大數(shù)據(jù)背景下礦山企業(yè)的信息化建設(shè)

朱瑞環(huán) 劉修成 鄒芳偉｜文

隨著數(shù)字信息技術(shù)的全面發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。在這一大背景下，信息化建設(shè)逐漸成為有色金屬礦山安全生產(chǎn)的新常態(tài)。本文試從有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)存在的問(wèn)題入手，以“三個(gè)系統(tǒng)，同一中心”為主要建設(shè)思路，詳細(xì)闡述大數(shù)據(jù)在有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)中的應(yīng)用。

大數(shù)據(jù)分析突破傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的轉(zhuǎn)變

大數(shù)據(jù)分析，是指數(shù)據(jù)量急劇積累迅速超出主流軟件工具和人類思維處理的極限，從理念上，大數(shù)據(jù)分析與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析有三大轉(zhuǎn)變：要全體不要抽樣，要效率不要絕對(duì)精確，要相關(guān)不要因果。針對(duì)大數(shù)據(jù)，既有的技術(shù)架構(gòu)和分析工具已經(jīng)無(wú)法滿足要求，需要全新的數(shù)據(jù)分析方法和技術(shù)，這其中包括：大數(shù)據(jù)分析可視化方法；大數(shù)據(jù)挖掘算法；預(yù)測(cè)性分析能力；語(yǔ)義處理能力；數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理技術(shù)。

有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)存在的問(wèn)題

1.數(shù)據(jù)和設(shè)備孤島無(wú)法支持多信息維度的綜合決策分析

有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)需要融合采礦、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、通風(fēng)、地測(cè)和防治水多個(gè)專業(yè)，以及生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)多個(gè)層面的信息，但這些信息卻散布在一個(gè)個(gè)割裂的數(shù)據(jù)孤島和設(shè)備孤島中；同時(shí)，有色金屬礦山安全生產(chǎn)管理決策的信息化需要利用多個(gè)專業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析功能，而這些功能也被封印在一個(gè)個(gè)割裂的功能孤島中。

2.有色金屬礦山企業(yè)數(shù)據(jù)可視化及分析手段匱乏

有色金屬礦山在安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理中源源不斷地產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，但是，各種信息系統(tǒng)并沒有提供豐富靈活的可視化分析工具，讓管理決策人員能夠快速了解當(dāng)前安全生產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)，以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，未能獲取關(guān)聯(lián)維度信息進(jìn)行指標(biāo)結(jié)構(gòu)分析、趨勢(shì)分析、比較分析等，未能從全局到細(xì)部進(jìn)行數(shù)據(jù)鉆取，找出問(wèn)題發(fā)生的詳細(xì)原因。

3.大數(shù)據(jù)專業(yè)分析人員匱乏，存在信息系統(tǒng)建設(shè)的短板

大數(shù)據(jù)建設(shè)的每個(gè)環(huán)節(jié)都必須依靠專業(yè)技術(shù)人員才能完成，有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)領(lǐng)域的相應(yīng)人才更是大大缺乏。有色金屬礦山安全生產(chǎn)內(nèi)涵豐富，這就給安全生產(chǎn)管理的各類信息系統(tǒng)建設(shè)提出了更高的要求，需要滿足監(jiān)控實(shí)時(shí)化、系統(tǒng)集成化、數(shù)據(jù)海量化、分析決策在線化和智能化，這些都是目前有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)的短板。

大數(shù)據(jù)分析與有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)思路

隨著采礦業(yè)的不斷發(fā)展，有色金屬礦山安全生產(chǎn)管理逐漸從陳舊的人為管理模式向數(shù)字化管理模式邁進(jìn)。以某有色金屬地下礦山為例，利用大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)字化管理技術(shù)，逐漸形成了以“三個(gè)系統(tǒng)，同一中心”為主要建設(shè)思路的安全生產(chǎn)信息化建設(shè)模式，即：安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”、生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安全生產(chǎn)環(huán)保調(diào)度應(yīng)急指揮中心。

