智能礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系設(shè)計

周行 錢張書 藺鵬飛

摘要：數(shù)據(jù)中臺是智能礦山搭建的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是煤礦行業(yè)大數(shù)據(jù)運用的底座。據(jù)有關(guān)報道顯示，智能礦山數(shù)據(jù)中臺起到了數(shù)據(jù)收集開發(fā)、數(shù)據(jù)分類存儲、數(shù)據(jù)管理等的作用，將煤礦有關(guān)數(shù)據(jù)信息從數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)資產(chǎn)，能夠應(yīng)用于煤礦企業(yè)的決策調(diào)度、風(fēng)險預(yù)警、設(shè)備維護(hù)和管理等，處理了煤礦行業(yè)信息不通暢、數(shù)據(jù)難收集等問題?；诖耍疚暮唵谓榻B了智能礦山的概念和現(xiàn)狀以及智能礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系設(shè)計。

關(guān)鍵詞：智能礦山;數(shù)據(jù)中臺;架構(gòu)體系

在我國經(jīng)濟發(fā)展步入新時期的背景下，我國煤礦行業(yè)面臨著全新的發(fā)展時期，這個時期具有四個明顯的特征：需求增長緩慢、產(chǎn)能過剩、環(huán)保綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)化調(diào)整，煤礦行業(yè)在此情形下必須抓住機會，完成行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[1]。在綠色發(fā)展理念指導(dǎo)下，煤礦行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的最主要方式就是以創(chuàng)新推動發(fā)展。智能礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系融合了大數(shù)據(jù)、云算法、智能生產(chǎn)等先進(jìn)技術(shù)，有助于煤礦行業(yè)實施以創(chuàng)新推動發(fā)展的發(fā)展方式。

一、智能礦山之煤炭行業(yè)

隨著雙碳理念的提出，煤炭行業(yè)需要做到更高程度的精細(xì)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，借助于人工智能、大數(shù)據(jù)、信息技術(shù)等新興科技力量，煤礦行業(yè)力在實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，以達(dá)到更高程度的安全生產(chǎn)、節(jié)能減耗的目的，滿足現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展需要[2]。在新技術(shù)的輔助下，傳統(tǒng)煤礦行業(yè)將圍繞著智能礦山，以實時監(jiān)測、高階分析、機械化采礦等為長期目標(biāo)，做到煤礦開采、挖掘、運輸、經(jīng)營等環(huán)節(jié)的全過程智能化經(jīng)營。

縱觀我國煤礦行業(yè)發(fā)展進(jìn)程，其智能化發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：第一階段，單機自動化。處于上世紀(jì)90年代，這一階段在煤礦生產(chǎn)中運用了分離傳感和GIS技術(shù)，單機傳輸通道得以出現(xiàn)，做到了遠(yuǎn)程集控運行、報警等。第二階段，綜合自動化。處于本世紀(jì)初期。本階段煤礦開采實現(xiàn)了高度自動化，綜合集成平臺被運用于煤礦生產(chǎn)中，做到了相關(guān)數(shù)據(jù)信息的初級處理、信息發(fā)布等。第三階段，局部智能化。2015年--至今，現(xiàn)階段我國智能礦山正處于發(fā)展階段，此階段利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，極大地提高了煤礦行業(yè)的機械化程度，做到了局部閉環(huán)運行。第四階段，全面智能化。在未來的某一天，我國煤礦行業(yè)一定能夠?qū)崿F(xiàn)整體透明化，真正做到無人礦山。

二、智能礦山現(xiàn)狀

根據(jù)我國現(xiàn)階段各行業(yè)發(fā)展情況可以看出，煤炭資源在未來很長一段時間內(nèi)都將是我國的重要能源，我國加大力度推動智能礦山建設(shè)，主要是為了解決煤炭開采環(huán)境復(fù)雜、礦難事故嚴(yán)重等問題，以實現(xiàn)高效開采的目的，降低煤礦行業(yè)工作者的傷殘率，為煤礦安全經(jīng)營提供保障。結(jié)合現(xiàn)階段智能礦山發(fā)展現(xiàn)況看，其發(fā)展進(jìn)程中有很多因素限制了智能礦山發(fā)展，一是目前礦井互通、礦井和地面互通時網(wǎng)絡(luò)信號、速度、時效性等相對落后，無法提供數(shù)據(jù)傳輸時所需要的能力[3]。我國多數(shù)煤礦企業(yè)在智能礦山建設(shè)過程中忽視軟件建設(shè)的重要性，只局限于建設(shè)硬件設(shè)別設(shè)施;二是數(shù)據(jù)接口不規(guī)范，不統(tǒng)一，各類信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲、分類等方面都有著顯著的區(qū)別，造成各種信息系統(tǒng)之間無法互通、融合，數(shù)據(jù)信息無法實現(xiàn)匯總，導(dǎo)致信息孤島的情況。很多的礦山企業(yè)沒有將其智能信息系統(tǒng)充分利用起來，實際經(jīng)營過程中，沒有完善的信息系統(tǒng)，管理效率低下;三是未能建立高效危險預(yù)警機制，面對突發(fā)事件沒有很好的應(yīng)急反應(yīng)能力等。

