蔣家河智慧礦山綜合應(yīng)用系統(tǒng)

一、公司簡(jiǎn)介

上海煤科信息科技有限公司（簡(jiǎn)稱“信息科技公司”或“公司”）是中煤科工集團(tuán)上海有限公司（簡(jiǎn)稱“上海煤科”）的全資子公司，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、上海市專精特新企業(yè)、工信部工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與集成應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員、煤炭行業(yè)信息技術(shù)企業(yè)20強(qiáng)。

信息科技公司專注于利用物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)解決煤炭行業(yè)中存在的安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理等方面的問題，為煤炭行業(yè)智能礦山建設(shè)和運(yùn)維提供全面的解決方案和數(shù)字化服務(wù)。

公司先后榮獲2019年度和2022年度煤炭行業(yè)“兩化”深度融合優(yōu)秀項(xiàng)目、2019年工信部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)秀解決方案、2022年度全國(guó)綠色礦山科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)、第三屆中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽百?gòu)?qiáng)、2023年度設(shè)備管理與技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。近年來取得行業(yè)相關(guān)軟件著作權(quán)82項(xiàng)、專利24項(xiàng)；主持編著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。

二、實(shí)施背景

（一）加快煤礦智能化發(fā)展的必然要求

2020年2月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、應(yīng)急部等八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》（簡(jiǎn)稱《意見》）要求：“以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，深人貫徹落實(shí)‘四個(gè)革命、一個(gè)合作’能源安全新戰(zhàn)略，堅(jiān)持新發(fā)展理念，堅(jiān)持以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為根本動(dòng)力，推動(dòng)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，提升煤礦智能化水平，促進(jìn)我國(guó)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。”《意見》為推動(dòng)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，提升煤礦智能化建設(shè)水平，提供了明確指導(dǎo)思想，也為蔣家河煤礦智能化建設(shè)指明了發(fā)展方向。

（二）推動(dòng)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的重要舉措

蔣家河煤礦屬于高瓦斯礦井，煤層為自燃煤層，煤塵具有爆炸性；水文地質(zhì)類型為“中等”類型，煤層有弱沖擊傾向性和危險(xiǎn)性。該礦原有的包含瓦斯抽放、安全監(jiān)測(cè)、人員定位、礦燈房、IP廣播通訊、工業(yè)視頻監(jiān)控等18個(gè)信息系統(tǒng)，由多個(gè)軟件服務(wù)商開發(fā)，缺乏頂層整體規(guī)劃，系統(tǒng)間相互孤立，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，數(shù)據(jù)僅能作為監(jiān)測(cè)使用，無法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析并輔助管理者決策。

面對(duì)這些問題，蔣家河煤礦亟須通過建設(shè)智慧礦山綜合應(yīng)用系統(tǒng)，打破各信息系統(tǒng)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通與深度挖掘，推動(dòng)煤礦智能化發(fā)展，全面提升生產(chǎn)效率和安全管理水平。

三、目標(biāo)與內(nèi)涵

信息科技公司研發(fā)的蔣家河智慧礦山綜合應(yīng)用系統(tǒng)，旨在提升煤礦的智能化建設(shè)水平，加速推動(dòng)智慧礦山建設(shè)，保障煤礦的生產(chǎn)效率和安全。

該系統(tǒng)利用智能化技術(shù)，對(duì)瓦斯抽放、安全監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)控與分析，提前預(yù)判潛在風(fēng)險(xiǎn)，為管理者提供科學(xué)有效的決策依據(jù)。同時(shí)，借助先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，優(yōu)化煤礦生產(chǎn)流程，提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，在保障安全生產(chǎn)的前提下，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)向智能化、綠色化、高效化方向轉(zhuǎn)型升級(jí)，真正實(shí)現(xiàn)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)的深度融合與協(xié)同發(fā)展。該系統(tǒng)的基本架構(gòu)如下：

蔣家河智慧礦山綜合應(yīng)用系統(tǒng)參照《智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》《煤炭工業(yè)智能化礦井設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、中"^°5G+ 智能化煤礦”頂層架構(gòu)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，從蔣家河煤礦業(yè)務(wù)（地質(zhì)/設(shè)計(jì)/生產(chǎn)/洗選/運(yùn)銷）和空間（井下/井上），即縱向和橫向兩個(gè)維度進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并予以實(shí)施落地。

