范濟(jì)安，潘 睿，王竑達(dá)

(1.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京市西城區(qū)，100033；2. 中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司山東省分公司，山東省濟(jì)南市，250001)

0 引言

礦山行業(yè)屬于工業(yè)的一部分，遵循“自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、智能化”發(fā)展路徑。礦山智能化建設(shè)是礦山行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。目前大中型煤礦已具備初級(jí)智能化水平，通過(guò)關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化作業(yè)或遠(yuǎn)程操控[1-2]。未來(lái)大型煤礦將向中級(jí)智能化礦山迅速演進(jìn)，通過(guò)信息數(shù)據(jù)的融合，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度、協(xié)同化作業(yè)，并利用信息化系統(tǒng)助力生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)多環(huán)節(jié)優(yōu)化。2025-2035年，智能化煤礦建設(shè)預(yù)計(jì)向大、中、小煤礦全面鋪開(kāi)，已建成的中級(jí)智能化煤礦會(huì)向更高級(jí)的智能化目標(biāo)發(fā)展。

伴隨智能化礦山建設(shè)的逐步深入，數(shù)據(jù)和通信成為了發(fā)展演進(jìn)的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)可起到助力智能化決策、驅(qū)動(dòng)智能化技術(shù)創(chuàng)新、落實(shí)礦山安全管理保障等作用；通信在橫向連接生產(chǎn)設(shè)備及自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及縱向打通信息化同自動(dòng)化系統(tǒng)壁壘方面可發(fā)揮重要的橋梁作用。當(dāng)前，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在多設(shè)備以及多系統(tǒng)間全面、充分、有效地融合，釋放數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，賦能生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等多環(huán)節(jié)應(yīng)用，對(duì)智能化礦山可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

綜合智能管控平臺(tái)建設(shè)是智能化礦山數(shù)據(jù)融合的重要發(fā)展方向之一[3]。但在平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中，由于數(shù)據(jù)多源異構(gòu)性和數(shù)據(jù)源通信接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，造成數(shù)據(jù)交互共享的困難，導(dǎo)致“數(shù)據(jù)孤島”“信息煙囪”等一系列問(wèn)題，使得深度挖掘數(shù)據(jù)潛力存在一定困難，數(shù)據(jù)價(jià)值無(wú)法充分利用和釋放[4-6]。

基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)融合規(guī)范將會(huì)成為未來(lái)綜合智能管控平臺(tái)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，筆者闡述了數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)通信在礦山領(lǐng)域的重要作用，并基于中國(guó)聯(lián)通內(nèi)部的數(shù)據(jù)治理經(jīng)驗(yàn)，就綜合智能管控平臺(tái)介紹中國(guó)聯(lián)通對(duì)礦山行業(yè)的能力輸出，同時(shí)，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)融合規(guī)范，圍繞數(shù)據(jù)和通信兩大基礎(chǔ)要素，分享了平臺(tái)在金谷礦業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用案例。

1 智能化的兩大基礎(chǔ)要素

1.1 數(shù)據(jù)

在智能化領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)扮演著至關(guān)重要的角色。礦山行業(yè)正逐漸向更高階段的智能化方向邁進(jìn)，數(shù)據(jù)是礦山智能化應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心驅(qū)動(dòng)力，也是礦山生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、安全等各環(huán)節(jié)的重要資源，對(duì)實(shí)現(xiàn)智能化的目標(biāo)起著至關(guān)重要的作用[6-8]。

(1)數(shù)據(jù)是礦山智能化決策的基礎(chǔ)。礦山運(yùn)營(yíng)涉及諸多環(huán)節(jié)，包括勘探、開(kāi)采、加工、運(yùn)輸?shù)取Ｍㄟ^(guò)對(duì)終端海量數(shù)據(jù)信息的收集和分析，礦山企業(yè)可以更加全面地了解礦山的地質(zhì)情況、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)效率等信息。

(2)數(shù)據(jù)是礦山智能化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)前，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、人工智能、區(qū)塊鏈等先進(jìn)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在礦山智能化建設(shè)中，先進(jìn)技術(shù)的演進(jìn)依靠龐大的數(shù)據(jù)信息支撐，通過(guò)不斷地迭代分析處理，可進(jìn)一步推動(dòng)自動(dòng)化和信息化能力的提升，開(kāi)發(fā)出兩化融合類(lèi)的智能應(yīng)用。

