霍爾辛赫煤礦智慧礦山系統(tǒng)工程的實(shí)踐應(yīng)用研究

楊柳倩

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司信息科，山西 長(zhǎng)治 046000）

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以透徹感知、深度互聯(lián)、智能應(yīng)用為特征的智慧地球理念應(yīng)運(yùn)而生，智慧化成為繼工業(yè)化、電氣化、信息化之后世界科技革命又一次新的突破。煤礦開(kāi)采行業(yè)由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變的原因，其對(duì)智慧化的要求非常之迫切，當(dāng)前在自動(dòng)化礦山、數(shù)字化礦山的基礎(chǔ)上，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新管理模式和技術(shù)手段，建設(shè)綠色、智能和可持續(xù)發(fā)展的智慧礦山。論文以霍爾辛赫煤礦的智慧礦山系統(tǒng)工程建設(shè)為案例，對(duì)其具體的建設(shè)和應(yīng)用方案進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，希望對(duì)其他同類(lèi)型的煤礦進(jìn)行智慧礦山系統(tǒng)工程建設(shè)提供相應(yīng)的參考。

1 智慧礦山系統(tǒng)工程

智慧礦山是以礦山系統(tǒng)為原型，以礦山科學(xué)技術(shù)、信息科學(xué)、人工智能和計(jì)算科學(xué)為理論基礎(chǔ)，以現(xiàn)代手機(jī)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，建立起的基于移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)應(yīng)用程序，可用多媒體和模擬仿真參數(shù)技術(shù)進(jìn)行多維的表達(dá)，同時(shí)具有高分辨率、海量數(shù)據(jù)和多種數(shù)據(jù)的融合以及空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的技術(shù)手機(jī)軟件系統(tǒng)。

2 霍爾辛赫煤礦智慧礦山系統(tǒng)工程方案分析

根據(jù)國(guó)家“兩化融合”號(hào)召和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步提升霍爾辛赫煤礦信息高效傳遞?；魻栃梁彰旱V與部分系統(tǒng)廠(chǎng)家、軟件系統(tǒng)集成廠(chǎng)家主要針對(duì)手機(jī)移動(dòng)終端和綜合自動(dòng)化平臺(tái)建設(shè)進(jìn)行了技術(shù)討論，形成以下兩套方案。

2.1 智慧礦山系統(tǒng)工程方案1結(jié)構(gòu)分析

方案1的具體內(nèi)容及結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 霍爾辛赫煤礦智慧礦山工程方案1結(jié)構(gòu)示意圖

該方案1的優(yōu)點(diǎn)有：可并行運(yùn)行、互不影響；可購(gòu)買(mǎi)成熟產(chǎn)品，選擇性強(qiáng)；費(fèi)用相對(duì)較少。存在的缺點(diǎn)：需維護(hù)兩套系統(tǒng)；數(shù)據(jù)共享性差，與互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)相悖。

2.2 智慧礦山系統(tǒng)工程方案2結(jié)構(gòu)分析

方案2的具體內(nèi)容及結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 霍爾辛赫煤礦智慧礦山工程方案2結(jié)構(gòu)示意圖

方案2優(yōu)點(diǎn)：統(tǒng)一管理，維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單；投資重合度小。該方案缺點(diǎn)：需定制開(kāi)發(fā)，費(fèi)用投資相對(duì)較大（成本為方案1的3倍）；難度系數(shù)大（對(duì)框架設(shè)計(jì)能力要求高）；開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)（需求明確情況下開(kāi)發(fā)、測(cè)試至少需6個(gè)月）。

2.3 兩種方案比較分析

鑒于以上幾種情況，霍爾辛赫煤礦選擇方案1實(shí)施，按照方案2進(jìn)行框架設(shè)計(jì)與布置，作為系統(tǒng)5～10年的規(guī)劃擴(kuò)展。在A(yíng)PP客戶(hù)端上該煤礦有兩種選擇：一是該煤礦自身進(jìn)行開(kāi)發(fā)；二是與現(xiàn)有成熟APP系統(tǒng)對(duì)接。該煤礦自身開(kāi)發(fā)APP，需要投資一臺(tái)服務(wù)器，開(kāi)發(fā)一套綜合展示平臺(tái)軟件，然后做展示平臺(tái)與APP各個(gè)模塊的對(duì)接。外部系統(tǒng)平臺(tái)主要選用兩個(gè)比較典型的平臺(tái)：一個(gè)是比較經(jīng)濟(jì)型的dingtalk（釘釘軟件是個(gè)一個(gè)開(kāi)放平臺(tái)，用戶(hù)可以自己進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)）；另一個(gè)是比較專(zhuān)業(yè)的OA系統(tǒng)。自己建設(shè)平臺(tái)，所有數(shù)據(jù)在公司本地存儲(chǔ)，相對(duì)數(shù)據(jù)保密性和安全性較高；同時(shí)因?yàn)槠脚_(tái)屬于自己建設(shè)，可以在界面上進(jìn)行公司logo宣傳等顯示自主的東西。選用外部系統(tǒng)，所有的數(shù)據(jù)將會(huì)存儲(chǔ)在外部平臺(tái)上，最大的隱患在于如果外部平臺(tái)消失或不再提供好的服務(wù)，煤礦方將很被動(dòng)，所有移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)都終止。通過(guò)多方面的綜合性考慮，該礦最后選擇了進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)APP進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施。

3 智慧礦山系統(tǒng)工程軟件開(kāi)發(fā)

