基于三級(jí)管控架構(gòu)的智能化綜合管控平臺(tái)

張倍寧，李偉東，，汪義龍，孫曉虎，伏 明，李榮進(jìn)

（1.華能煤炭技術(shù)研究有限公司，北京 100070；2.華能煤業(yè)有限公司，北京 100070）

近年來(lái)，隨著煤炭工業(yè)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，煤炭企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)成為行業(yè)的發(fā)展主題[1-2]。而大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的發(fā)展為煤礦智能化建設(shè)提供了新的契機(jī)[3-5]。

智能化綜合管控平臺(tái)作為智能化煤礦建設(shè)的核心[6]，通過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，不斷完善數(shù)據(jù)模型，沉淀數(shù)據(jù)資產(chǎn)，形成煤礦數(shù)字底座[7-8]，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、智能決策、自主學(xué)習(xí)、協(xié)同控制、精準(zhǔn)運(yùn)維與閉環(huán)管理，保障煤礦安全、高效、綠色、智能生產(chǎn)運(yùn)行[9-10]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)智能化綜合管控平臺(tái)進(jìn)行了大量研究[11-13]。然而，目前對(duì)煤礦智能化綜合管控平臺(tái)的研究多集中于單個(gè)煤礦[11-14]，由于大型煤炭企業(yè)所屬煤礦建設(shè)進(jìn)度不一和分散立項(xiàng)等原因，容易造成統(tǒng)一集團(tuán)的不同煤礦智能化綜合管控平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)不統(tǒng)一，在集團(tuán)層級(jí)形成各礦的數(shù)據(jù)煙囪，后期各礦之間業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合和數(shù)據(jù)打通困難。因此，提出從集團(tuán)公司層級(jí)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一開(kāi)展集團(tuán)公司、區(qū)域子公司和煤礦的智能化綜合管控平臺(tái)開(kāi)發(fā)。

1 智能化綜合管控平臺(tái)架構(gòu)

1.1 功能架構(gòu)

綜合管控體系架構(gòu)是一個(gè)多用戶(hù)、復(fù)雜業(yè)務(wù)的大型系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)均來(lái)自于煤礦層級(jí)的生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)管理等子系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)在各種平臺(tái)上被互通、整合。原始數(shù)據(jù)和整合后的數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)協(xié)議為煤礦層級(jí)、區(qū)域子公司層級(jí)和集團(tuán)公司層級(jí)的業(yè)務(wù)需求服務(wù)。通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用和平臺(tái)上的場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、安全和管理上的流程再造。根據(jù)不同層級(jí)的業(yè)務(wù)需求和功能定位，設(shè)計(jì)“集團(tuán)公司-區(qū)域子公司-煤礦”三級(jí)架構(gòu)的智能化綜合管控平臺(tái)。

1）集團(tuán)公司層級(jí)。建設(shè)集團(tuán)公司智能化綜合監(jiān)管賦能平臺(tái)（集團(tuán)級(jí)駕駛艙），包括應(yīng)用融合、數(shù)據(jù)服務(wù)和技術(shù)研發(fā)功能。應(yīng)用融合以統(tǒng)一設(shè)計(jì)的應(yīng)用架構(gòu)為基礎(chǔ)，提供功能完善、流程統(tǒng)一、體驗(yàn)一致的業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境，提供了標(biāo)準(zhǔn)接口的集成環(huán)境；數(shù)據(jù)服務(wù)以數(shù)據(jù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)挖掘能力，為集團(tuán)公司提供可定制的數(shù)據(jù)服務(wù)；技術(shù)研發(fā)以技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提供開(kāi)發(fā)、測(cè)試、運(yùn)維一體化的技術(shù)研發(fā)服務(wù)。

2）區(qū)域子公司層級(jí)。建設(shè)區(qū)域子公司綜合業(yè)務(wù)管控平臺(tái)（企業(yè)級(jí)駕駛艙），實(shí)現(xiàn)對(duì)下轄礦廠各類(lèi)安全生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)集成，打通公司安全生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)模態(tài)進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)，對(duì)范圍內(nèi)礦井各類(lèi)隱患、報(bào)警/故障異常信息進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管，督查煤礦對(duì)故障、隱患排查處理。根據(jù)上級(jí)公司的監(jiān)督管理要求，下發(fā)與跟蹤個(gè)安全生產(chǎn)指令，協(xié)調(diào)各礦井安全生產(chǎn)資源，指導(dǎo)有序性生產(chǎn)。同時(shí)，對(duì)各礦井生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，并最終上傳至集團(tuán)層級(jí)。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，對(duì)各種指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行分析、優(yōu)化，給出不斷改進(jìn)、增強(qiáng)企業(yè)運(yùn)行質(zhì)量的方案，輔助企業(yè)管理者做出科學(xué)決策。