(3)數(shù)據(jù)是礦山智能化安全管理的基石。礦山企業(yè)在安全管理上有著嚴(yán)格的要求，基于智能化技術(shù)的數(shù)據(jù)分析與研判，可對(duì)礦山環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)過(guò)程等方面實(shí)現(xiàn)全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防和控制，保障礦山領(lǐng)域的安全。

1.2 網(wǎng)絡(luò)通信

網(wǎng)絡(luò)通信在礦山智能化中扮演著重要的基礎(chǔ)角色。網(wǎng)絡(luò)通信的打通能夠?qū)⒏黝?lèi)生產(chǎn)設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，采集整合生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，保障礦山數(shù)據(jù)信息安全、準(zhǔn)確、可靠地傳輸[9-10]。

(1)橫向連接。網(wǎng)絡(luò)通信通過(guò)橫向連接，可實(shí)現(xiàn)各類(lèi)生產(chǎn)設(shè)備及其自動(dòng)控制系統(tǒng)之間的緊密協(xié)作。礦山生產(chǎn)過(guò)程中涉及到大量的設(shè)備和系統(tǒng)，如鉆探設(shè)備、輸送設(shè)備、破碎設(shè)備等。通過(guò)橫向連接的通信方式，打破不同設(shè)備數(shù)據(jù)的孤立，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。

(2)縱向連接。網(wǎng)絡(luò)通信通過(guò)縱向連接，將自動(dòng)化系統(tǒng)與信息化系統(tǒng)緊密結(jié)合，可打通系統(tǒng)與不同終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和綜合分析，并可深度挖掘數(shù)據(jù)信息，提供如環(huán)境檢測(cè)、安全預(yù)警等多種智能化系統(tǒng)服務(wù)，推進(jìn)智能化決策和管理。

2 《智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范》解讀

2.1 《規(guī)范》制定背景

當(dāng)前，在礦山智能化道路演進(jìn)過(guò)程中，由于缺少整體統(tǒng)一的數(shù)據(jù)融合規(guī)范體系約束，數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)通信在共享應(yīng)用等方面遇到了不少的阻礙和挑戰(zhàn)[11]。一是數(shù)據(jù)源接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同設(shè)備、系統(tǒng)和廠商之間的數(shù)據(jù)通信接口標(biāo)準(zhǔn)存在差異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)兼容等方面存在困難；二是數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，礦山中包括視頻、文本等多類(lèi)型數(shù)據(jù)，在格式、結(jié)構(gòu)和編碼方式上千差萬(wàn)別，限制了數(shù)據(jù)的共享交互；三是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)缺乏統(tǒng)一的存儲(chǔ)規(guī)則、存儲(chǔ)格式要求，在存儲(chǔ)功能需求、容災(zāi)備份和運(yùn)維方面缺少整體規(guī)范；四是礦山通信的服務(wù)類(lèi)型、對(duì)外通信服務(wù)的功能接口及交互操作標(biāo)準(zhǔn)缺少統(tǒng)一規(guī)定。

為解決上述問(wèn)題，2023年6月，國(guó)家礦山安全監(jiān)察局對(duì)外發(fā)布《規(guī)范》編制成果，該《規(guī)范》旨在解決礦山、裝備和通信企業(yè)所面臨的多個(gè)突出問(wèn)題，如數(shù)據(jù)編碼不統(tǒng)一、通信接口不兼容、傳輸協(xié)議不開(kāi)放、系統(tǒng)集成難度大、智能化建設(shè)成本高等問(wèn)題。通過(guò)打破數(shù)據(jù)孤島和信息煙囪的現(xiàn)象，促進(jìn)智能化礦山各類(lèi)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和集中集成，為邁向高水平礦山智能化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 《規(guī)范》體系架構(gòu)

