數(shù)字礦山信息化平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-8128

作者簡介：閆小關(guān)（1985—），男，本科，工程師，研究方向為電氣信息技術(shù)。

摘要：當(dāng)下正處于計算機技術(shù)融入各個行業(yè)并迅速發(fā)展的關(guān)鍵時期，以我國部分煤礦為例，打造并全面應(yīng)用了具有自動化特點的操作系統(tǒng)，但仍然存在不同子系統(tǒng)之間按互相獨立運作的問題。為此，設(shè)計了一套數(shù)字礦山信息化平臺是當(dāng)下礦業(yè)發(fā)展的迫切需求，并從架構(gòu)角度出發(fā)，就平臺的設(shè)計要點進行了深入分析，并列舉了平臺實現(xiàn)的多種功能。

關(guān)鍵詞：數(shù)字礦山 信息化平臺 設(shè)計要點 功能實現(xiàn)

中圖分類號：TD67

煤礦開發(fā)由于其地下工作的特殊性，使在確保生產(chǎn)效率的同時保證工作全程的安全性成為當(dāng)下礦業(yè)發(fā)展的重點內(nèi)容。依托數(shù)字礦山平臺，可對存在的隱患數(shù)據(jù)進行及時定位與分析，并生成對應(yīng)的表單與數(shù)據(jù)。從實際應(yīng)用情況來看，該種方法在確保數(shù)據(jù)挖掘與分析及時性的同時，也為礦井工作安全性提供了相應(yīng)的保障條件，并兼顧了對礦井生產(chǎn)信息的實時監(jiān)測與需求數(shù)據(jù)快速查詢的重要功能，是提高生產(chǎn)效率、確保生產(chǎn)安全的高效系統(tǒng)類型。

1 數(shù)字礦山信息化平臺的設(shè)計要點分析

依托所融入的專業(yè)級計算機軟件，可開展針對礦山資源的信息分析與開發(fā)方案的持續(xù)優(yōu)化等工作，實現(xiàn)了對所開發(fā)出模型的可視化與數(shù)字化平臺使用目標(biāo)。同時，由于建立了圍繞無線通信的完善網(wǎng)絡(luò)，無論是語音還是視頻均可進行實時傳輸，配合完善的傳感器技術(shù)，在開采期間所產(chǎn)生的信息與環(huán)境變化數(shù)據(jù)，均可獲得自動化的分析處理支持[1]。而相對完善的生產(chǎn)細節(jié)管控系統(tǒng)，則能夠?qū)﹂_采進程進行全面的資源調(diào)度與信息跟蹤支持，無論是決策的科學(xué)性還是管控工作的高效性均得到了有效保障。

1.1數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行

首先，對礦井上下實施信息的采集與傳遞，主要依托生產(chǎn)層面的環(huán)境自動化檢測系統(tǒng)，可檢測多種危險因素，如火苗、含水量、頂板穩(wěn)固程度、人員分布位置等[2]。配合全面的自動化開采系統(tǒng)，更可實現(xiàn)對工作面對綜合性控制與資源的科學(xué)化調(diào)配， 達到迅速傳遞指揮信息的目的。

其次，針對運營期間的技術(shù)數(shù)據(jù)采集。該部分的數(shù)據(jù)主要包含了對礦井下風(fēng)阻、設(shè)備運行狀態(tài)、鉆孔進度等信息，同時可配合完善的財務(wù)或人力資源管控，實現(xiàn)對運行全程的及時資源調(diào)動，為決策方案的制訂提供有效參考數(shù)據(jù)。

最后，執(zhí)行層面，可基于所發(fā)出的決策分析與處理信息，確保生成的結(jié)果可在不同層級的分析傳遞下，實現(xiàn)對井下設(shè)備的自動化控制，并兼顧了對空間信息的修正功能，具有動態(tài)優(yōu)化與形態(tài)變更等諸多功能優(yōu)勢。

1.2數(shù)據(jù)傳輸

實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)的基礎(chǔ)為完善的網(wǎng)絡(luò)條件。對于礦山開采工作來說，工業(yè)以太網(wǎng)與完善的企業(yè)管控網(wǎng)絡(luò)不可或缺[3]。從實際應(yīng)用情況來看，打造出的數(shù)據(jù)傳輸層級包含了有線與無線兩個類別，二者互為信息傳遞方案的補充，實現(xiàn)了對井上與井下的信息全覆蓋，同時兼顧了后續(xù)存儲與執(zhí)行的銜接功能。

