智能化礦井數(shù)據(jù)共享開放體系建設(shè)探索

摘" 要：在國家大力推動礦山智能化建設(shè)的背景下，文章對煤礦行業(yè)機械化向智能化轉(zhuǎn)變過程中煤礦企業(yè)各部門大力建立數(shù)據(jù)平臺的現(xiàn)狀進行了研究，分析了現(xiàn)有技術(shù)下大量數(shù)據(jù)平臺建設(shè)中存在的數(shù)據(jù)無法進行交互，從而形成數(shù)據(jù)孤島的問題。并針對數(shù)據(jù)孤島問題，提出了一種數(shù)據(jù)交換與資源目錄管理系統(tǒng)，旨在滿足煤礦日益增長的高效數(shù)據(jù)共享和管理需求。該系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)設(shè)計，確保系統(tǒng)的可擴展性和無縫數(shù)據(jù)交換，有望推動煤礦行業(yè)實現(xiàn)更高的生產(chǎn)力與數(shù)據(jù)共享。

關(guān)鍵詞：智慧礦山；數(shù)據(jù)共享；數(shù)據(jù)孤島；智能化

中圖分類號：TP311；TD67" 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2024）12-0100-05

Exploration on the Construction of Intelligent Mine Data Sharing and Open System

YANG Biao1， LI Liang2

（1. Shandong Energy Group Xibei Mining Co.， Ltd.， Xi'an" 710018， China;

2.College of Communication and Information Technology， Xi'an University of Science and Technology， Xi'an" 710054， China）

Abstract： Under the background of the country's efforts to promote the intelligent construction of mines， this paper studies the current situation of establishment of data platforms by various departments of coal mining enterprises during the transformation from mechanization to intelligence of the coal mining industry， and analyzes the problem that a large amount of data in data platform construction with the existing technology can not interact so as to form data island. The present situation is investigated and analyzed， and a data exchange and resource catalog management system is proposed in this paper to solve the problem of data island， which aims to meet the increasing demand of efficient data sharing and management in coal mines. The distributed architecture and design of the system ensures scalability and seamless data exchange， which is expected to drive higher productivity and data sharing in coal mining industry.

Keywords： smart mine; data sharing; data island; intelligence

0" 引" 言

為貫徹落實國家發(fā)展改革委等八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》《我國煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展總體思路、目標方向、量化標準和重點舉措研究》等國家相關(guān)政策，加快我國煤礦智能化建設(shè)[1]，推動煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，國家能源局開展了《智能化煤礦（井工）分類、分級技術(shù)條件與評價》《智能化采煤工作面分類、分級技術(shù)條件與評價》兩項標準的制定工作，給出了智能化煤礦和智能化工作面分類、分級評價指標體系與評價方法，指導(dǎo)煤礦因地制宜地進行智能化煤礦建設(shè)，推進煤礦智能化高質(zhì)量發(fā)展[2]。智能化煤礦是將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)技術(shù)進行深入融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘（剝）、運輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等全過程的智能化運行[3，4]。

近年來，數(shù)據(jù)成為公認的國家基礎(chǔ)戰(zhàn)略資源，被高度重視。2020年初《中共中央關(guān)于堅持和完善中國特色社會主義制度、推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化若干重大問題的決定》，首次將數(shù)據(jù)列為與勞動、資本、土地、知識、技術(shù)、管理并列的生產(chǎn)要素，全國范圍跨部門，跨區(qū)域，跨層級、跨行業(yè)、跨流域的數(shù)據(jù)大流動、基于應(yīng)用場景數(shù)據(jù)治理的態(tài)勢也已成型[5-7]。作為生產(chǎn)礦井，目前已建成供排水系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、束管監(jiān)測系統(tǒng)、頂板檢測系統(tǒng)、水文系統(tǒng)、GIS一張圖、主通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)等十幾個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，煤礦已經(jīng)開始步入大數(shù)據(jù)時代[8]。由于數(shù)據(jù)越來越多，數(shù)據(jù)類型變得多樣且散落在不同的系統(tǒng)中，如何提升數(shù)據(jù)質(zhì)量并有效地利用數(shù)據(jù)這一煤礦寶貴的戰(zhàn)略性資產(chǎn)，如何從海量數(shù)據(jù)中準確地挖掘出有價值的信息，已經(jīng)成為生產(chǎn)礦井接下來面臨的主要難題。西北礦業(yè)公司信息化中心數(shù)據(jù)共享與信息系統(tǒng)分散建設(shè)，以及信息服務(wù)難于獲取和操作的矛盾越來越突出，亟須整合資源，進行數(shù)據(jù)治理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值進行大數(shù)據(jù)挖掘分析的目標[9，10]。