《規(guī)范》從基礎(chǔ)、支撐和應(yīng)用3個(gè)維度，對(duì)數(shù)據(jù)的編碼、采集、治理、安全和應(yīng)用等方面加以規(guī)范，其中，數(shù)據(jù)編碼規(guī)范制定了一定的分類(lèi)體系、編碼體系和代碼元素集合，使得數(shù)據(jù)按照一定原則和方法區(qū)分、歸類(lèi)和編碼；數(shù)據(jù)采集規(guī)范是對(duì)礦山智能化設(shè)備感知數(shù)據(jù)的采集、傳輸和共享等方面規(guī)范，覆蓋了通信接口、服務(wù)、發(fā)現(xiàn)、鏈接、報(bào)文、配置、安全和管理等多部分；數(shù)據(jù)治理規(guī)范主要對(duì)智能化礦山數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、整合、分析和呈現(xiàn)等部分進(jìn)行規(guī)范，是深度挖掘數(shù)據(jù)潛力來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)潛在價(jià)值的重要環(huán)節(jié)；數(shù)據(jù)安全規(guī)范規(guī)定了數(shù)據(jù)的基本安全要求、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要求、安全管理要求、安全技術(shù)要求以及安全運(yùn)營(yíng)要求，對(duì)數(shù)據(jù)生命周期各階段安全和能力等方面加以規(guī)范；數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)范面向AI大規(guī)模訓(xùn)練、機(jī)電設(shè)備檢測(cè)、安控機(jī)器人、車(chē)輛管理等礦山數(shù)據(jù)共享應(yīng)用需求，指導(dǎo)礦山行業(yè)開(kāi)展智能化礦山數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建，支撐礦山行業(yè)基于全數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、全過(guò)程融合共享的智能化全面發(fā)展。智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范體系架構(gòu)

3 中國(guó)聯(lián)通內(nèi)部數(shù)據(jù)治理案例

3.1 中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)治理背景

中國(guó)聯(lián)通在不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域和系統(tǒng)中擁有大量的數(shù)據(jù)，各類(lèi)信息化系統(tǒng)多達(dá)1 500余種，從組織架構(gòu)的角度來(lái)看，由分公司覆蓋集團(tuán)、省、市、區(qū)(縣)等；從生產(chǎn)工具類(lèi)型看，覆蓋固網(wǎng)、移網(wǎng)、接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)等；從技術(shù)類(lèi)型看，覆蓋2G、3G、4G、5G、光纖、銅纜等；從市場(chǎng)屬性來(lái)看，包括公眾客戶和政府企業(yè)客戶等。

中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)多類(lèi)型和多維度的特點(diǎn)，在具體實(shí)施工作中，由于建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)和使用單位各不相同，不同部門(mén)、系統(tǒng)、業(yè)務(wù)單元或數(shù)據(jù)源之間缺乏有效的信息共享和規(guī)范機(jī)制，數(shù)據(jù)信息在數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理等方面無(wú)法做到統(tǒng)一，因此數(shù)據(jù)信息就無(wú)法有效協(xié)同共享，造成了嚴(yán)重的數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象。

3.2 中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)治理舉措

數(shù)據(jù)治理是中國(guó)聯(lián)通數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動(dòng)的重要組成部分，經(jīng)過(guò)中國(guó)聯(lián)通多年來(lái)的研究與探索，凝練出了“一套制度規(guī)范、一個(gè)數(shù)據(jù)中臺(tái)、一套治理方法”的數(shù)據(jù)治理舉措，以數(shù)據(jù)共享理念為出發(fā)點(diǎn)，由統(tǒng)一數(shù)據(jù)中臺(tái)匯聚、拉通、整合和共享全域數(shù)據(jù)資源，以業(yè)務(wù)為指引，通過(guò)多技術(shù)協(xié)同共創(chuàng)，聚焦重點(diǎn)場(chǎng)景，深度挖掘數(shù)據(jù)潛能，全面激發(fā)生產(chǎn)要素活力。

(1)一套制度規(guī)范?？茖W(xué)的數(shù)據(jù)治理必然基于合理科學(xué)的制度規(guī)范管理體系，該體系應(yīng)覆蓋管理辦法細(xì)則、數(shù)據(jù)治理企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范方案。其中，管理辦法細(xì)則明確了各級(jí)數(shù)據(jù)治理基本原則和要求，可以幫助組織建立規(guī)范的數(shù)據(jù)治理流程，明確責(zé)任劃分，確保數(shù)據(jù)治理的順利推進(jìn)；數(shù)據(jù)治理企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)架構(gòu)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等方面提出了基本遵循；系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范方案統(tǒng)一了企業(yè)數(shù)據(jù)語(yǔ)言，為特定系統(tǒng)或應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，制定了數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)聯(lián)通制度規(guī)范體系如圖2所示。