1.3數(shù)據(jù)存儲

從采集傳輸?shù)酱鎯Ψ治觯詈筮M行數(shù)據(jù)的反饋與發(fā)布，是數(shù)據(jù)存儲層級構(gòu)建期間需要考慮的功能要點，可依托實際功能需求打造出對應(yīng)的完整數(shù)據(jù)庫，并需要設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)[4]。所打造出的數(shù)據(jù)庫可用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析與安全生產(chǎn)方案的制定，負責(zé)對危險因素進行全面把控，并持續(xù)完善組織管控方案。在實際運營期間，可實現(xiàn)對所使用一系列生產(chǎn)技術(shù)的科學(xué)管控與配套經(jīng)營信息的完整存儲。

1.4系統(tǒng)控制

由于井下環(huán)境因素變化的動態(tài)特征，使得對使用設(shè)備與礦體進行動態(tài)化的及時修整極為關(guān)鍵。原煤分控主要是對工作面系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、礦井皮帶等關(guān)聯(lián)生產(chǎn)的細節(jié)內(nèi)容進行全面控制，此類控制方案多具有遠程管控特點；針對電力系統(tǒng)進行分控，主要是對變電所等關(guān)聯(lián)礦井設(shè)備的能源支持狀態(tài)進行監(jiān)測與控制，該控制室可根據(jù)需求進行獨立設(shè)置[5]；機電分控則主要是指對一系列關(guān)聯(lián)水處理、風(fēng)速處理、熱交換等系統(tǒng)進行集中控制的系統(tǒng)；輔助檢測可用于原料輸送、稱重、機房門禁、環(huán)境監(jiān)測等具有輔助功能的系統(tǒng)使用情況進行全面監(jiān)測，可隨時基于對環(huán)境情況的分析進行自動化狀態(tài)變更，以實現(xiàn)提高生產(chǎn)安全性的目標(biāo)；地測動態(tài)的及時修正，主要指展開對采掘?qū)用嫔婕叭S圖形的實時更新，可根據(jù)采掘的實際情況對關(guān)聯(lián)模型進行具有動態(tài)化特征的修正操作條件提供。

1.5管控決策

（1）運營管控方面，主要依賴建立的數(shù)據(jù)倉庫，結(jié)合對企業(yè)進行配套管控的完善網(wǎng)絡(luò)平臺，可實現(xiàn)對各個關(guān)鍵運營環(huán)節(jié)的自動化控制，如生產(chǎn)、貨物供應(yīng)（設(shè)備供應(yīng)）、產(chǎn)品銷售、人員調(diào)度等。（2）生產(chǎn)綜合管控方面，則主要依賴存在于業(yè)務(wù)流程中的細節(jié)信息化管控，覆蓋了地質(zhì)環(huán)境、水文條件、設(shè)備選型等多類型的工作內(nèi)容.（3）三維管控層面，主要依托具有可視化特點的三維技術(shù)，搭建數(shù)字化的礦井工作平臺，進而實現(xiàn)基于數(shù)字礦山系統(tǒng)的全生產(chǎn)流程的動態(tài)信息演示，并可全面提高操作質(zhì)量[6]。（4）安全管控層面，則主要是在綜采系統(tǒng)與環(huán)境信息在線檢測系統(tǒng)的支持下，依托強大的信息數(shù)據(jù)庫，可完成對可能產(chǎn)生的設(shè)備故障以及危險源頭的及時定位任務(wù)，并能夠達到一定程度的關(guān)鍵信息預(yù)測目的。

1.6表現(xiàn)層級

在整個數(shù)字礦山系統(tǒng)中，表現(xiàn)層為最高的信息展示層級，可依托完善網(wǎng)絡(luò)，在計算機技術(shù)的支持下提供給對煤礦關(guān)聯(lián)多媒體信息的全方位展示與及時信息發(fā)布等支持。如此，無論是工作人員還是領(lǐng)導(dǎo)，均可細致觀察到礦山在運營期間的細節(jié)信息，包括部門的資源調(diào)動、生產(chǎn)環(huán)境、信息變化等，方便其做出有效推進生產(chǎn)進程、把控生產(chǎn)進度與質(zhì)量的關(guān)鍵決策。