3）煤礦層級(jí)。建設(shè)煤礦智能化協(xié)同管控平臺(tái)（礦級(jí)駕駛艙），接入煤礦生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)管理等各個(gè)子系統(tǒng)，以安全生產(chǎn)為核心，通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)融合，構(gòu)建生產(chǎn)集成自動(dòng)化、監(jiān)控全局實(shí)時(shí)化、統(tǒng)計(jì)分析一體化的智能化管控平臺(tái)。同時(shí)，平臺(tái)作為安全生產(chǎn)的執(zhí)行與負(fù)責(zé)主體，實(shí)時(shí)掌握煤礦安全生產(chǎn)狀況，高效協(xié)同本煤礦的安全生產(chǎn)，并對(duì)各安全報(bào)警、故障、隱患及指令進(jìn)行及時(shí)跟蹤執(zhí)行處理，負(fù)責(zé)災(zāi)變情況下的應(yīng)急救援，接收公司大數(shù)據(jù)中心安全生產(chǎn)決策分析結(jié)果，輔助煤礦實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色、多系統(tǒng)信息融合的智能化生產(chǎn)。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

智能化綜合管控平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)圖如圖1。平臺(tái)整體建設(shè)以使用集團(tuán)公司企業(yè)私有云為支撐的云原生技術(shù)棧為基礎(chǔ)，區(qū)域子公司、煤礦建設(shè)數(shù)據(jù)中心（邊緣云），形成應(yīng)用合理分層的現(xiàn)代分布式系統(tǒng)架構(gòu)。平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)自底向上分別為：感知層、傳輸層、基礎(chǔ)設(shè)施層、中臺(tái)能力層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

圖1 智能化綜合管控平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)圖Fig.1 Technical framework of the intelligent integrated management and control platform

1）感知層。感知層主要包括傳感器和應(yīng)用系統(tǒng)兩部分，用于獲取業(yè)務(wù)系統(tǒng)和井下設(shè)備及環(huán)境的運(yùn)行參數(shù)、數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息，同時(shí)也負(fù)責(zé)對(duì)相關(guān)設(shè)備儀器進(jìn)行反向的開(kāi)停，運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整等控制。

2）傳輸層。基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)、F5G、WIFI、UWB、4G、5G 等技術(shù)，利用多種軟硬件接口（OPC、驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、平面文件、DDE/NETDDE、PLC、子網(wǎng)等），將感知層數(shù)據(jù)上傳至基礎(chǔ)設(shè)施層。

3）基礎(chǔ)設(shè)施層。包含集團(tuán)公司企業(yè)私有云和區(qū)域子公司/煤礦數(shù)據(jù)中心（邊緣云）。集團(tuán)公司企業(yè)私有云作為區(qū)域子公司、煤礦的數(shù)據(jù)處理和異地備災(zāi)中心，為各單位綜合管控平臺(tái)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等提供云計(jì)算、云存儲(chǔ)、AI 模型訓(xùn)練、多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合分析和異地災(zāi)備等能力。區(qū)域子公司、煤礦數(shù)據(jù)中心（邊緣云）主要用于實(shí)現(xiàn)感知層各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、接入、整合、存儲(chǔ)、交換、計(jì)算、輸出，向上服務(wù)于中臺(tái)能力層，向下通過(guò)傳輸層設(shè)備共同完成數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)工作。

4）中臺(tái)能力層。包括數(shù)據(jù)中臺(tái)、技術(shù)中臺(tái)、安全中臺(tái)和業(yè)務(wù)中臺(tái)，提供數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)分析等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)交互、數(shù)據(jù)融合和通用能力沉淀，給業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供AI、大數(shù)據(jù)、GIS、IoT 等核心功能組件。