圖2 中國(guó)聯(lián)通制度規(guī)范體系

(2)一個(gè)數(shù)據(jù)中臺(tái)。充分發(fā)揮中國(guó)聯(lián)通集約化能力基礎(chǔ)，構(gòu)建了“湖倉(cāng)一體、批流融合”的技術(shù)體系，助力打造“算力+數(shù)據(jù)+算法”三大能力核心，全面落實(shí)全域數(shù)據(jù)上云入湖，整合業(yè)務(wù)域、運(yùn)營(yíng)域、管理域多域數(shù)據(jù)，打通跨域數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的安全共享，用一個(gè)數(shù)據(jù)中臺(tái)對(duì)中國(guó)聯(lián)通全業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供賦能。中國(guó)聯(lián)通統(tǒng)一數(shù)據(jù)中臺(tái)框架如圖3所示。

(3)一套治理辦法。該治理辦法規(guī)范了數(shù)據(jù)管理流程，保護(hù)數(shù)據(jù)安全和隱私，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享和交換，管理數(shù)據(jù)生命周期，并強(qiáng)化數(shù)據(jù)治理責(zé)任。通過(guò)制定和執(zhí)行治理辦法，組織能夠建立健全的數(shù)據(jù)管理體系，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和可信度，推動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策和創(chuàng)新。中國(guó)聯(lián)通堅(jiān)持業(yè)務(wù)牽引、問(wèn)題導(dǎo)向，開(kāi)創(chuàng)性總結(jié)了數(shù)據(jù)治理“七步法”，指導(dǎo)各智慧運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)以簡(jiǎn)化、通俗易懂的方式，全員開(kāi)展本領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)治理工作，依托統(tǒng)一數(shù)據(jù)中臺(tái)，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從可用到好用。中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)治理“七步法”如圖4所示。

圖4 中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)治理“七步法”

3.3 中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)治理成效

基于上述的方法論，中國(guó)聯(lián)通取得了許多階段性的成果，早在2012年就成立了集團(tuán)級(jí)的大數(shù)據(jù)中心，旨在對(duì)分布在區(qū)(縣)、地市、省、集團(tuán)的各類(lèi)生產(chǎn)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的采集并按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行加工、存儲(chǔ)、管理、服務(wù)與應(yīng)用。2014年至今，中國(guó)聯(lián)通在內(nèi)部數(shù)據(jù)治理方面取到了突出成績(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)全方位賦能和對(duì)外千行百業(yè)的能力輸出。中國(guó)聯(lián)通治理階段成效如圖5所示。

圖5 中國(guó)聯(lián)通治理階段成效

經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)展，大數(shù)據(jù)已成為中國(guó)聯(lián)通五大主責(zé)主業(yè)之一。對(duì)內(nèi)，通過(guò)精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)、用戶維系、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等多項(xiàng)應(yīng)用，將數(shù)據(jù)要素潛在價(jià)值深度挖掘，打破橫向系統(tǒng)壁壘，有效提高了系統(tǒng)組織運(yùn)行效率；對(duì)外，敏捷賦能千行百業(yè)融通，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、數(shù)字政府、交通物流等眾多行業(yè)的能力輸出，在數(shù)據(jù)服務(wù)與應(yīng)用方面年收入超100億，打造了9 600余個(gè)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

4 中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)治理能力輸出案例

中國(guó)聯(lián)通基于多年來(lái)在數(shù)據(jù)融合治理的探索，深耕礦山行業(yè)，聚焦打造了礦山智能綜合管控平臺(tái)，該平臺(tái)承接中國(guó)聯(lián)通內(nèi)部數(shù)據(jù)治理經(jīng)驗(yàn)，按照一套制度規(guī)范體系進(jìn)行建設(shè)，基于一個(gè)數(shù)據(jù)融合及服務(wù)底座，有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融通，針對(duì)礦山智能化轉(zhuǎn)型需求，打造多場(chǎng)景平臺(tái)上層輸出應(yīng)用，全面助力智能化礦山建設(shè)穩(wěn)步向前。