1" 數(shù)據(jù)共享體系建設(shè)方案探索

1.1" 數(shù)據(jù)共享交換平臺

1.1.1" 建設(shè)目標

數(shù)據(jù)共享交換平臺在智能化礦井系統(tǒng)中扮演關(guān)鍵角色，作為多個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交流橋梁。其主要職責在于實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫和文件之間的高效數(shù)據(jù)交換與同步，滿足分布在不同網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)環(huán)境中的各類應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)共享需求。該平臺具備初步整合和處理采集數(shù)據(jù)的能力，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準對采集的數(shù)據(jù)進行清洗和轉(zhuǎn)換。這確保了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性，使其能夠以全量或增量的方式順利加載到大數(shù)據(jù)處理平臺中。在整個數(shù)據(jù)交換過程中，數(shù)據(jù)共享交換平臺實施全程監(jiān)控管理，確保數(shù)據(jù)交換過程有序進行。這有效地防范了亂交換、重復(fù)交換等問題，從而保障了數(shù)據(jù)的安全性。通過這種專業(yè)化的平臺，智能化礦井系統(tǒng)各個組成部分能夠更加高效、可靠地進行數(shù)據(jù)交互，為系統(tǒng)整體運行提供有力支持。圖1為數(shù)據(jù)共享交互平臺。

1.1.2" 系統(tǒng)功能

1）基本數(shù)據(jù)交換功能。平臺需能結(jié)合基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)平臺，本項目提供豐富的數(shù)據(jù)交換方式，包括直接交換、API共享交換等。

2）審批管理功能。審批管理包括目錄審核、目錄撤銷審核、發(fā)布審核、發(fā)布撤銷審核、訂閱審核等功能。

3）數(shù)據(jù)分級功能。根據(jù)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)類別和安全級別，將數(shù)據(jù)分級分類管理，以便明確數(shù)據(jù)的范圍邊界和使用方式；同時與數(shù)據(jù)授權(quán)管理相配合，實現(xiàn)更加細粒度的數(shù)據(jù)共享授權(quán)管理。

4）監(jiān)控管理功能。監(jiān)控管理提供對數(shù)據(jù)交換全過程實時監(jiān)控，具體包括每一個交換業(yè)務(wù)的源信息、目標信息、交換用時、記錄數(shù)、數(shù)據(jù)流量、報錯信息、交換歷史、當前狀態(tài)等內(nèi)容。

5）運維監(jiān)管功能。數(shù)據(jù)交換平臺為方便使用者對交換網(wǎng)關(guān)進行運維監(jiān)控，可以實時顯示每個數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)運行狀況，從而在系統(tǒng)出現(xiàn)狀況時能快速的定位問題，如節(jié)點斷線、CPU運行過高、內(nèi)存泄漏等問題。

6）日志管理功能。日志管理支持記錄交換業(yè)務(wù)的操作信息，具體包括每一個交換業(yè)務(wù)的源信息、目標信息、交換用時、記錄數(shù)、數(shù)據(jù)流量、報錯信息、交換歷史、當前狀態(tài)等。