5）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。利用安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理、節(jié)能環(huán)保等環(huán)節(jié)沉淀的中臺(tái)能力，實(shí)現(xiàn)煤礦地質(zhì)勘探、巷道掘進(jìn)、煤炭開(kāi)采、主輔運(yùn)輸、通風(fēng)排水、供液供電、安全防控等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成、融合、分析決策和可視化展示，面向不同業(yè)務(wù)部門(mén)進(jìn)行按需服務(wù)，實(shí)現(xiàn)多部門(mén)、多專(zhuān)業(yè)、多管理層面的數(shù)據(jù)集中應(yīng)用、交互共享和決策支持。

2 智能化綜合管控平臺(tái)功能

2.1 企業(yè)私有云和數(shù)據(jù)中心

集團(tuán)公司企業(yè)私有云是人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的基礎(chǔ)承載平臺(tái)，提供基礎(chǔ)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)以及管理服務(wù)，對(duì)中臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算存儲(chǔ)資源支持，以及滿(mǎn)足安全、技術(shù)、數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)需求的需定制化和非定制化的其它服務(wù)。具體包括：①?gòu)椥栽品?wù)器、裸金屬服務(wù)器、彈性負(fù)載均衡、鏡像、云解析、VPC、VPN、云容器引擎、對(duì)象存儲(chǔ)、NAT 網(wǎng)關(guān)、彈性文件、云硬盤(pán)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)、彈性公網(wǎng)IP、域名解析、云專(zhuān)線端口、云備份等基礎(chǔ)服務(wù)；②統(tǒng)一身份與訪問(wèn)管理、應(yīng)用工廠、數(shù)據(jù)連接、云緩存、云審計(jì)等應(yīng)用平臺(tái)服務(wù)；③MapReduce 數(shù)據(jù)湖、MapReduce 時(shí)序庫(kù)、云數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、云搜索服務(wù)、數(shù)據(jù)治理中心等彈性服務(wù)；④MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)；⑤微服務(wù)引擎、分布式緩存、API 網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用管理與運(yùn)維平臺(tái)、應(yīng)用與數(shù)據(jù)集成平臺(tái)等應(yīng)用中間件；⑥主機(jī)安全、容器安全、云堡壘機(jī)安全中心、網(wǎng)頁(yè)防篡改、數(shù)據(jù)加密、漏洞掃描、態(tài)勢(shì)感知、數(shù)據(jù)庫(kù)安全、Web 應(yīng)用防火墻（WAF）等安全服務(wù)；⑦統(tǒng)一身份認(rèn)證、應(yīng)用身份管理、消息通知、云監(jiān)控、應(yīng)用運(yùn)維、云日志、云數(shù)據(jù)遷移等管控與監(jiān)管服務(wù)。

區(qū)域子公司是數(shù)據(jù)交互中心，從下屬煤礦抽取最為重要的生產(chǎn)、安全和運(yùn)行信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與決策。充分發(fā)揮云系統(tǒng)強(qiáng)大的算力與豐富的數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢(shì)，與集團(tuán)公司私有云進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的訓(xùn)練與分發(fā)。而具有低時(shí)延要求的數(shù)據(jù)，則在煤礦數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

煤礦數(shù)據(jù)中心是集礦井安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理、行政辦公、綜合監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)核心設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)施為一體的綜合性設(shè)備中心，為礦井生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)電視系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)提供海量計(jì)算、集中存儲(chǔ)等基礎(chǔ)服務(wù)。

2.2 中臺(tái)功能

基于集團(tuán)公司企業(yè)私有云及區(qū)域子公司/煤礦數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)安全中臺(tái)、技術(shù)中臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)，形成安全、高效、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資產(chǎn)治理體系，為智能化管控平臺(tái)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供安全、技術(shù)、數(shù)據(jù)等數(shù)字底座能力[8]。各中臺(tái)具體功能如下：

1）安全中臺(tái)。基于服務(wù)監(jiān)控的安全中臺(tái)，提供圖形化監(jiān)控面板和報(bào)警機(jī)制，主要包括防火墻、安全態(tài)勢(shì)感知、主機(jī)安全服務(wù)、漏洞掃描、數(shù)據(jù)加密服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)防篡改、密鑰管理、各類(lèi)監(jiān)控代理器和日志管理與審計(jì)等功能。

2）技術(shù)中臺(tái)。以微服務(wù)為核心基礎(chǔ)的技術(shù)中臺(tái)，具有應(yīng)用生命周期管理、微服務(wù)應(yīng)用托管、Web 應(yīng)用托管等能力，主要包括身份認(rèn)證、緩存處理、任務(wù)調(diào)度、微服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、治理、工作流、監(jiān)控、日志、基礎(chǔ)組件等模塊。