4.1 礦山智能綜合管控平臺(tái)簡(jiǎn)介

礦山智能綜合管控平臺(tái)是以數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化、系統(tǒng)一體化和技術(shù)智能化的綜合性智慧礦山建設(shè)理念為指導(dǎo)，采用智能控制、通信網(wǎng)絡(luò)、空間信息、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析與挖掘、三維可視化等關(guān)鍵技術(shù)，與煤礦應(yīng)用場(chǎng)景深度融合匹配，建設(shè)成了集生產(chǎn)運(yùn)行管理、智能監(jiān)測(cè)控制、協(xié)同調(diào)度、安全管控、經(jīng)營(yíng)管理于一體的智慧化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在礦業(yè)集團(tuán)、礦管公司、礦山的內(nèi)部橫向和縱向流通。

4.2 制度規(guī)范體系

礦山智能綜合管控平臺(tái)的建設(shè)通過(guò)統(tǒng)一的制度規(guī)范體系約束，覆蓋數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)服務(wù)等多個(gè)環(huán)節(jié)，規(guī)范體系主要引用了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(MT)、安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(AQ)和政府主管部門(mén)文件，保障了數(shù)據(jù)信息的規(guī)范性和有效性。相較于國(guó)家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布的《智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范》，本平臺(tái)契合整體體系架構(gòu)，從基礎(chǔ)、支撐、應(yīng)用等多環(huán)節(jié)都提出了明確的、統(tǒng)一的規(guī)范要求，通過(guò)系統(tǒng)的規(guī)范約束，數(shù)據(jù)從前期數(shù)據(jù)編碼開(kāi)始便加以規(guī)范，在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理、安全保障等環(huán)節(jié)將數(shù)據(jù)有效融通，在數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可用和好用。礦山智能綜合管控平臺(tái)制度規(guī)范體系如圖6所示。

圖6 礦山智能綜合管控平臺(tái)制度規(guī)范體系

4.3 數(shù)據(jù)融合及服務(wù)底座

數(shù)據(jù)融合及服務(wù)底座基于微服務(wù)架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)融合平臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)和技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。數(shù)據(jù)融合平臺(tái)以數(shù)據(jù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)挖掘能力；應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)以統(tǒng)一設(shè)計(jì)的應(yīng)用架構(gòu)為基礎(chǔ)提供功能完善、流程統(tǒng)一、體驗(yàn)一致的業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境，提供標(biāo)準(zhǔn)接口的集成環(huán)境；技術(shù)研發(fā)平臺(tái)以技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提供開(kāi)發(fā)、測(cè)試、運(yùn)維一體化的技術(shù)研發(fā)服務(wù)，提供如建模工具、算法編排工具、頁(yè)面組態(tài)工具、流程表單等可視化低代碼開(kāi)發(fā)工具，支撐應(yīng)用構(gòu)建。

同時(shí)，數(shù)據(jù)融合及服務(wù)底座包含了“GIS一張圖”和三維可視化數(shù)字孿生平臺(tái)，呈現(xiàn)平臺(tái)多種信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息更透明，數(shù)據(jù)共享應(yīng)用更便捷[13]。其中“GIS一張圖”基于云計(jì)算、地理信息、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，將基礎(chǔ)地理信息和生產(chǎn)信息以畫(huà)面的形式進(jìn)行呈現(xiàn)。三維可視化數(shù)字孿生平臺(tái)通過(guò)信息交換和共享，將整個(gè)礦山管理的各子系統(tǒng)整合為有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)、建筑、室內(nèi)、設(shè)備的逐級(jí)可視。

4.4 平臺(tái)上層輸出應(yīng)用

4.4.1 數(shù)據(jù)分析類(lèi)應(yīng)用

數(shù)據(jù)分析工作是深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的重要環(huán)節(jié)，平臺(tái)依托數(shù)據(jù)底座能力，開(kāi)發(fā)了智能業(yè)務(wù)綜合管理、智能業(yè)務(wù)分析等系統(tǒng)，進(jìn)一步助力全面釋放數(shù)據(jù)潛能。

智能業(yè)務(wù)綜合管理系統(tǒng)依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)調(diào)度管理的業(yè)務(wù)流程，采用信息化手段，實(shí)現(xiàn)礦及職能部門(mén)管理的有機(jī)銜接，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息支持，為企業(yè)構(gòu)建基于信息化手段的、貫穿始終的不斷優(yōu)化的生產(chǎn)控制平臺(tái)。