1.2" 數(shù)據(jù)資源目錄

數(shù)據(jù)資源目錄管理系統(tǒng)基于分布式的架構(gòu)設(shè)計，采用分層架構(gòu)，由展示層、業(yè)務(wù)層、存儲層及交換層共同組成。圖2為數(shù)據(jù)資源目錄管理系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。

其中展示層負責提供易用的操作界面，完成數(shù)據(jù)的展示及管理；業(yè)務(wù)層負責整個系統(tǒng)管理及業(yè)務(wù)處理；存儲層負責存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同時存儲搜索索引；交換層負責數(shù)據(jù)交換，其中API網(wǎng)關(guān)用來完成RESTful API形式的交換，數(shù)據(jù)交換引擎用于完成其他類型數(shù)據(jù)的交換。

1.3" 數(shù)據(jù)共享開放平臺

1.3.1" 架構(gòu)體系

數(shù)據(jù)共享與開放平臺如圖3所示，該平臺可以數(shù)據(jù)服務(wù)接口方式對煤礦各部門、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及報表分析平臺等實現(xiàn)數(shù)據(jù)開放和共享。系統(tǒng)可為企業(yè)微服務(wù)、微應(yīng)用及其他第三方應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)比對、信息布控、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)操作等服務(wù)接口。各部門可通過數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)獲取大數(shù)據(jù)處理平臺中的數(shù)據(jù)資源服務(wù)，同時也可通過數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)向經(jīng)過授權(quán)的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)資源服務(wù)。

數(shù)據(jù)共享與開放平臺提供完整的API發(fā)布、訂閱和生命周期管理，用戶只需進行簡單的操作，即可快速、低成本、低風(fēng)險地共享開放數(shù)據(jù)或服務(wù)。能力共享平臺扮演著協(xié)助用戶在其多系統(tǒng)間、與合作伙伴以及第三方系統(tǒng)之間實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨協(xié)議服務(wù)能力互通的關(guān)鍵角色。各系統(tǒng)通過發(fā)布和訂閱服務(wù)API的方式相互開放，并對這些服務(wù)API進行統(tǒng)一管理和組織。在服務(wù)API的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)政府或企業(yè)內(nèi)部各部門之間、以及與合作伙伴或第三方開發(fā)者之間業(yè)務(wù)能力的融合、重塑和創(chuàng)新。該平臺提供了一種高度專業(yè)化的框架，使得用戶能夠在異構(gòu)系統(tǒng)之間建立可靠的連接，通過標準化的API接口進行服務(wù)交互。此過程中，服務(wù)API的發(fā)布、訂閱和管理得到有效的協(xié)調(diào)，為用戶提供了一個有序而可控的環(huán)境。通過這種專業(yè)的方式，政府或企業(yè)內(nèi)部的各個部門能夠更加高效地整合、創(chuàng)新和重新構(gòu)建業(yè)務(wù)能力，從而推動系統(tǒng)間的協(xié)同發(fā)展。

1.3.2" 功能體系

數(shù)據(jù)共享與開放平臺主要包含：

1）服務(wù)中控。主要包括服務(wù)開發(fā)、服務(wù)注冊、服務(wù)匯聚、服務(wù)查找、服務(wù)授權(quán)、運維管控等功能，為服務(wù)的開發(fā)和管理提供一站式便捷服務(wù)。

2）服務(wù)網(wǎng)關(guān)。主要提供協(xié)議轉(zhuǎn)換、服務(wù)路由、服務(wù)SLA功能，為服務(wù)的運行提供高性能和高可靠的運行環(huán)境。

1.3.3" 功能要求

1）服務(wù)資源注冊。服務(wù)資源注冊用于對外發(fā)布的服務(wù)接口首先需要進行注冊管理。

2）服務(wù)資源審核。系統(tǒng)提供審核功能可對服務(wù)請求方的請求信息進行審核，只有審核確認的用戶，才可查看服務(wù)資源。系統(tǒng)提供服務(wù)資源審核功能，服務(wù)注冊發(fā)布后，系統(tǒng)對服務(wù)接口信息進行核查、審批，批準之后，服務(wù)才可發(fā)布，審核不通過的服務(wù)退回重新修改。