1.建立安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”

非煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)分層包括：礦區(qū)地表工業(yè)場(chǎng)地辦公樓、主井、副井、一中段到八中段，視頻監(jiān)控、人員定位及通訊聯(lián)絡(luò)設(shè)備主要布置在主巷道及各聯(lián)絡(luò)巷，有毒有害氣體檢測(cè)設(shè)備主要布置在各采掘巷道。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)以下內(nèi)容：（1）中心站由監(jiān)控終端、UPS電源、視頻顯示、數(shù)據(jù)接口等組成，完成“六大系統(tǒng)”的信息處理、顯示、調(diào)度等工作；（2）監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)由傳輸線纜、分站、傳感器、攝像機(jī)等設(shè)備及管理軟件組成，具有信息采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、打印和聲光報(bào)警功能，用于監(jiān)測(cè)金屬非金屬地下礦山有毒有害氣體濃度，以及風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、通風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)、視頻圖像等；（3）人員管理系統(tǒng)由主機(jī)、傳輸接口、分站（讀卡器）、識(shí)別卡、傳輸線纜等設(shè)備及管理軟件組成，具有對(duì)攜卡人員出/入井時(shí)刻、重點(diǎn)區(qū)域出/入時(shí)刻、工作時(shí)間、井下和重點(diǎn)區(qū)域人員數(shù)量、井下人員活動(dòng)路線等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)、顯示、打印、儲(chǔ)存、查詢、報(bào)警、管理等功能；（4）通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)基于光纖傳輸?shù)木C合數(shù)字化傳輸網(wǎng)絡(luò)，由有線調(diào)度系統(tǒng)和無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)組成，保證生產(chǎn)、調(diào)度、管理的正常進(jìn)行，同時(shí)，在緊急情況下保證救援的及時(shí)性，為整個(gè)系統(tǒng)的傳輸提供通道；（5）供水施救系統(tǒng)在礦山發(fā)生災(zāi)變時(shí)，為井下提供生活飲用水，包括水源、過(guò)濾裝置、供水管路、三通及閥門等；（6）壓風(fēng)自救系統(tǒng)在礦山發(fā)生災(zāi)變時(shí)，為井下提供新鮮風(fēng)流，包括空氣壓縮機(jī)、送氣管路、三通及閥門、油水分離器、壓風(fēng)自救裝置等；（7）緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)在礦山井下發(fā)生災(zāi)變時(shí)，為避災(zāi)人員安全避險(xiǎn)提供生命保障，它是由避災(zāi)路線、緊急避險(xiǎn)設(shè)施、設(shè)備和措施組成的有機(jī)整體。

2.建立安全生產(chǎn)環(huán)保調(diào)度應(yīng)急指揮中心

安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”運(yùn)行以來(lái)存在的主要問(wèn)題有：該系統(tǒng)不能對(duì)井下作業(yè)人員進(jìn)行全過(guò)程準(zhǔn)確定位；系統(tǒng)讀卡器漏讀、誤讀率較高，井下人員信息更新速度慢，致使井下作業(yè)人員信息不夠準(zhǔn)確；該系統(tǒng)識(shí)別區(qū)域窄，回采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不在無(wú)線覆蓋區(qū)域內(nèi)；由于該礦進(jìn)出礦井口較多，該系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)唯一鑒別；RFID技術(shù)與KJ703金屬非金屬礦山管理系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在同一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，多種功能技術(shù)對(duì)接的相關(guān)要求。

