基于矿井多元数据融合的煤矿智能化管控平台的研发与应用

基于矿井多元数据融合的煤矿智能化管控平台的研发与应用

高翔

 淮北矿业股份有限公司信息开发分公司

摘要：国家发展改革委等八部门以及各省市自2020年起先后下达了《关于 加快煤矿智能化发展的实施意见》，自此，全国各大煤矿均掀起了智能化矿井建 设的浪潮。针对目前煤矿海量的结构化和非结构化数据融合应用难、通讯系统互联互通不够、信息化专业人员不足系统运维难、应急资源和应急预案以及安全管控信息化程度低等问题，提出了基于微服务架构，围绕功能高度自定义、数据高 度融合的目标，研究搭建一套减量化、集成化、现场人员可自行维护的煤矿工业 互联网架构，并进行开发及应用，集成煤矿环境监测、人员定位、视频监视、有 线无线通讯、设备控制、应急管理等系统数据，实现数据融合分析、报警联动以 及生产信息直观展示、便捷查询、报警信息精准推送等功能，同时，能够根据个 人需求对相关功能进行高度自定义，满足不同层级人员使用，平台图形、数据、 测点等信息更改、维护简单，为系统长期应用、发挥效果打下基础。

关键词：多元数据融合、煤矿、智能化、综合管控

0立项背景

近年来，国内煤炭行业各大煤企、科研院校在不断探索智能化建设模式，煤 矿智能化建设逐渐进入深水区，面临更多难点、痛点，淮北矿业集团煤矿智能化 建设始紧紧围绕“减人、提效、增安”目标，始终坚持问题导向，根据现场实际， 对智能化建设进行系统性分析，列出智能化采掘、智能化机电运输、智能化一通 三防、智能化管控等主要任务，进行重点攻关，其中，在智能化管控方面，着力 打造融合性强、一体化程度高、安全生产辅助作用明显的智能化系统，提升煤矿 安全生产综合管控水平。

（1）针对煤矿环境监测、人员定位、计质计量、矿压监测系统虽然实现数据在线采集、存储，但未实现数据融合分析、集成展示的问题，研究提出了涵盖 设备层、边缘层、资源层、平台层、应用层的基于工业互联的煤矿智能化综合管控架构，并对每一层承担任务及建设要求进行分析。

（2）针对煤矿信息化专业人员不足、技术水平不高、系统维护难等问题，提出了微服务架构、松耦合、精确授权机制，打造一套具有维护简单、自定义程 度高等特点的数字化应用，满足并适用于不同人员使用需求，为系统推广应用打 下基础。

1系统架构

前段开发框架：VUE、OPENLayer、BootStrap。

后端开发语言：SpringBoot。

开发平台：IDEA，基于微服务模式，提高开发效率，降低代码耦合度，易于 代码复用，兼容集团公司级别业务系统和接入。

数据库：ORACLE11g64B。

2实施路径

2.1统一技术标准，建立集成技术规范

合，能够通过拖、拉、拽方式进行门户功能和界面自定义；同时，为提升煤矿信 息化管理水平，开发生产调度、安全管理、设备管理、经营考核、财务管理、物 资管理等多个业务管理信息化系统，并统一集成至门户，实现应用集成和数据集 成，达到业务一站式办理、数据互联共享目的，在规范管理流程、提高办公效率 同时，为数据分析应用提供基础。

2.4建设待办中心，事务办理便捷高效

通过建设煤矿一站式门户，初步构建出煤矿信息化建设架构，各业务系统均集成至门户平台，按照规定的格式提供接口，实现单点登录，利用接口技术，将 业务系统内待办事项实时推送至门户待办中心模块，不同人员按照权限能够及时 接收处理涉及个人的待办事项，实现事务的高效便捷办理，显著提升矿井各类业 务管理和流程审批效率。

2.5建立报警中心，实现异常即时推送

异常处理是企业管理重点、难点，为实现异常信息快速获取、高效处理，在 平台门户搭建报警中心模块，各业务系统预警、报警信息通过接口接入门户，根 据人员权限不同及时将预警、报警信息精准推送至相关人员门户及手机端，实现 从“人找数据”向“数据找人”转变，提高企业科学高效管理能力。

报警预警信息表结构如下：

2.6构建信息融合平台，实现综合管控

在集成安全监控、综合自动化、生产管理、计质计量、人员定位、视频监视、人力资源等系统的基础上，开发煤矿综合管控一张图，实现基于矿井GIS地理信息的安全、生产、人员、视频、通信、车辆等信息的一体化集成展示、融合分析，实现矿井安全生产信息一屏尽览、融合分析、协同联动。

2.7开发智能分析模型，辅助指挥决策

在数据集成基础上，根据现场实际需求，针对安全、生产、设备、能耗、人 力资源、经营等场景，开发数据分析模型，建设安全在线评估、能耗分析、设备 健康状态分析、人力资源分析、经营效果预测等模块，实现煤矿多维度数据综合 分析预测，为科学高效管理提供辅助支撑。

2.8建设移动门户，实现快捷高效办公

为提高煤矿生产经营管控效率，在PC端门户基础上，开发手机端门户，实 现业务办理和流程审批移动化，同时，通过手机端能够实时掌握矿井安全生产现 状及异常信息，打破时间和空间限制，达到“一机在手、业务全有”的目标，显 著提升矿井运行管理效率。

3应用效果

目前该项目已在淮北矿业股份有限公司各智能化矿井全面应用，部署在矿私

有云数据中心，集成多专业业务系统，实现生产信息、预警信息快速获取，多系 统间智能联动，辅助生产调度科学高效指挥，自应用以来系统运行稳定，达到预 期目标。

（1）该项目研究有着广泛的社会效益，是煤炭行业主动应用信息化先进技 术的具体表现，符合国家提出的数字化发展创新理念，具有一定示范价值，为煤 矿智能化建设提供一些可借鉴经验。

（2）形成业务系统开发规范，实现数据集成。平台融合多个系统数据，制定矿井信息系统数据、接口标准规范，并对数据进行判断、治理，最终实现集成 展示，调度管理人员通过系统直观浏览各类实时数据，便捷查询数据历史记录及 报警记录。

（3）平台适用性广。平台基于WEB开发，采用B/S架构，部署在矿井私有 云服务器，平台操作简单易懂，各级管理人员根据权限能够快速查询生产经营状 况、获取个人待办事项以及预警信息，突破管理在时间和空间上的限制；平台形 成煤矿知识沉淀，实现矿区人员经验、指挥共享，有效提高矿井运行管理效率。

（4）平台融合性高。平台专门针对煤矿企业设计，采用人工智能、视频分析、云计算等技术，构建煤矿业务系统、监测数据联动分析框架，实现煤矿井下人员、设备和环境数据的互联互通，为煤矿多业务协同作业、智能联动提供基础。

4结语

煤矿智能化综合管控平台成功投入运行，实现基于位置的人、机、料等资源 统一使用、调配，提升矿井应急指挥效率；实现多系统联动、异常智能预警，由 传统被动观察浏览转变为主动报警提醒，达到由“人找数据”向“数据找人”转 变的目标；实现业务系统集成和数据融合分析，将矿井调度人员和生产管理人员 从复杂数据查询分析中解脱出来，显著提高矿井生产调度指挥效率，为矿井科学 决策管理提供支撑。