3）服務(wù)資源授權(quán)。系統(tǒng)對服務(wù)請求方、用戶、資源進行分級管理，支持服務(wù)以及目錄權(quán)限控制，通過服務(wù)權(quán)限控制實現(xiàn)服務(wù)授權(quán)。每個請求方預(yù)先設(shè)定等級，結(jié)合數(shù)據(jù)項等級，控制用戶可訪問和訂閱的范圍，可基于行政層級、崗位、地域等進行授權(quán)。

4）服務(wù)資源發(fā)布。系統(tǒng)發(fā)布的服務(wù)會選擇發(fā)布的目錄，通過發(fā)布目錄來確認發(fā)布范圍，同時設(shè)置共享等級，根據(jù)共享等級來保證哪些申請方可以瀏覽訂閱該資源。通過對共享數(shù)據(jù)訪問方式的控制以及數(shù)據(jù)顆粒度控制，服務(wù)方實現(xiàn)對自身共享數(shù)據(jù)的管理。

5）服務(wù)資源目錄。通過目錄管理系統(tǒng)對發(fā)布的服務(wù)接口進行編目管理，服務(wù)目錄可自動更新，并根據(jù)當前申請方和用戶的授權(quán)范圍查看可訪問的服務(wù)資源。

6）服務(wù)資源監(jiān)控。系統(tǒng)提供對服務(wù)接口的完整審計，能夠詳細記錄業(yè)務(wù)共享服務(wù)記錄，包括服務(wù)的注冊、審核、授權(quán)、發(fā)布、訪問等行為。

2" 建設(shè)成效

遵循國標、山東能源集團標準，通過該項目的建設(shè)，可建立生產(chǎn)礦井級現(xiàn)有的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一的標準體系，并根據(jù)各生產(chǎn)礦井特點制定唯一數(shù)據(jù)標準規(guī)范體系，如圖4、圖5所示。

2.1" 培育數(shù)據(jù)文化

所謂數(shù)據(jù)文化是一種以客觀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的文化范式，其核心特征在于通過數(shù)據(jù)進行表達、分析和決策。這種文化注重事實的客觀性，強調(diào)理性思考，追求數(shù)據(jù)的精確性。在改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)礦井思維模式的過程中，數(shù)據(jù)文化要求形成大數(shù)據(jù)思維，即建立起一種以數(shù)據(jù)為主導(dǎo)的文化和理念。在這一文化中，數(shù)據(jù)被視為信息的核心驅(qū)動力，因此管理和決策的基礎(chǔ)建立在對數(shù)據(jù)的深度理解和分析之上。數(shù)據(jù)文化倡導(dǎo)用數(shù)據(jù)來說話，將數(shù)據(jù)視為管理和決策的依據(jù)，推動組織在創(chuàng)新和業(yè)務(wù)發(fā)展中更為積極地借助數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的文化理念為組織提供了更為科學(xué)和客觀的決策基礎(chǔ)，使其能夠更加靈活地適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。

2.2" 推動數(shù)據(jù)共享

積極推動煤礦基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫的完善是通過采用統(tǒng)一目錄體系和交換框架，有針對性地集中梳理和轉(zhuǎn)化形成數(shù)據(jù)資源的過程。同時，逐步建立并完善生產(chǎn)礦井與各煤礦（各部門）之間，以及對集團煤礦信息資源的交互轉(zhuǎn)換和共享平臺，以建立信息應(yīng)用系統(tǒng)之間的協(xié)作共享機制。這一過程旨在推進各業(yè)務(wù)部門之間的跨部門協(xié)作，以及各相關(guān)職能部門和業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的聯(lián)動協(xié)作。該舉措的目標是為實現(xiàn)智慧化的服務(wù)和管理模式打下堅實基礎(chǔ)，同時推進生產(chǎn)礦井教育治理體系和治理能力的現(xiàn)代化。通過建立有效的數(shù)據(jù)交互和共享平臺，煤礦能夠更加高效地整合各部門和系統(tǒng)之間的信息資源，實現(xiàn)跨業(yè)務(wù)部門的協(xié)同工作。這不僅為智能化服務(wù)提供了支持，還有助于建設(shè)現(xiàn)代化的治理框架，推動煤礦在信息化管理方面取得實質(zhì)性進展。