3）數(shù)據(jù)中臺(tái)。以開(kāi)源數(shù)據(jù)湖框架（Hudi、Iceberg、Delta）為基礎(chǔ)技術(shù)能力的數(shù)據(jù)中臺(tái)，以現(xiàn)代數(shù)據(jù)湖倉(cāng)為核心，消除數(shù)據(jù)的不一致性，建立規(guī)范的數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)外部共享，完成數(shù)據(jù)全生命周期各個(gè)流程開(kāi)展的業(yè)務(wù)、技術(shù)和管理工作，包括數(shù)據(jù)采集、清洗、轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)集成和存儲(chǔ)工作，以及數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)價(jià)值、數(shù)據(jù)服務(wù)與應(yīng)用等工作。

4）業(yè)務(wù)中臺(tái)。業(yè)務(wù)中臺(tái)包含3 部分內(nèi)容：關(guān)鍵業(yè)務(wù)要素管理、智能策略管理、自定義表單管理。①關(guān)鍵業(yè)務(wù)要素管理：業(yè)務(wù)中臺(tái)將煤礦包括采掘機(jī)運(yùn)通、排水、供電、安全監(jiān)管、生產(chǎn)管理、調(diào)度等各類(lèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行高度的抽象，提取各個(gè)業(yè)務(wù)都會(huì)涉獵的最重要關(guān)鍵要素進(jìn)行業(yè)務(wù)模型管理，包括人員、區(qū)域、裝備、感知、標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)字典以及將之進(jìn)行關(guān)聯(lián)的場(chǎng)景信息，提供自由擴(kuò)展能力，基于定制化關(guān)鍵要素的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)將極大的提升開(kāi)發(fā)效率，并為后續(xù)信息化建設(shè)建立標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；②智能策略管理：實(shí)現(xiàn)算法和智能化策略模型的管理、智能策略編排、智能策略調(diào)度、智能策略監(jiān)控等，通過(guò)可視化工具進(jìn)行智能策略的DAG 流程化，將小流程智能任務(wù)編排為具有依賴(lài)關(guān)系的輸入輸出可控的大任務(wù)，并可對(duì)執(zhí)行過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)智能策略需要更新時(shí)，只需重新上傳智能任務(wù)文件，實(shí)現(xiàn)了算法和智能策略與平臺(tái)解耦，使煤礦不改變業(yè)務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的前提下，快速應(yīng)用最新的算法成果；③自定義表單管理：針對(duì)集團(tuán)-區(qū)域子公司-煤礦的三級(jí)管理架構(gòu)，提供可通過(guò)拖拽的簡(jiǎn)易方式，便于業(yè)務(wù)人員無(wú)需掌握開(kāi)發(fā)技能的前提下，進(jìn)行自定義表單的管理系統(tǒng)，滿(mǎn)足集團(tuán)、區(qū)域子公司、煤礦的定期信息收集。便于不同層級(jí)管理者根據(jù)自身需要不斷對(duì)表單進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，無(wú)需對(duì)平臺(tái)進(jìn)行代碼級(jí)升級(jí)改造，快速響應(yīng)公司管理變革。

2.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)功能

1）生產(chǎn)管控。實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦協(xié)同開(kāi)采、快速掘進(jìn)、煤流智能調(diào)速、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸監(jiān)控等生產(chǎn)過(guò)程及主要通風(fēng)機(jī)監(jiān)控監(jiān)測(cè)、水泵監(jiān)測(cè)、壓風(fēng)監(jiān)測(cè)、井下主排水監(jiān)控等生產(chǎn)輔助過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和在線監(jiān)督，有效提升礦企對(duì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的集中管理和控制水平，為生產(chǎn)管理決策及時(shí)提供各種分析報(bào)表，綜合提高煤礦生產(chǎn)安全水平。

2）安全管控。以風(fēng)險(xiǎn)管控為核心，圍繞風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、措施落實(shí)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)視、評(píng)估預(yù)警及異常處置的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)鏈，建立風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控相關(guān)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全方位、有效落地的安全風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制。

3）經(jīng)營(yíng)管控。通過(guò)各經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)獲取礦井綜合經(jīng)營(yíng)管理相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)信息進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中管理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，打通安全生產(chǎn)管控與經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)實(shí)時(shí)過(guò)程管控與經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。安全生產(chǎn)支撐經(jīng)營(yíng)決策分析，經(jīng)營(yíng)決策分析指導(dǎo)安全生產(chǎn)過(guò)程管控，使礦井的人、財(cái)、物等全面結(jié)合、全面受控、實(shí)時(shí)反饋、動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)需供平衡。