三、智能礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系設(shè)計

為了開展智能礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系設(shè)計，需要先對數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系進(jìn)行頂層設(shè)計。

第一層，架構(gòu)體系。也就是數(shù)據(jù)信息收集實施層。在這一層架構(gòu)中，主要收集煤礦行業(yè)的全部企業(yè)信息和實施有關(guān)數(shù)據(jù)信息決策。主要包含了綜合智能化系統(tǒng)、礦山狀態(tài)監(jiān)測、礦山日常運作管理、礦山安全經(jīng)營管理等系統(tǒng)，對于其中的信息進(jìn)行收集并實施有關(guān)決策數(shù)據(jù)信息。其中綜合智能化系統(tǒng)包涵了和煤礦行業(yè)日常運作有關(guān)的煤礦開采、挖掘、運輸、煤礦通風(fēng)、礦山地質(zhì)勘測等幾十種信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)[4]。礦山狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包涵了礦井安全監(jiān)測、壓強監(jiān)測、粉塵監(jiān)測等有關(guān)礦山狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)。礦山日常運作管理系統(tǒng)包涵了礦山經(jīng)營管理、煤礦開采管理、機械設(shè)備管理等有關(guān)礦山日常運作的管理系統(tǒng)。礦山安全管理系統(tǒng)包括了危險預(yù)警管理、風(fēng)險因素排除管理、規(guī)范化運作管理等有關(guān)礦山安全的管理系統(tǒng)。礦山經(jīng)營管理系統(tǒng)包涵了行政辦公管理、人力、財務(wù)管理、成本管理等有關(guān)礦山經(jīng)營的管理系統(tǒng)。

第二層，數(shù)據(jù)傳輸層。在數(shù)據(jù)傳輸層，數(shù)據(jù)需要遵守系統(tǒng)化的設(shè)計原則進(jìn)行傳輸，進(jìn)而可以在礦井內(nèi)搭建一個由無線和有線共同組成的系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有助于推動智能礦山的智能化構(gòu)建。

第三層，數(shù)據(jù)存儲層。在礦山進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，需要將信息數(shù)據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化，在保證信息數(shù)據(jù)安全的基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行云存儲，從而達(dá)成數(shù)據(jù)信息高效存儲和管理的目的。此外，構(gòu)建公共信息開放平臺，搭建礦山安全運作管理和智能化信息數(shù)據(jù)平臺。

第四層，數(shù)據(jù)決策控制層。數(shù)據(jù)決策層是整個智能礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系中最為關(guān)鍵的一層，在這一層要構(gòu)建包含礦山日常運作經(jīng)營管理的所有有關(guān)的信息系統(tǒng)[5]。這一層面不僅涵蓋了數(shù)據(jù)信息的采集和智能化分析整理，還涵蓋了整個礦山的通信、消防、緊急救助系統(tǒng)等。除此之外，還可以利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合云計算和多種學(xué)科，實施綜合全面的數(shù)據(jù)研究分析，進(jìn)而達(dá)到礦山安全管理和智能決策的目的，并利用人工智能技術(shù)，智能化實施決策。

第五層，數(shù)據(jù)展示層。通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的處理，能夠使礦山數(shù)據(jù)信息在智能終端得以呈現(xiàn)，展現(xiàn)出了礦山的實際情況。

綜上所述，在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，許多行業(yè)領(lǐng)域紛紛投入到智能建設(shè)、自動建設(shè)中，未來社會的發(fā)展也離不開各式各樣的自動化和智能化，在此情況下，煤礦行業(yè)結(jié)合本行業(yè)實際情況，進(jìn)行智能礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)體系的搭建。

參考文獻(xiàn)：

[1]任燕， 崔庚彥. 基于智能制造和大數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)機數(shù)字化設(shè)計研究[J]. 農(nóng)機化研究， 2022， 44（1）：5.

[2]徐明. "5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)"采礦智能化頂層設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 信息通信技術(shù)與政策， 2021（10）：6.

[3]蘇樹鵬. 基于Lambda架構(gòu)的移動互聯(lián)大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用[J]. 2022（6）.

[4]王延龍， 吳強. 某軌道交通裝備公司數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化整合的實施[J]. 2022（4）.

[5]李志文. 基于數(shù)據(jù)采集平臺下的督導(dǎo)工作基本架構(gòu)——以軟件與服務(wù)外包學(xué)院教學(xué)質(zhì)量配置庫為例[J]. 2022（6）.