2.3" 消除各類數(shù)據(jù)問題

通過將生產(chǎn)礦井最為重要的各信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源進行梳理、整理、清洗、規(guī)范，建立生產(chǎn)礦井全局性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺、數(shù)據(jù)管理平臺、數(shù)據(jù)標準平臺、數(shù)據(jù)接口平臺和數(shù)據(jù)安全監(jiān)管和防護平臺，消除信息化環(huán)境下的數(shù)據(jù)孤島，為生產(chǎn)礦井生產(chǎn)、運營、管理、智能化與資源和應(yīng)用系統(tǒng)進行深度整合打好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為系統(tǒng)整合、數(shù)據(jù)采集和維護、各類軟件項目建設(shè)鋪平道路。

2.4" 形成《生產(chǎn)礦井數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理規(guī)范》

在促進生產(chǎn)礦井事業(yè)發(fā)展和信息化建設(shè)的過程中，需要從制度和管理機制兩方面進行統(tǒng)籌和規(guī)范，以加強對生產(chǎn)礦井數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和信息化建設(shè)項目的有效管理。需要建立健全制度體系，明確生產(chǎn)礦井數(shù)據(jù)資產(chǎn)的所有權(quán)、使用權(quán)限和責任，確保數(shù)據(jù)的合規(guī)性和安全性。這包括確立數(shù)據(jù)采集、存儲、共享和使用的規(guī)范，明確數(shù)據(jù)治理的流程和標準，以及建立相關(guān)的法規(guī)和政策框架，以規(guī)范數(shù)據(jù)資產(chǎn)的管理和應(yīng)用。在管理機制方面，應(yīng)該建立完善的項目管理體系，包括項目規(guī)劃、實施、監(jiān)控和評估等多個環(huán)節(jié)。通過明確項目管理的責任和流程，確保信息化建設(shè)項目的推進與生產(chǎn)礦井業(yè)務(wù)的需要相一致。同時，引入有效的監(jiān)控和評估機制，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，確保信息化建設(shè)項目的進度和質(zhì)量。通過制定《生產(chǎn)礦井數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理規(guī)范》，可以更好地推動生產(chǎn)礦井事業(yè)的發(fā)展，提升信息化建設(shè)項目的管理水平，使其更加符合業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)信息化在礦井生產(chǎn)中的最大化效益。

3" 結(jié)" 論

礦產(chǎn)資源是我國經(jīng)濟中的重要一環(huán)，礦產(chǎn)企業(yè)智能化是現(xiàn)階段的必然趨勢。本文以解決實際中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)孤島為目標，探索一種礦井數(shù)據(jù)共享開放建設(shè)體系。從根源出發(fā)，搭建礦井數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)運維、數(shù)據(jù)共享等服務(wù)平臺，為礦上智能化探索提供理論方法與切實可行的實踐經(jīng)驗。但同時由于各個煤礦現(xiàn)實環(huán)境存在很大的差異性，因此數(shù)據(jù)共享開放問題仍為以后礦井智能化建設(shè)的重點與難點。

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作者簡介：楊彪（1980—），男，漢族，陜西咸陽人，工程師，本科，研究方向：智能化礦井信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；黎梁（1999—），男，漢族，陜西渭南人，碩士在讀，研究方向：深度學(xué)習(xí)、智慧礦山。