4）綜合管理板塊。對(duì)圖紙文檔和會(huì)議進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)CAD 圖紙、文檔等按在線存儲(chǔ)和依據(jù)文件結(jié)構(gòu)及屬性信息進(jìn)行模糊查詢(xún)，實(shí)現(xiàn)會(huì)議室預(yù)訂、會(huì)議簽到、會(huì)議紀(jì)要管理和查詢(xún)等功能。

5）能耗環(huán)保板塊。針對(duì)企業(yè)常用的煤、電、水、氣、油等消耗情況進(jìn)行管理、優(yōu)化和考核，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。同時(shí)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煤矸石、伴生礦物、抽采瓦斯、污水、粉塵、廢油等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和全流程追蹤，對(duì)礦井可再利用的物料進(jìn)行統(tǒng)一管理，在降低污染保護(hù)生態(tài)的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益。

6）礦山可視化。基于Web 3DGIS 和統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)、測(cè)量、通風(fēng)、機(jī)電、生產(chǎn)、調(diào)度、安全監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)可視化融合，形成支持生產(chǎn)技術(shù)管理的空間數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)動(dòng)態(tài)更新與可視化監(jiān)管，達(dá)到基于“一張圖”的綜合協(xié)調(diào)管理、數(shù)據(jù)無(wú)縫共享。

7）移動(dòng)應(yīng)用。開(kāi)發(fā)涵蓋煤礦企業(yè)生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)、綜合管理的移動(dòng)應(yīng)用APP。通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備為相關(guān)人員根據(jù)不同權(quán)限提供生產(chǎn)管控、安環(huán)監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)管控和綜合管理板塊主要模塊的實(shí)時(shí)信息。延伸工作半徑，使管理人員可以全面、快速掌握煤礦內(nèi)部生產(chǎn)運(yùn)行狀況，為領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)指揮生產(chǎn)、戰(zhàn)略決策提供支撐。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)治理關(guān)鍵技術(shù)

1）數(shù)據(jù)接入技術(shù)。通過(guò)實(shí)時(shí)及離線等多種接入方式對(duì)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，適配各種類(lèi)型數(shù)據(jù)接入，包括批量數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)同步、實(shí)時(shí)接入、以及復(fù)雜ETL 抽取等。

2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算技術(shù)。針對(duì)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及OLTP、OLAP 等不同場(chǎng)景，采用包括Hadoop、MPP DB、TSDB、和傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，滿(mǎn)足各類(lèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的承載，支撐煤炭大數(shù)據(jù)湖的建設(shè)。

3）數(shù)據(jù)質(zhì)量提升技術(shù)。針對(duì)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式類(lèi)型不一致、數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、難以提供信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的數(shù)據(jù)支撐等問(wèn)題，建立完整、系統(tǒng)、準(zhǔn)確、合規(guī)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)邏輯集中，實(shí)現(xiàn)有效深度智能挖掘。同時(shí)開(kāi)展數(shù)據(jù)清洗治理，按部門(mén)類(lèi)、基礎(chǔ)類(lèi)、主題類(lèi)分類(lèi)展示和管理形成的信息資源目錄，構(gòu)建起多維信息資源目錄體系；建立起配套的更新維護(hù)機(jī)制，為數(shù)據(jù)匯聚和共享開(kāi)放提供底層支撐。完善數(shù)據(jù)管理全流程技術(shù)手段，并以細(xì)粒度的管理制度輔助，做到對(duì)數(shù)據(jù)全生命周期的管理。有效瓦解并防范“信息孤島”和條塊分割的重復(fù)信息系統(tǒng)建設(shè)。

4）數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)技術(shù)。針對(duì)多源異構(gòu)的海量數(shù)據(jù)缺乏數(shù)據(jù)利用有效工具的問(wèn)題，建立大規(guī)模數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算與存儲(chǔ)能力、數(shù)據(jù)集成工具、數(shù)據(jù)可視化、碰撞、標(biāo)簽、分析挖掘與訓(xùn)練推理等能力，進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。整合企業(yè)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)，并基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)封裝、發(fā)布框架，將數(shù)據(jù)作為一種服務(wù)產(chǎn)品提供。最終通過(guò)服務(wù)復(fù)用提升效率，通過(guò)數(shù)據(jù)使用沉淀經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)提升企業(yè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)轉(zhuǎn)化能力和數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘能力。