針對(duì)上述問(wèn)題，該礦依托已經(jīng)建成的礦山六大系統(tǒng)，將進(jìn)一步完善井下和地表重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)崗位、要害部位、人員密集場(chǎng)所全覆蓋、不間斷視頻監(jiān)控的要求，設(shè)計(jì)建設(shè)以下內(nèi)容：（1）人員定位系統(tǒng)。人員定位系統(tǒng)建成后與監(jiān)測(cè)監(jiān)控、通訊聯(lián)絡(luò)形成三網(wǎng)合一，既能實(shí)現(xiàn)資源共享，又能使維護(hù)方便?？记跈C(jī)是一種新型的存儲(chǔ)類考勤機(jī)，事先只需采集員工的面像及指紋并建立檔案，當(dāng)員工上下班站在人臉及指紋識(shí)別考勤機(jī)的識(shí)別區(qū)域內(nèi)，考勤機(jī)上就會(huì)快速地記錄考勤及出入井狀況并保存記錄，與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)后，可以利用電腦、手機(jī)實(shí)時(shí)掌握和查詢井下員工出入井信息。該礦將在副井井口、主井井口、副井平硐、斜坡道口各安裝一臺(tái)人員考勤系統(tǒng)，并與網(wǎng)絡(luò)連接，后期通過(guò)加強(qiáng)管理，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢、人員考勤等功能；（2）地表視頻監(jiān)控系統(tǒng)。增設(shè)19套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)礦山地表的生產(chǎn)指揮中心、排土場(chǎng)（廢石場(chǎng)）、地表加油站等重點(diǎn)崗位及關(guān)鍵場(chǎng)所、要害部門進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。為加強(qiáng)礦山輻射的安全管理，保障放射源運(yùn)行安全，將增設(shè)一套獨(dú)立的放射源視頻監(jiān)控系統(tǒng)，確保泵站廠房?jī)?nèi)放射源的運(yùn)行安全。為加強(qiáng)礦山提升運(yùn)輸系統(tǒng)的安全管理，保障提升運(yùn)輸安全，同時(shí)在主副井卷?yè)P(yáng)機(jī)房各增設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一套，主要用于提升系統(tǒng)操作人員實(shí)時(shí)通過(guò)視頻監(jiān)控主副井提升系統(tǒng)的運(yùn)行情況；（3）井下視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該礦將在緊急避險(xiǎn)硐室增設(shè)2臺(tái)GYH25(B)礦用一般性氧氣傳感器，井下增設(shè)11套視頻監(jiān)控系統(tǒng)；（4）聯(lián)網(wǎng)上傳系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司對(duì)該礦人員定位系統(tǒng)、監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，需增加聯(lián)網(wǎng)上傳系統(tǒng)硬件及軟件，人員定位系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)將通過(guò)FTP方式上傳到監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。

3.建立生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

一般情況下，有色金屬礦山安全生產(chǎn)管理中的生產(chǎn)信息化控制系統(tǒng)包括：供配電監(jiān)控系統(tǒng)、井下排水監(jiān)控系統(tǒng)、井下窄軌鐵路信號(hào)系統(tǒng)、斜坡道信號(hào)系統(tǒng)、井下破碎監(jiān)控系統(tǒng)、主副井提升運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)不僅可以提高工作人員的工作效率，更有利于有效監(jiān)管礦山安全生產(chǎn)。

4.建立尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、自動(dòng)、連續(xù)采集、傳輸、管理及分析的監(jiān)測(cè)技術(shù)。系統(tǒng)的運(yùn)行可以直觀顯示各項(xiàng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控信息數(shù)據(jù)的歷史變化過(guò)程及當(dāng)前狀態(tài)，大幅度提高對(duì)于尾礦庫(kù)潰壩災(zāi)害機(jī)理的認(rèn)識(shí)水平，促使礦山建立更便于尾礦庫(kù)運(yùn)行期安全管理和風(fēng)險(xiǎn)控制的潰壩風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)判方法，增強(qiáng)企業(yè)對(duì)于尾礦庫(kù)災(zāi)害的預(yù)警響應(yīng)能力。

結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)背景下，有色金屬礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的缺陷，從根本上提高了安全管理水平，促進(jìn)了礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的高效性、安全性及可靠性，將有色金屬礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)帶入了新的數(shù)字化時(shí)代。