蔣家河智慧礦山全生命周期總體架構(gòu)規(guī)劃為6層，即：交互層、應(yīng)用層、平臺(tái)層、控制層、網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)備層。設(shè)備層通過智能化改造具備自動(dòng)開采能力，同時(shí)，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)層上行至控制層；控制層本身可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時(shí)將數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)層的蔣家河煤礦大數(shù)據(jù)中心。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)云平臺(tái)進(jìn)行分析后反饋至應(yīng)用層，供各級(jí)人員通過PC、大屏、移動(dòng)端等多種形式分級(jí)查看相應(yīng)界面；管理者可參考系統(tǒng)提供的煤礦生產(chǎn)能效、生產(chǎn)安全健康度等指標(biāo)進(jìn)行決策。（如圖1所示）

蔣家河智慧礦山全生命周期綜合應(yīng)用系統(tǒng)，包含以下五大軟件應(yīng)用場(chǎng)景。

調(diào)度指揮中心：依托平臺(tái)BI商業(yè)智能可視化組件，能夠更靈活地運(yùn)用于蔣家河煤礦的實(shí)際工作環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生產(chǎn)一張圖、經(jīng)營(yíng)管理一張圖、安全隱患一張圖、礦區(qū)設(shè)備一張圖。（如圖2所示）

安全管控及地質(zhì)保障中心：主要涵蓋ZF213工作面、瓦斯抽放、安全監(jiān)測(cè)、人員定位、礦燈房、IP廣播通訊、工業(yè)視頻監(jiān)控、礦井水文自動(dòng)化、礦井應(yīng)力預(yù)警、微震事件監(jiān)測(cè)與定位分析、頂板與沖擊地壓監(jiān)測(cè)、分布式激光火災(zāi)監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控與事故隱患管理等系統(tǒng)。（如圖3所示）

預(yù)警應(yīng)急中心：通過AI圖像識(shí)別結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)井下三違監(jiān)管，滿足人員違章乘坐皮帶機(jī)、工作面不帶安全帽、關(guān)鍵崗位脫崗、巡檢區(qū)域冒煙/明火、工作面區(qū)域人員識(shí)別等場(chǎng)景的監(jiān)管。另外，在采煤機(jī)故障預(yù)診斷方面，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和算法模型，在齒輪箱和電機(jī)部件進(jìn)行了相關(guān)研究。（如圖4所示）

經(jīng)營(yíng)管理中心：主要包括經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)、企業(yè)微信管理系統(tǒng)、黨建學(xué)習(xí)系統(tǒng)等。

VR培訓(xùn)中心：包含采煤作業(yè)VR實(shí)操系統(tǒng)、煤礦事故案例VR警示教育、煤礦防治水教學(xué)、煤礦五大災(zāi)害逃生教育等模塊。

四、主要做法

（一）研發(fā)基礎(chǔ)版綜合應(yīng)用系統(tǒng)

信息科技公司通過對(duì)煤礦智能控制、安全監(jiān)控、生產(chǎn)保障等多維度的系統(tǒng)性梳理，形成一套基礎(chǔ)版綜合應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，充分利用云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，通過整合并上和井下的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控與日常管理數(shù)據(jù)，并結(jié)合煤礦安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管控對(duì)象模型，構(gòu)建智能礦山數(shù)據(jù)底座。另外，基于微服務(wù)架構(gòu)和資源化、場(chǎng)景化、平臺(tái)化的思想，與企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理中心等進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，逐步實(shí)現(xiàn)煤礦數(shù)據(jù)資產(chǎn)沉淀，形成以數(shù)據(jù)資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)為核心驅(qū)動(dòng)力的礦山科技創(chuàng)新。

通過行業(yè)知識(shí)庫(kù)驅(qū)動(dòng)、機(jī)器學(xué)習(xí)及數(shù)據(jù)資產(chǎn)沉淀，助力煤礦從傳統(tǒng)的安全生產(chǎn)決策，向以數(shù)據(jù)資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)為核心驅(qū)動(dòng)力的科技創(chuàng)新與管理轉(zhuǎn)型，從而促進(jìn)煤礦數(shù)字化轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展。

（二）研發(fā)定制版綜合應(yīng)用系統(tǒng)

在基礎(chǔ)版綜合應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，信息科技公司結(jié)合具體項(xiàng)目的實(shí)際情況，為礦方提供符合自身需求的集生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)、地質(zhì)等多維度融合為一體的定制版綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

1.前期調(diào)研相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合蔣家河煤礦實(shí)際需求，明確設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、控制層、平臺(tái)層、應(yīng)用層、交互層的各自功能和技術(shù)參數(shù)。比如，要求平臺(tái)滿足數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到8萬條/秒、支持千萬個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的接人、一鍵私有化部署等。

