智能矿山数据中台架构体系设计

周行 钱张书 蔺鹏飞

摘要：数据中台是智能矿山搭建的数据基础，是煤矿行业大数据运用的底座。据有关报道显示，智能矿山数据中台起到了数据收集开发、数据分类存储、数据管理等的作用，将煤矿有关数据信息从数据资源转变为数据资产，能够应用于煤矿企业的决策调度、风险预警、设备维护和管理等，处理了煤矿行业信息不通畅、数据难收集等问题。基于此，本文简单介绍了智能矿山的概念和现状以及智能矿山数据中台架构体系设计。

关键词：智能矿山;数据中台;架构体系

在我国经济发展步入新时期的背景下，我国煤矿行业面临着全新的发展时期，这个时期具有四个明显的特征：需求增长缓慢、产能过剩、环保绿色发展、结构化调整，煤矿行业在此情形下必须抓住机会，完成行业产业转型升级[1]。在绿色发展理念指导下，煤矿行业产业转型升级的最主要方式就是以创新推动发展。智能矿山数据中台架构体系融合了大数据、云算法、智能生产等先进技术，有助于煤矿行业实施以创新推动发展的发展方式。

一、智能矿山之煤炭行业

随着双碳理念的提出，煤炭行业需要做到更高程度的精细化生产，提高生产效率，借助于人工智能、大数据、信息技术等新兴科技力量，煤矿行业力在实现智能化生产，以达到更高程度的安全生产、节能减耗的目的，满足现代化经济建设发展需要[2]。在新技术的辅助下，传统煤矿行业将围绕着智能矿山，以实时监测、高阶分析、机械化采矿等为长期目标，做到煤矿开采、挖掘、运输、经营等环节的全过程智能化经营。

纵观我国煤矿行业发展进程，其智能化发展经历了四个阶段：第一阶段，单机自动化。处于上世纪90年代，这一阶段在煤矿生产中运用了分离传感和GIS技术，单机传输通道得以出现，做到了远程集控运行、报警等。第二阶段，综合自动化。处于本世纪初期。本阶段煤矿开采实现了高度自动化，综合集成平台被运用于煤矿生产中，做到了相关数据信息的初级处理、信息发布等。第三阶段，局部智能化。2015年--至今，现阶段我国智能矿山正处于发展阶段，此阶段利用互联网、大数据等技术，极大地提高了煤矿行业的机械化程度，做到了局部闭环运行。第四阶段，全面智能化。在未来的某一天，我国煤矿行业一定能够实现整体透明化，真正做到無人矿山。

二、智能矿山现状

根据我国现阶段各行业发展情况可以看出，煤炭资源在未来很长一段时间内都将是我国的重要能源，我国加大力度推动智能矿山建设，主要是为了解决煤炭开采环境复杂、矿难事故严重等问题，以实现高效开采的目的，降低煤矿行业工作者的伤残率，为煤矿安全经营提供保障。结合现阶段智能矿山发展现况看，其发展进程中有很多因素限制了智能矿山发展，一是目前矿井互通、矿井和地面互通时网络信号、速度、时效性等相对落后，无法提供数据传输时所需要的能力[3]。我国多数煤矿企业在智能矿山建设过程中忽视软件建设的重要性，只局限于建设硬件设别设施;二是数据接口不规范，不统一，各类信息系统在数据存储、分类等方面都有着显著的区别，造成各种信息系统之间无法互通、融合，数据信息无法实现汇总，导致信息孤岛的情况。很多的矿山企业没有将其智能信息系统充分利用起来，实际经营过程中，没有完善的信息系统，管理效率低下;三是未能建立高效危险预警机制，面对突发事件没有很好的应急反应能力等。

三、智能矿山数据中台架构体系设计

为了开展智能矿山数据中台架构体系设计，需要先对数据中台架构体系进行顶层设计。

第一层，架构体系。也就是数据信息收集实施层。在这一层架构中，主要收集煤矿行业的全部企业信息和实施有关数据信息决策。主要包含了综合智能化系统、矿山状态监测、矿山日常运作管理、矿山安全经营管理等系统，对于其中的信息进行收集并实施有关决策数据信息。其中综合智能化系统包涵了和煤矿行业日常运作有关的煤矿开采、挖掘、运输、煤矿通风、矿山地质勘测等几十种信息数据系统[4]。矿山状态监测系统包涵了矿井安全监测、压强监测、粉尘监测等有关矿山状态的监测系统。矿山日常运作管理系统包涵了矿山经营管理、煤矿开采管理、机械设备管理等有关矿山日常运作的管理系统。矿山安全管理系统包括了危险预警管理、风险因素排除管理、规范化运作管理等有关矿山安全的管理系统。矿山经营管理系统包涵了行政办公管理、人力、财务管理、成本管理等有关矿山经营的管理系统。

第二层，数据传输层。在数据传输层，数据需要遵守系统化的设计原则进行传输，进而可以在矿井内搭建一个由无线和有线共同组成的系统化网络结构，有助于推动智能矿山的智能化构建。

第三层，数据存储层。在矿山进行数据信息传输，需要将信息数据规范标准化，在保证信息数据安全的基础上将数据信息进行云存储，从而达成数据信息高效存储和管理的目的。此外，构建公共信息开放平台，搭建矿山安全运作管理和智能化信息数据平台。

第四层，数据决策控制层。数据决策层是整个智能矿山数据中台架构体系中最为关键的一层，在这一层要构建包含矿山日常运作经营管理的所有有关的信息系统[5]。这一层面不仅涵盖了数据信息的采集和智能化分析整理，还涵盖了整个矿山的通信、消防、紧急救助系统等。除此之外，还可以利用大数据分析技术，结合云计算和多种学科，实施综合全面的数据研究分析，进而达到矿山安全管理和智能决策的目的，并利用人工智能技术，智能化实施决策。

第五层，数据展示层。通过网络信息技术的处理，能够使矿山数据信息在智能终端得以呈现，展现出了矿山的实际情况。

综上所述，在社会主义现代化建设进程中，许多行业领域纷纷投入到智能建设、自动建设中，未来社会的发展也离不开各式各样的自动化和智能化，在此情况下，煤矿行业结合本行业实际情况，进行智能矿山数据中台架构体系的搭建。

参考文献：

[1]任燕， 崔庚彦. 基于智能制造和大数据挖掘的农机数字化设计研究[J]. 农机化研究， 2022， 44（1）：5.

[2]徐明. "5G+工业互联网"采矿智能化顶层设计和技术应用研究[J]. 信息通信技术与政策， 2021（10）：6.

[3]苏树鹏. 基于Lambda架构的移动互联大数据平台架构的设计与应用[J]. 2022（6）.

[4]王延龙， 吴强. 某轨道交通装备公司数据中心基础架构虚拟化整合的实施[J]. 2022（4）.

[5]李志文. 基于数据采集平台下的督导工作基本架构——以软件与服务外包学院教学质量配置库为例[J]. 2022（6）.