3.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)整

為了能適應(yīng)智慧礦山APP的部署實(shí)施，煤礦對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，首先與運(yùn)營(yíng)商溝通出口帶寬問(wèn)題，給APP服務(wù)提供了足夠的帶寬保障。然后是出口設(shè)備調(diào)整，在新的專(zhuān)門(mén)用于A(yíng)PP發(fā)布的出口上部署了防火墻，從工業(yè)網(wǎng)到局域網(wǎng)中間增加了VSP設(shè)備做隔離，保障工業(yè)網(wǎng)的安全。在感知礦山實(shí)施過(guò)程中，煤礦與廠(chǎng)商進(jìn)行深入的溝通協(xié)調(diào)，將工業(yè)網(wǎng)的相關(guān)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入，如主運(yùn)皮帶、中央變電所、中央泵房等。與市場(chǎng)化實(shí)施人員協(xié)調(diào)做數(shù)據(jù)接口，將工資查詢(xún)數(shù)據(jù)接入到手機(jī)APP中。

同時(shí)煤礦準(zhǔn)備了硬件、軟件環(huán)境：設(shè)定的硬件最低要求：手機(jī)終端要求：512MB內(nèi)存+雙核處理器+QHD屏幕；發(fā)布服務(wù)器要求：標(biāo)配一臺(tái)至強(qiáng)E5620四核處理器，英特爾5500芯片組服務(wù)器主板，8G DDR3 REG ECC內(nèi)存，SSD 80G固態(tài)硬盤(pán)，雙千兆網(wǎng)卡；開(kāi)發(fā)環(huán)境：Windows10 Pro 64位，IntelliJ IDEA 2016，JDK1.8，Android6.0運(yùn)行環(huán)境：Windows server 2008 32位，JDK1.6，Tomcat7.0.68，Android4.x及以上。

3.2 軟件開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)階段完全按照軟件開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，先進(jìn)行調(diào)研，概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、上線(xiàn)運(yùn)行。因?yàn)槭亲灾鏖_(kāi)發(fā)，需求調(diào)研比較明確，很快完成，概要設(shè)計(jì)也在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段因?yàn)樵O(shè)計(jì)到軟件架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等，請(qǐng)了專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)支持，下面主要說(shuō)明一下詳細(xì)設(shè)計(jì)。

用戶(hù)界面系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)用戶(hù)頁(yè)面，采用界面原型的方式，直接設(shè)計(jì)頁(yè)面布局以及頁(yè)面之間的流轉(zhuǎn)。組件實(shí)現(xiàn)類(lèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：從概要設(shè)計(jì)出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)組件的類(lèi)。類(lèi)關(guān)系圖，描述類(lèi)之間繼承、包含、關(guān)聯(lián)等靜態(tài)關(guān)系。詳細(xì)描述每個(gè)類(lèi)的名稱(chēng)、編號(hào)、說(shuō)明、類(lèi)包含的屬性名、類(lèi)屬性數(shù)值類(lèi)型、核心類(lèi)操作名、操作參數(shù)以及返回值類(lèi)型；描述關(guān)鍵的類(lèi)時(shí)序圖，描述類(lèi)（對(duì)象）之間如何協(xié)作，以完成功能。數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：從概要設(shè)計(jì)中的邏輯數(shù)據(jù)模型出發(fā)，描述數(shù)據(jù)物理設(shè)計(jì)、如果需要的話(huà)，進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移設(shè)計(jì)。物理部署設(shè)計(jì)：描述組件部署時(shí)的組合關(guān)系。

4 霍爾辛赫煤礦實(shí)踐應(yīng)用的實(shí)施效果分析

此智慧礦山系統(tǒng)手機(jī)應(yīng)用軟件是按照“人機(jī)物法環(huán)”管理的理念進(jìn)行設(shè)計(jì),其核心是為各級(jí)管理人員提供對(duì)應(yīng)決策依據(jù)。在霍爾辛赫煤礦實(shí)踐應(yīng)用并運(yùn)行一段時(shí)間后，取得了很好的效果，其具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

（1）降本增效，提高管理效率。以前，當(dāng)井下現(xiàn)場(chǎng)或設(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，相關(guān)人員經(jīng)常直接到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員匯報(bào)作出臨時(shí)處理意見(jiàn)。導(dǎo)致處理問(wèn)題不僅時(shí)間長(zhǎng)，而且受現(xiàn)場(chǎng)人員語(yǔ)言表達(dá)水平限制，還會(huì)出現(xiàn)誤引導(dǎo)現(xiàn)象?，F(xiàn)在通過(guò)故障遠(yuǎn)程視頻診斷系統(tǒng)，地面相關(guān)技術(shù)人員只要手中有一部手機(jī)、能上網(wǎng)。就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)進(jìn)行查看，及時(shí)作出對(duì)應(yīng)決策。第一時(shí)間到達(dá)“現(xiàn)場(chǎng)”解決問(wèn)題。

（2）市場(chǎng)化運(yùn)行的核心，實(shí)現(xiàn)崗位工資班清班結(jié)、報(bào)表自動(dòng)生成、結(jié)算收入即時(shí)查詢(xún)，覆蓋率達(dá)到100%。每位崗位員工通過(guò)手機(jī)應(yīng)用就可以對(duì)當(dāng)日工資查詢(xún)。

（3）可以做到智慧生產(chǎn)系統(tǒng)管理，就是以無(wú)人值守采煤掘技術(shù)為代表的智慧綜采工作面和無(wú)人掘進(jìn)工作面。目前實(shí)現(xiàn)中央水泵房系統(tǒng)和變電所管理系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)。

（4）實(shí)現(xiàn)智慧后勤保障系統(tǒng)，主要是指地、測(cè)、采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、調(diào)度、計(jì)劃、設(shè)計(jì)等的信息化、智慧化系統(tǒng)等。