2.建設(shè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)

平臺(tái)層利用Hadoop、SpringCloud等框架，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)。其中，運(yùn)用Kafka、MapReduce、Strome等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)消息隊(duì)列、實(shí)時(shí)計(jì)算、離線計(jì)算、服務(wù)靈活可配等功能。在此過程中，形成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)四層架構(gòu)的數(shù)據(jù)中臺(tái)，梳理了蔣家河煤礦的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，完成了一套標(biāo)準(zhǔn)主數(shù)據(jù)，并根據(jù)業(yè)務(wù)主題一鍵生成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)API接口。同時(shí)，平臺(tái)基于礦山場(chǎng)景的AI算法庫(kù)，便于對(duì)數(shù)據(jù)做更快速的數(shù)據(jù)探索。另外，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了私有化一鍵部署、容災(zāi)備份、軟硬雙層防火墻等功能，保障了數(shù)據(jù)的安全和服務(wù)的高可靠、高可用。

3.建設(shè)5大綜合應(yīng)用系統(tǒng)

根據(jù)礦方需求，通過調(diào)用平臺(tái)層API接口和中間件，實(shí)現(xiàn)融合已有系統(tǒng)迭代升級(jí)和新系統(tǒng)開發(fā)，構(gòu)建調(diào)度指揮中心、安全管控及地質(zhì)保障中心、預(yù)警應(yīng)急中心、經(jīng)營(yíng)管理中心、VR培訓(xùn)中心的5大綜合應(yīng)用系統(tǒng)。其中，調(diào)度指揮中心通過平臺(tái)BI組件，快速實(shí)現(xiàn)“千人千面”數(shù)字駕駛艙系統(tǒng)；安全管控及地質(zhì)保障中心實(shí)現(xiàn)設(shè)備、人員、環(huán)境等系統(tǒng)的有機(jī)融合，以及相關(guān)場(chǎng)景的3D建模；預(yù)警應(yīng)急中心利用平臺(tái)AI礦用算法庫(kù)結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)萬兆環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)井下三違實(shí)時(shí)監(jiān)管和采煤機(jī)故障預(yù)診斷；經(jīng)營(yíng)管理中心融合已有ERP等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公，滿足精益管理的需要；VR培訓(xùn)中心依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，滿足采煤機(jī)司機(jī)等日常培訓(xùn)，通過沉浸式事故案例警示、應(yīng)急避災(zāi)逃生等系統(tǒng)強(qiáng)化員工安全意識(shí)，守住生產(chǎn)安全的底線。

4.實(shí)現(xiàn)煤機(jī)設(shè)備與大數(shù)據(jù)云平臺(tái)連接

在設(shè)備層與控制層，依托上海煤科對(duì)蔣家河ZF213工作面進(jìn)行了采煤機(jī)、液壓支架、三機(jī)的相關(guān)升級(jí)。實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)記憶截割、工作面自動(dòng)找直、三機(jī)自動(dòng)跟機(jī)。煤機(jī)設(shè)備通過萬兆環(huán)網(wǎng)與5G專線與大數(shù)據(jù)云平臺(tái)連接，通過全生命周期綜合應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的深度挖掘，實(shí)現(xiàn)在工作面推進(jìn)力度等方面的輔助決策。

（三）針對(duì)問題的改進(jìn)措施

1.對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)抽取，形成一套標(biāo)準(zhǔn)主數(shù)據(jù)

蔣家河煤礦原有18個(gè)系統(tǒng)屬于不同的軟件服務(wù)商。智慧礦山全生命周期綜合應(yīng)用系統(tǒng)的建立，需要對(duì)已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。要滿足關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、電子文本、非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口等數(shù)據(jù)接人形式，同時(shí)考慮到原軟件服務(wù)商不支持和新建系統(tǒng)的需要，一部分?jǐn)?shù)據(jù)還需要從底層通過工業(yè)協(xié)議opc/modbus等采集。

2.高效提高海量數(shù)據(jù)的處理能力

蔣家河煤礦原系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)量較多，且相互獨(dú)立，維護(hù)成本極高；使用的是傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、部分軟件架構(gòu)是C/S架構(gòu)，數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)間較長(zhǎng)。新部署的大數(shù)據(jù)平臺(tái)采用主流的Hadoop架構(gòu)、SQL + NoSQL的存儲(chǔ)方式，大幅提高數(shù)據(jù)處理能力。通過虛擬化等技術(shù)，能夠滿足使用5臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行所有系統(tǒng)（包含其他新系統(tǒng)）的需求。