3.2 “云-邊-端”協(xié)同技術(shù)

區(qū)域子公司/煤礦的數(shù)據(jù)中心是集團(tuán)公司企業(yè)私有云的節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心整體建設(shè)使用統(tǒng)一的容器化平臺(tái)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)服務(wù)器虛擬化系統(tǒng)的統(tǒng)一部署，確保智能綜合管控平臺(tái)在礦端及云端的部署，形成應(yīng)用合理分層的“云-邊-端”三位一體化信息服務(wù)的架構(gòu)。

云端主要負(fù)責(zé)模型的訓(xùn)練和資源的管控，通過(guò)人工智能算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化應(yīng)用開(kāi)發(fā)，對(duì)礦端邊緣設(shè)備容器進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度與管理，實(shí)現(xiàn)模型的版本化管理，實(shí)現(xiàn)模板批量更新至邊緣站點(diǎn)；邊緣計(jì)算提供快速、高效、精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)推理響應(yīng)，承擔(dān)大量的數(shù)據(jù)處理及計(jì)算功能，緩解云端計(jì)算壓力，降低時(shí)延；端側(cè)設(shè)備和傳感器則實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)和IoT 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集及傳輸。

煤礦安全監(jiān)控、高清視頻傳輸、綜采工作面遠(yuǎn)程操控、智能分析與管控等重要場(chǎng)景，利用5G 邊緣計(jì)算和切片技術(shù)，將終端設(shè)備產(chǎn)生的大部分?jǐn)?shù)據(jù)在終端設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)就近分析處理，而中心化的云端只處理計(jì)算資源需求大、實(shí)時(shí)性要求不高的計(jì)算任務(wù)，如AI 模型訓(xùn)練等。最終將云計(jì)算和邊緣計(jì)算緊密結(jié)合起來(lái)，深度融合，充分利用各類(lèi)資源，將傳統(tǒng)云計(jì)算架構(gòu)進(jìn)一步去中心化。

3.3 智能運(yùn)維技術(shù)

集團(tuán)公司企業(yè)私有云是智能化管控平臺(tái)的核心承載，私有云的穩(wěn)定性對(duì)公司的安全生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理有至關(guān)重要的影響，因此通過(guò)遠(yuǎn)程運(yùn)維和本地運(yùn)維相結(jié)合的智能運(yùn)維技術(shù)來(lái)確保平臺(tái)的穩(wěn)定。該技術(shù)主要服務(wù)對(duì)象為云服務(wù)的運(yùn)維管理工程師，提供云服務(wù)的安裝和升級(jí)、虛擬化系統(tǒng)及物理基礎(chǔ)設(shè)施的日常監(jiān)控與告警管理、日志管理、工單管理、安全管理，成本管理等。運(yùn)維平臺(tái)針對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶(hù)操作系統(tǒng)以及云服務(wù)資源、對(duì)彈性云服務(wù)器、帶寬等資源的使用情況進(jìn)行監(jiān)控，全面了解云上的資源使用情況、業(yè)務(wù)的運(yùn)行狀況，并及時(shí)收到異常告警做出反應(yīng)，保證業(yè)務(wù)順暢運(yùn)行，能夠有效預(yù)防問(wèn)題的產(chǎn)生及快速幫助應(yīng)用運(yùn)維人員定位故障，降低運(yùn)維成本。

4 結(jié) 語(yǔ)

采取統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌建設(shè)、分層級(jí)實(shí)施部署的方式，建設(shè)集團(tuán)公司企業(yè)私有云、區(qū)域子公司/煤礦數(shù)據(jù)中心（邊緣云）、中臺(tái)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)基于云平臺(tái)技術(shù)的“集團(tuán)公司-區(qū)域子公司-煤礦”三級(jí)架構(gòu)的智能化綜合管控平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司智能化建設(shè)技術(shù)架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，沉淀數(shù)據(jù)資產(chǎn)、集中挖掘數(shù)據(jù)核心價(jià)值、開(kāi)發(fā)核心算法、形成智能應(yīng)用，降低整體開(kāi)發(fā)部署及后續(xù)運(yùn)行、迭代升級(jí)成本，保障煤礦智能化建設(shè)的可持續(xù)性和技術(shù)先進(jìn)性。