2 數(shù)字礦山信息化平臺的實現(xiàn)

基于對以上數(shù)字礦山的架構(gòu)分析，在對信息化平臺展開設(shè)計期間，應(yīng)充分考慮到各個層級的一一對應(yīng)性，可根據(jù)實際發(fā)展情況將其劃分為表現(xiàn)層級、應(yīng)用層級、服務(wù)層級、數(shù)據(jù)層級以及系統(tǒng)層級。

2.1基礎(chǔ)信息管控

對人員、用戶、組織結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)字典登記進行統(tǒng)一管控的功能，屬于基礎(chǔ)類型信息的管控方案。人員管控的核心在于企業(yè)中全部員工的個人信息，依托這一功能可對人員開展快速的信息檢索，并展開對需求信息的數(shù)據(jù)整理與全面的統(tǒng)計分析，一般分為職務(wù)與基礎(chǔ)信息兩類。在企業(yè)通訊錄中，所包含的基本信息內(nèi)容主要來源為聯(lián)系人信息，所有的信息發(fā)生的動態(tài)變化將伴隨信息的變動而發(fā)生一定程度的改變；在職務(wù)管控期間，該種功能一般被用于對人員職務(wù)與人員之間的關(guān)系界定，員工本身可身兼多職，對應(yīng)的同個職務(wù)也能夠被多名員工共同獲得， 且需要承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。開展對用戶的集中管控，目的是基于企業(yè)對礦區(qū)范圍內(nèi)所搜集信息的全面匯總，以及相應(yīng)的信息內(nèi)容查詢；從組織結(jié)構(gòu)的角度分析，對關(guān)聯(lián)信息進行整體管控，一般采取多級管控模式以保證信息數(shù)據(jù)的管控妥當(dāng)性，可從多個層級出發(fā)分析不同部門在實際運營期間的發(fā)展效果；數(shù)據(jù)字典的功能主要為對系統(tǒng)中所包含的關(guān)聯(lián)信息展開基于實際需求的分類處理，包括對關(guān)聯(lián)信息的背景、功能等進行介紹。

2.2系統(tǒng)管控

界面的顯示元素、各類功能對應(yīng)的權(quán)限、下發(fā)角色、設(shè)定的各類系統(tǒng)參數(shù)等皆屬于系統(tǒng)管控內(nèi)容。菜單管控的主要內(nèi)容為菜單中所展現(xiàn)出的信息，可依托這一功能保證對菜單信息的動態(tài)化分析效果；權(quán)限管控的核心在于獲取到系統(tǒng)中對用戶所發(fā)放權(quán)限的信息，包括一段時間內(nèi)的功能變化、數(shù)據(jù)更新等；對下發(fā)角色的管控可分為權(quán)限與賬號兩個類別，均具有對系統(tǒng)操作者各類信息進行定義的重要作用，可用于明確不同角色與人員之間的關(guān)系，也就是工作人員被賦予角色權(quán)限的相關(guān)信息。應(yīng)注意的是，在這一過程中人員對應(yīng)的角色往往有多個，且可同時被多個人員共同獲取。對角色對應(yīng)權(quán)限展開集中管控的核心，在于需要預(yù)先明確不同角色之間的關(guān)系，也就是權(quán)限需要與角色一一對應(yīng)；系統(tǒng)參數(shù)層面的設(shè)置情況管控，主要用于對系統(tǒng)在運行期間的各類參數(shù)信息變化過程中，可起到對系統(tǒng)進行優(yōu)化配置與資源調(diào)動等作用。