3.建立礦用相關(guān)算法庫(kù)，靈活調(diào)整應(yīng)用系統(tǒng)界面

針對(duì)井工煤礦的特殊場(chǎng)景，常規(guī)的圖像識(shí)別算法模型無法使用，初期需要手動(dòng)標(biāo)識(shí)再對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型訓(xùn)練。同樣，在采煤機(jī)故障預(yù)診斷方面，需要和機(jī)械、電氣專家一起將算法轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)語言并進(jìn)行置信度評(píng)價(jià)。應(yīng)用界面由于蔣家河礦方需求改動(dòng)較為頻繁，需開發(fā)一套可視化數(shù)據(jù)，展示組件結(jié)合 UI+3D 定制化設(shè)計(jì)支撐項(xiàng)目的進(jìn)度。

五、實(shí)施成效

通過智能化建設(shè)，打通了蔣家河煤礦各個(gè)系統(tǒng)鏈接，解決了數(shù)據(jù)孤島難題，完成了從傳統(tǒng)礦山到智慧礦山的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下多元災(zāi)害跨系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的深度分析與災(zāi)害預(yù)警，保障了煤礦生產(chǎn)效率和安全。

（一）智能化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平顯著提高

目前，在蔣家河煤礦辦公大樓6樓建立了指揮中心，并擴(kuò)建形成了大數(shù)據(jù)機(jī)房，部署了大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，將新建系統(tǒng)和已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融會(huì)貫通，形成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)礦山數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。借助大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算優(yōu)勢(shì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)與離線分析，為管理者決策提供支撐。同時(shí)，綜合應(yīng)用系統(tǒng)（調(diào)度指揮中心、安全管控及地質(zhì)保障中心、預(yù)警應(yīng)急中心、經(jīng)營(yíng)管理中心）在指揮中心內(nèi)大屏和分控屏上運(yùn)用，滿足不同層級(jí)管理者的需要。另外，在蔣家河煤礦辦公大樓6樓設(shè)立了VR培訓(xùn)教室，滿足了日常員工培訓(xùn)需要。

（二）風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判和安全預(yù)警能力明顯增強(qiáng)

蔣家河智慧礦山全生命周期綜合應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)用，提高了對(duì)礦山災(zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)兆的分析預(yù)判能力，實(shí)現(xiàn)了從單一工作平臺(tái)向多專業(yè)協(xié)同工作平臺(tái)的轉(zhuǎn)變、從簡(jiǎn)單的集成服務(wù)向高級(jí)智慧服務(wù)的轉(zhuǎn)變。蔣家河智慧礦山的標(biāo)準(zhǔn)主數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，體現(xiàn)在物體的語義描述、知識(shí)表達(dá)、信息融合、知識(shí)挖掘、信息充分利用等方面。在此基礎(chǔ)上，形成礦山安全信息判識(shí)、預(yù)警與控制機(jī)制，提高了礦山安全性、生產(chǎn)效率及安全預(yù)警能力。

（三）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、分析、操控功能得以實(shí)現(xiàn)

工作面智能化改造實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控、記憶割煤、工作面自動(dòng)找直功能；液壓支架電液控改造實(shí)現(xiàn)了工作面支架遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)跟機(jī)移架等功能。同時(shí)，指揮中心內(nèi)全生命周期綜合應(yīng)用系統(tǒng)通過萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)和5G專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了井上對(duì)工作面的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程作業(yè)操控等功能。（如圖5所示）

（四）生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益全面提升

蔣家河煤礦ZF213綜采工作面實(shí)現(xiàn)減員50% ，每年節(jié)約500余萬元。同時(shí)，提高生產(chǎn)效率 20%～30% ，并大幅降低噸煤能耗，實(shí)現(xiàn)每年直接經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)千余萬元。

通過自主研發(fā)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，打通蔣家河煤礦原有18個(gè)子系統(tǒng)間的壁壘，打破信息孤島，避免了重復(fù)建設(shè)，由此節(jié)省上千萬元的軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)成本支出。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，保障采煤機(jī)等設(shè)備長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅減輕了檢修班下井頻率和工作強(qiáng)度，也減少了設(shè)備“欠保養(yǎng)”或“過保養(yǎng)”所產(chǎn)生的費(fèi)用，每年預(yù)估節(jié)省230余萬元。