智能業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)立足于煤炭企業(yè)管理和經(jīng)營(yíng)職能，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦相關(guān)生產(chǎn)、安全、運(yùn)輸、生產(chǎn)計(jì)劃、物資統(tǒng)配、配煤、經(jīng)營(yíng)等的管理、監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)測(cè)等功能，為煤礦統(tǒng)籌管理提供科學(xué)決策依據(jù)。

4.4.2 生產(chǎn)集中管控類(lèi)應(yīng)用

為有效促進(jìn)多生產(chǎn)系統(tǒng)有效聯(lián)動(dòng)，打造了智能生產(chǎn)集中管控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用“全局優(yōu)化、區(qū)域分級(jí)、多點(diǎn)協(xié)同”控制模式，以先進(jìn)、智能、高可靠性的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以泛在網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)為主要支撐，以可視化手段將各自獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)匯聚在同一平臺(tái)進(jìn)行管控，建設(shè)成一個(gè)“運(yùn)營(yíng)一大腦，礦山一張網(wǎng)，數(shù)據(jù)一片云，資源一視圖”的智能應(yīng)用系統(tǒng)。

系統(tǒng)覆蓋通風(fēng)控制、供配電控制、排水監(jiān)控、帶式輸送機(jī)集控、提升控制和壓風(fēng)控制等生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)，旨在打通應(yīng)急廣播、無(wú)線通信、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、融合通信、工業(yè)視頻、礦壓監(jiān)測(cè)、電力監(jiān)控、自動(dòng)化系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸壁壘。利用系統(tǒng)控制策略配置，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。

4.4.3 設(shè)備管理控制類(lèi)應(yīng)用

針對(duì)智能設(shè)備的控制和管理，打造了智能機(jī)電控制系統(tǒng)和智能設(shè)備管理系統(tǒng)，以保障設(shè)備的平穩(wěn)有序運(yùn)行。

智能機(jī)電控制系統(tǒng)以工業(yè)環(huán)網(wǎng)及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)傳輸通道，以綜合自動(dòng)化建設(shè)為基礎(chǔ)，采用了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等先進(jìn)技術(shù)手段。該系統(tǒng)集成了智能掘進(jìn)、智能采煤、智能通風(fēng)、智能主排水、智能主運(yùn)輸、智能主提升、智能供配電、智能輔助運(yùn)輸、智能壓風(fēng)等生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)，具備礦井生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、綜合調(diào)度指揮、多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、經(jīng)營(yíng)輔助決策多種功能。

智能設(shè)備管理系統(tǒng)通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化，開(kāi)辟設(shè)備信息傳遞的新領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)由設(shè)備管理、設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備使用管理、設(shè)備巡檢管理、設(shè)備保養(yǎng)管理、設(shè)備維修管理、設(shè)備備件管理、設(shè)備圖件管理等組成，能夠有效對(duì)設(shè)備進(jìn)行全生命周期的監(jiān)測(cè)和維護(hù)升級(jí)。

5 應(yīng)用案例

承德金谷礦業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“金谷礦業(yè)”)位于承德市隆化縣韓麻營(yíng)鎮(zhèn)馬虎營(yíng)村，是一家集鐵礦石開(kāi)采及加工、鐵精粉生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的縣重點(diǎn)礦山企業(yè)。該企業(yè)建有干選車(chē)間、選鐵車(chē)間、高鈦車(chē)間、低鈦車(chē)間、選磷車(chē)間和二等尾礦庫(kù)。該企業(yè)覆蓋的業(yè)務(wù)領(lǐng)域較廣，數(shù)據(jù)涉及面廣且種類(lèi)較多，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享和深度應(yīng)用具有較高的要求。

本項(xiàng)目部署了可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，建立了5G專(zhuān)網(wǎng)和工業(yè)環(huán)網(wǎng)，5G專(zhuān)網(wǎng)的建設(shè)為礦區(qū)提供了專(zhuān)屬網(wǎng)絡(luò)，基于不同生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景融合應(yīng)用，為設(shè)備遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控和人員通信等環(huán)節(jié)提供保障。工業(yè)環(huán)網(wǎng)整合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用“設(shè)備層+工業(yè)以太冗余環(huán)網(wǎng)+Intranet管理網(wǎng)絡(luò)”的三層結(jié)構(gòu)模式，最大限度地保證礦山數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。

