘。數(shù)據(jù)的分析和挖掘主要是在已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，從這些數(shù)據(jù)當(dāng)中提取有用的數(shù)據(jù)資料，挖掘出新的研究方向。數(shù)據(jù)分析工作的內(nèi)容主要包括對NB和GB等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)方面的分析，以及對TB和PB等非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工智能封面的挖掘。在整個工作當(dāng)中，充分利用大數(shù)據(jù)強大的數(shù)據(jù)分析功能，對礦山的施工業(yè)務(wù)活動進(jìn)行數(shù)據(jù)化的分析，找到其中所存在的規(guī)律，形成新的認(rèn)知。另一方面則是大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)解析。為了讓技術(shù)人員可以更好的運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，因此需要將所采集的復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為通俗的語言，技術(shù)人員才可以進(jìn)一步開展相關(guān)工作。利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以解決礦山管理工作中由于時空因素影響下所帶來的數(shù)據(jù)滯后問題，可以幫助技術(shù)人員更好的掌握整個煤礦生產(chǎn)的全局動態(tài)，幫助技術(shù)人員總結(jié)管理經(jīng)驗，提高安全生產(chǎn)的管理水平。

3.2 數(shù)據(jù)集成技術(shù)

在數(shù)據(jù)集成技術(shù)運用過程當(dāng)中，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的問題始終是影響該技術(shù)有效開展的重要因素，因為數(shù)據(jù)的來源以及數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成是不同的，必須要對各方數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而轉(zhuǎn)化過程中需要依靠相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)不同是導(dǎo)致信息孤島的主要原因。在集成過程當(dāng)中，企業(yè)必須要構(gòu)建出大數(shù)據(jù)管理和分析應(yīng)用平臺，因為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理平臺已經(jīng)不能夠適應(yīng)目前龐大的數(shù)據(jù)量。平臺的建設(shè)工作必須要選用專業(yè)的工作人員，并且需要通過反復(fù)的調(diào)研論證，找到目前所需要的數(shù)據(jù)源，然后再設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，最后再進(jìn)行數(shù)據(jù)資源的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的邏輯性。

3.3 數(shù)據(jù)獲取技術(shù)

目前大部分煤礦企業(yè)都已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，數(shù)字化發(fā)展，為智能礦山的建設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。但是煤礦企業(yè)還需要對傳統(tǒng)的機械設(shè)備進(jìn)行淘汰，或者是更新升級統(tǒng)一設(shè)備的通信接口，以此來保證數(shù)據(jù)采集工作的有效開展。但是部分煤礦企業(yè)在業(yè)務(wù)方面還沒有實現(xiàn)信息化的發(fā)展，煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒有達(dá)到目前智能礦山建設(shè)的要求。因此，煤礦企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)部門以及工作人員必須要全面地認(rèn)識到智能礦山大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)，提高煤礦業(yè)務(wù)以及生產(chǎn)等領(lǐng)域的敏感度，做好技術(shù)方面的研究。

4 智能礦山大數(shù)據(jù)的發(fā)展分析

4.1 在安全領(lǐng)域的應(yīng)用

在煤礦開采工作當(dāng)中，由于開采環(huán)境的復(fù)雜，開采工作當(dāng)中很容易發(fā)生安全事故。因此，企業(yè)要不斷提高煤礦安全方面的管理水平，為工作人員提供安全的工作環(huán)境。在煤礦安全管理工作當(dāng)中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對當(dāng)前安全管理工作人員的工作方式進(jìn)行改革，突破傳統(tǒng)的管理思維，改進(jìn)管理的手段。在這方面，應(yīng)該建立起專業(yè)的專家知識庫，做好礦井虛擬三維可視化工作，對煤礦安全進(jìn)行動態(tài)分析，從而對可能發(fā)生的事故進(jìn)行超前預(yù)警，并及時進(jìn)行排查。

4.2 經(jīng)營管理領(lǐng)域的應(yīng)用

在經(jīng)營管理層面應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以不斷優(yōu)化煤礦市場和企業(yè)的內(nèi)部控制，如企業(yè)通過綜合設(shè)備層、生產(chǎn)執(zhí)行層等；做好對人員工效、物資采購等人力資源、財務(wù)管理方面的管控工作；完成經(jīng)營管理方面的短板分析工作，發(fā)現(xiàn)市場優(yōu)勢，為企業(yè)經(jīng)營決策提供更多的數(shù)據(jù)支持。同時，煤礦企業(yè)的發(fā)展和社會其他領(lǐng)域也存在著緊密的聯(lián)系，尤其是該領(lǐng)域的行業(yè)協(xié)會、政府部門，通過大數(shù)據(jù)強大的溝通共享功能，可以整合行業(yè)的數(shù)據(jù)資源，對未來煤礦行業(yè)的市場發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，為企業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略提供數(shù)據(jù)支持，為政府的決策提供依據(jù)，做好能源方面的結(jié)構(gòu)調(diào)整，調(diào)節(jié)供給側(cè)曲線。

4.3 生產(chǎn)執(zhí)行領(lǐng)域的應(yīng)用

在生產(chǎn)執(zhí)行領(lǐng)域方面的應(yīng)用，主要劃分為三大方面。首先，可以提高煤炭生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的效率，比如說開采環(huán)節(jié)、掘進(jìn)環(huán)節(jié)以及供電環(huán)節(jié)等等，通過調(diào)研傳統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化各個設(shè)備之間的配置，提高各個環(huán)節(jié)之間工作的協(xié)調(diào)性。其次，可以提高設(shè)備的使用壽命，完善設(shè)備的性能?？梢栽跈C械上安裝感應(yīng)設(shè)備，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)在機械運行過程當(dāng)中對于機械內(nèi)部進(jìn)行動態(tài)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，當(dāng)機器發(fā)生故障的時候就可以觸發(fā)安全警報，從而及時進(jìn)行維修，進(jìn)一步減少損失。最后，可以實現(xiàn)精準(zhǔn)生產(chǎn)。在生產(chǎn)活動開始之前，通過大數(shù)據(jù)分析目前市場上的供給情況，結(jié)合市場行情制定生產(chǎn)計劃。另外還可以通過調(diào)查，進(jìn)行合理決策，對目前市場上流通較好的煤炭產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，比如說提高煤炭熱量，切割大小合適等。

5 結(jié)語

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能礦山當(dāng)中應(yīng)用是必然的趨勢，煤礦企業(yè)也應(yīng)該充分認(rèn)識到大數(shù)據(jù)背后所具有的應(yīng)用價值以及發(fā)展?jié)摿?，不斷做好關(guān)鍵技術(shù)方面的研究，做好理論方面的創(chuàng)新。以此促進(jìn)我國煤礦企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高能源的生產(chǎn)效率，保證能源供應(yīng)的穩(wěn)定，為我國經(jīng)濟社會的發(fā)展提供有力的支持。