（五）智能化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)得到有效推廣

通過智能化建設(shè)，將蔣家河煤礦打造成一座“國(guó)際一流、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先”的“安全、高效、綠色、可持續(xù)發(fā)展”新型現(xiàn)代礦井，起到了良好示范效應(yīng)。這對(duì)加速推進(jìn)其他智慧礦山項(xiàng)目的建設(shè)，具有廣泛的推廣價(jià)值。現(xiàn)在，信息科技公司研發(fā)的智慧礦山綜合應(yīng)用系統(tǒng)，正逐步應(yīng)用于蔣家河煤礦、雅店煤礦、鹿洼煤礦、思山嶺鐵礦等，在西北地區(qū)形成了一面旗幟。

六、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（一）創(chuàng)新構(gòu)建了智慧礦山建設(shè)管控模式

智慧礦山綜合應(yīng)用系統(tǒng)覆蓋了蔣家河煤礦的“采、掘、機(jī)、運(yùn)、通”等環(huán)節(jié)，是真正意義上的一款綜合智慧礦山應(yīng)用系統(tǒng)。其依托5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能控制、人工智能等技術(shù)手段，將先進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與煤炭開采技術(shù)深度融合，構(gòu)建了監(jiān)測(cè)、分析、操控“三位一體”的智慧礦山建設(shè)管控模式，確保智慧礦山建設(shè)的實(shí)用性和可靠性，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理、過程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)管、預(yù)測(cè)維護(hù)的效果，為全國(guó)復(fù)雜地質(zhì)煤層智能化開采提供了范例。

（二）自主開發(fā)了大數(shù)據(jù)平臺(tái)

通過Hadoop、SpringCloud等框架，平臺(tái)可滿足數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到8萬條/S、支持干萬個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的接人，以及百臺(tái)服務(wù)器的彈性擴(kuò)展等。其中，運(yùn)用Kafka、MapReduce、Strome等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)消息隊(duì)列、實(shí)時(shí)計(jì)算、離線計(jì)算、服務(wù)靈活可配等功能。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)率先提出煤礦雙系統(tǒng)容災(zāi)運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了主從系統(tǒng)的自動(dòng)切換。

（三）自主研發(fā)了可視化數(shù)據(jù)探索引擎

通過拖拽算法模塊和手動(dòng)調(diào)參的方式，幫助算法工程師、采煤機(jī)機(jī)械與電氣工程師更高效率地挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，并運(yùn)用于煤礦的生產(chǎn)過程中。基于Echarts的可視化數(shù)據(jù)組態(tài)界面 + 定制化3D綜采工作面建模，在保證項(xiàng)自進(jìn)度的同時(shí)具備更好的用戶體驗(yàn)。

七、未來展望

未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，蔣家河智慧礦山綜合應(yīng)用系統(tǒng)有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。在智能化程度上，可進(jìn)一步深化人工智能技術(shù)的應(yīng)用，讓系統(tǒng)具備更精準(zhǔn)的智能決策能力，不再局限于對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分析和處理，能夠更加主動(dòng)預(yù)測(cè)潛在問題并提供最優(yōu)解決方案。在系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)展性上，可探索與更多外部系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)與上下游產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)互通和業(yè)務(wù)協(xié)同。比如，與煤炭運(yùn)輸、銷售系統(tǒng)緊密結(jié)合，優(yōu)化整個(gè)煤炭產(chǎn)業(yè)流程，提升綜合效益。此外，隨著綠色礦山理念的深人，該系統(tǒng)還可在節(jié)能減排方面進(jìn)行創(chuàng)新，利用數(shù)據(jù)分析優(yōu)化生產(chǎn)流程，降低能耗，為煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更有力的支持。

目前，全國(guó)煤礦數(shù)量4400余座，整體投資規(guī)模將達(dá)到上萬億元。其中，智能設(shè)備市場(chǎng)約8000億元，與智能化相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施、集成平臺(tái)市場(chǎng)約2000億元。除了存量煤礦的智能化改造，當(dāng)前新建單個(gè)千萬噸級(jí)煤礦的投資在10億元左右。因此，該系統(tǒng)在煤礦的推廣應(yīng)用潛力巨大。另外，全國(guó)現(xiàn)有非煤礦山3萬余座。非煤礦山生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度不亞于煤礦，智能化發(fā)展的需求也非常迫切。

蔣家河煤礦通過智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和安全的大幅提高，產(chǎn)生了良好的示范效應(yīng)。其經(jīng)驗(yàn)做法也可以推廣應(yīng)用到非煤礦山、智慧園區(qū)等領(lǐng)域，從而加快推進(jìn)信息科技產(chǎn)業(yè)的升級(jí)迭代與煥新發(fā)展。