2.3信息發(fā)布

對于企業(yè)來說，其應(yīng)用信息化平臺的核心目的在于對關(guān)聯(lián)信息進行及時發(fā)布，確保每個獲取到系統(tǒng)使用權(quán)限的個人，均能夠在平臺中及時獲取到發(fā)布的信息，用以對礦區(qū)范圍內(nèi)所發(fā)生的信息變化情況進行及時了解，明確發(fā)展過程與狀態(tài)變更的具體情況。在對企業(yè)信息進行發(fā)布的過程中，需預(yù)先明確信息發(fā)布的類型，包括工作期間可能存在的安全隱患、設(shè)置的關(guān)聯(lián)安全的規(guī)章制度等。安全隱患主要對應(yīng)著在對底層數(shù)據(jù)進行解析的過程中，發(fā)現(xiàn)的影響工作人員安全狀態(tài)的信息，需確保將關(guān)聯(lián)信息發(fā)送給負責(zé)人的及時性，用以將隱患消滅在萌芽之中。此種方法在提供給人員對工作安全隱患及時了解條件的同時，也能夠起到快速進行任務(wù)分配的作用，從而將產(chǎn)生隱患的排除效率予以全面提高，同樣是為個人在井下生命安全提供重要保障的基礎(chǔ)。從安全規(guī)程的角度分析，下發(fā)規(guī)程通常會將作業(yè)期間所必須了解的規(guī)章制度予以全面描述，基于對生產(chǎn)情況的分析，可促使新工作人員快速適應(yīng)井下的工作環(huán)境，其同樣是有效補充組織開展安全培訓(xùn)活動的關(guān)鍵內(nèi)容。如此，方可確保井下安全需求可被迅速掌握，消除可能威脅到個人生命財產(chǎn)安全的全部隱患。

2.4 TA定位

煤礦井下的環(huán)境相對較為復(fù)雜，各類巷道之間設(shè)置復(fù)雜的實際情況，使得在第一時間進行人員工作位置的定位極為關(guān)鍵，也是保證一旦有危險出現(xiàn)時，聯(lián)系獲取到的工作位置信息提供給救援工作相應(yīng)參考的重要基礎(chǔ)。通過對系統(tǒng)實際使用情況的分析，發(fā)現(xiàn)在全面應(yīng)用TA井下定位系統(tǒng)后，可打好一定的時間提前量，確保井下人員可通過所持有的工作終端機隨時反饋工作數(shù)據(jù)，進而縮短了定位時間，是提供給工作人員井下開展安全采掘工作的關(guān)鍵保障條件。基于對系統(tǒng)的分析使用，可在后續(xù)完善其配置功能，包括參數(shù)、修正值等，聯(lián)系完善的硬件基站建設(shè)，也可在有需要時快速出具不同時間節(jié)點的人員定位圖。

2.5接口管控

Webservice是接口管控期間主要應(yīng)用的接口技術(shù)，可用于對人員反饋信息的實時接收。所產(chǎn)生的信息多數(shù)為人員在井下開展工作期間的位置變化數(shù)據(jù)，可配合接口自身的編碼接收解譯、地址定位、啟用與否的動態(tài)分析等工鞥，用以開展全面的接口管控工作。

2.6日志管控

日志管控的基礎(chǔ)內(nèi)容，在于系統(tǒng)操作行為的全面記錄，包括在運營期間所產(chǎn)生的動態(tài)變化信息。借助對日志的全面管控工作，可在某個子系統(tǒng)出現(xiàn)功能層面故障的情況下，由管控人員基于自身權(quán)限對行為記錄進行調(diào)取與查詢，從而在第一時間定位故障產(chǎn)生的具體原因，為故障的科學(xué)定位提供支持，一般包含系統(tǒng)與操作兩個類別。

2.7郵件平臺

信息化平臺中，郵件平臺同樣是其中的關(guān)鍵組成部分，可借助該平臺功能，建立與辦公區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。此時，可由領(lǐng)導(dǎo)者展開對下發(fā)工作任務(wù)的全面安排，確保獲取信息的發(fā)送及時性。這一功能平臺的應(yīng)用，同樣可將信息數(shù)據(jù)及時轉(zhuǎn)換為郵件進行至各個部門的發(fā)送，確保部門在接收信息后可及時開展對礦區(qū)工作情況的全面控制。具體來看，可根據(jù)需要將郵件劃分為不同的管控功能模塊，包括草稿箱、收件箱、刪除箱等。

3結(jié)語

綜上所述，作為數(shù)字礦山在發(fā)展至一定時間后所必須更新的功能類型，信息化平臺的設(shè)計真正解決了礦山運營系統(tǒng)中信息調(diào)取與使用無法協(xié)調(diào)統(tǒng)一的問題，避免了部門之間出現(xiàn)信息孤島的不良情況。相信在未來，伴隨平臺中所使用各類技術(shù)的逐漸完善，將進一步發(fā)揮其信息傳遞與應(yīng)用優(yōu)勢，為我國礦業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

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