基于通信網(wǎng)絡(luò)搭建了金谷礦業(yè)綜合智能管控平臺(tái)，在應(yīng)用賦能方面主要部署了智能生產(chǎn)調(diào)度、智能數(shù)據(jù)分析、智能綜合檢測(cè)等模塊。首先，平臺(tái)針對(duì)園區(qū)和采礦區(qū)進(jìn)行三維立體的數(shù)字孿生，將企業(yè)簡(jiǎn)介、天氣信息、產(chǎn)量情況、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析、電耗監(jiān)測(cè)和安全監(jiān)督等信息有效整合，將數(shù)據(jù)信息及時(shí)有效地呈現(xiàn)給管理決策者。金谷礦業(yè)綜合管控平臺(tái)界面如圖7所示。

智能生產(chǎn)調(diào)度模塊將金谷礦業(yè)原有孤立的生產(chǎn)、銷(xiāo)售、庫(kù)存、值班等數(shù)據(jù)，統(tǒng)一到一個(gè)界面進(jìn)行管理，賦予各科室人員不同的權(quán)限，定時(shí)進(jìn)行報(bào)表填報(bào)，拉通了各科室人員與生產(chǎn)系統(tǒng)之間的關(guān)系。

智能數(shù)據(jù)分析模塊能夠?qū)Σ煌瑫r(shí)間生產(chǎn)和耗電的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，并及時(shí)生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，供管理人員及時(shí)了解礦區(qū)運(yùn)行情況。以電耗分析為例，將總耗電量同選鐵車(chē)間、破碎站的耗電量按日月年時(shí)間線匯總，對(duì)不同時(shí)間區(qū)間數(shù)據(jù)分析對(duì)比，以數(shù)據(jù)分析圖表的形式進(jìn)行呈現(xiàn)。

智能綜合檢測(cè)模塊為礦用卡車(chē)安裝物聯(lián)網(wǎng)卡、北斗GPS車(chē)載中控、稱(chēng)重傳感器等裝置，通過(guò)智能稱(chēng)重系統(tǒng)有效提升車(chē)輛裝載率，有助于管理者遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)了解車(chē)載動(dòng)態(tài)及貨物裝卸的時(shí)間和地點(diǎn)，確保貨物安全、準(zhǔn)時(shí)、可靠送達(dá)。同時(shí)以多種分屏方式的方法，對(duì)廠區(qū)重要點(diǎn)位實(shí)時(shí)監(jiān)控的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)。

基于5G專(zhuān)網(wǎng)和工業(yè)環(huán)網(wǎng)的綜合智能管控平臺(tái)建設(shè)，在成本方面，優(yōu)化員工崗位30余個(gè)；在增效方面，初期提升車(chē)間生產(chǎn)效率12%～15%，每年可大幅降低電氣故障率及電氣維修時(shí)間80%，從而每年增加有效生產(chǎn)時(shí)間200 h以上；在節(jié)能降耗方面，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約能耗213.6萬(wàn)kW·h，相當(dāng)于減少碳排放1 602.5 t。

6 結(jié)語(yǔ)

綜合智能管控平臺(tái)建設(shè)是助力礦山行業(yè)邁向智能化的重要方向，平臺(tái)的構(gòu)建依靠堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)，當(dāng)前階段需要打通二者在應(yīng)用中面臨的不規(guī)范、不統(tǒng)一等問(wèn)題，才能有效解決數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)融合共享，打造切實(shí)有效的上層應(yīng)用。

國(guó)家礦山安全監(jiān)察局對(duì)外發(fā)布的《規(guī)范》對(duì)行業(yè)發(fā)展起到了重要的引領(lǐng)作用，各領(lǐng)域遵循本《規(guī)范》將有效解決礦山、設(shè)備商和通信企業(yè)間面臨數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題，推動(dòng)智能化礦山各類(lèi)數(shù)據(jù)充分融合，減少在技術(shù)、運(yùn)營(yíng)和成本等多個(gè)維度出現(xiàn)的困難阻力，綜合智能管控平臺(tái)的建設(shè)將迎來(lái)更加開(kāi)放友好的合作生態(tài)，多參與方、多業(yè)務(wù)領(lǐng)域、多系統(tǒng)可更加快捷地參與平臺(tái)建設(shè)，推進(jìn)礦山行業(yè)向更高階段的智能化發(fā)展。