范宏杰，程瑞鵬

(潞安集團 信息科技分公司,山西 長治 046204)

1 現(xiàn)狀分析

全球云計算市場迅速增長，世界信息產(chǎn)業(yè)強國和地區(qū)對云計算給予了高度關(guān)注，已把云計算作為未來戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的重點，紛紛研究制定并出臺云計算發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，加快部署國家級云計算基礎(chǔ)設(shè)施，并加快推動云計算的應(yīng)用，搶占云計算產(chǎn)業(yè)制高點。云計算的出現(xiàn)將全球化的概念帶入了新的層次，它成為了創(chuàng)新和經(jīng)濟發(fā)展的一個“增強劑”，是能夠為企業(yè)帶來具有競爭力的基礎(chǔ)設(shè)施。

目前很多煤企正大力推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建了以優(yōu)勢煤炭產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，新型高端現(xiàn)代煤化工為主導(dǎo)的中高端現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，致力全面建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展的一流能化企業(yè)集團。但是，黨建、辦公自動化、人力資源、財務(wù)、運銷、供應(yīng)、調(diào)度和安全監(jiān)控等信息系統(tǒng)處于分散建設(shè)和分散管理的狀態(tài)，各系統(tǒng)由各業(yè)務(wù)處室獨立規(guī)劃、建設(shè)。各系統(tǒng)分別進行所需數(shù)據(jù)的采集與匯聚，重復(fù)且獨立的數(shù)據(jù)匯聚與業(yè)務(wù)整合，導(dǎo)致各系統(tǒng)數(shù)據(jù)標準不一致、數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，難以有效進行跨業(yè)務(wù)共享。同時，由于缺乏各類數(shù)據(jù)開發(fā)支撐工具，對已有的各類異構(gòu)數(shù)據(jù)難以進行深度分析、挖掘數(shù)據(jù)價值，形成大量的信息壁壘和信息孤島，數(shù)據(jù)不能共享，業(yè)務(wù)協(xié)同不足，不能滿足集團戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級要求。

因此，做好頂層架構(gòu)設(shè)計，按照“標準化、集中化”，打造“縱向集成，橫向貫通”的集團管控平臺建設(shè)需求，建設(shè)支持集團管控應(yīng)用子系統(tǒng)的統(tǒng)一云數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一IT基礎(chǔ)設(shè)施，統(tǒng)一運維管理，實現(xiàn)計算資源、存儲資源及網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化聚合部署，各應(yīng)用子系統(tǒng)進行資源按需分配，建立符合等級保護要求的安全體系，有助于提升總部和各子分公司提升數(shù)智化水平，提升生產(chǎn)效率，提升數(shù)據(jù)的準確性和利用率，為集團管理和生產(chǎn)決策提供有益參考，為智能化礦井的建設(shè)提供堅強的基礎(chǔ)保障。

2 智能礦山云價值

云是智能礦山的核心基礎(chǔ)，通過基于云的數(shù)字平臺，將原本孤立的管控、生產(chǎn)等業(yè)務(wù)子系統(tǒng)統(tǒng)一接入后綜合分析展示、集成聯(lián)動和統(tǒng)一服務(wù)，能夠打通集團各離散子系統(tǒng)信息孤島、融合所需數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)出口，數(shù)據(jù)調(diào)用化繁為簡，應(yīng)用開發(fā)更敏捷；縮短開發(fā)上線部署周期、最高效率擴展新業(yè)務(wù)。

1) 實現(xiàn)服務(wù)集成、消息集成、數(shù)據(jù)集成，支撐跨“多云”應(yīng)用、數(shù)據(jù)、服務(wù)、資源等的協(xié)同，以達到企業(yè)的內(nèi)部互通、內(nèi)外互通、多云互通。

2) 通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)全連接，建設(shè)人員，設(shè)備，環(huán)境，空間四大主題庫，提供面向煤礦主題的數(shù)據(jù)服務(wù)。量化數(shù)據(jù)質(zhì)量，讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生價值；打造煤礦數(shù)據(jù)底座，提升煤礦的運營效率。

3) 通過智慧礦山建設(shè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式，以此驅(qū)動大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和智慧化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值挖掘，將海量信息和行業(yè)智慧，經(jīng)過智能計算分析服務(wù)于企業(yè)安全生產(chǎn)、分析決策。

4) 通過視頻全面云化，實現(xiàn)視頻聯(lián)網(wǎng)和資源共享，統(tǒng)一智能分析，實現(xiàn)視頻的全生命周期管理，讓視頻產(chǎn)生更多的價值。

5) 提供面向煤礦主題的數(shù)據(jù)服務(wù)。搭建事故風險分析平臺，讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生價值，為安全生產(chǎn)決策分析提供參考，打造煤礦數(shù)據(jù)底座，提升煤礦的運營效率。

3 智能礦山云的總體架構(gòu)

智能礦山整體架構(gòu)，以云數(shù)據(jù)中心和云平臺為基礎(chǔ)，利用智能融合平臺集成整合各類系統(tǒng)，打通各類數(shù)據(jù)，使終端數(shù)據(jù)源源不斷地傳輸?shù)街腔鄞竽X—智慧礦山云當中加以分析回饋和利用，如圖1所示。

圖1 潞安云數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)示意

設(shè)備感知層包括井下井上各類傳感器數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)層包括 4G/5G/WiFi 等無線和有線接入以及作為統(tǒng)一業(yè)務(wù)承載的工業(yè)環(huán)網(wǎng)，不同的接入終端按照帶寬需求、接口需求選擇不同接入技術(shù)，然后通過統(tǒng)一切片網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄瞎歉晒?jié)點，再由井上骨干節(jié)點傳輸?shù)郊瘓F云數(shù)據(jù)中心。

IT 基礎(chǔ)設(shè)施層(云數(shù)據(jù)中心)包括：獨立服務(wù)器，虛擬化資源池，數(shù)通設(shè)備，備份相關(guān)軟硬件等，不同應(yīng)用基于應(yīng)用需求選擇部署。

平臺部分分為綜合管控平臺和智能礦山數(shù)字平臺，綜合管控平臺負責對接各工業(yè)自動化控制相關(guān)子系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集和解析，解析好的數(shù)據(jù)一方面推送到綜合管控平臺，同時推送到智能礦山數(shù)字平臺做數(shù)據(jù)的進一步治理和數(shù)據(jù)挖掘，信息化子系統(tǒng)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)可以直接和數(shù)字平臺集成完成數(shù)據(jù)采集。

應(yīng)用層包括傳統(tǒng)的自動化子系統(tǒng)，信息化子系統(tǒng)和基于云的數(shù)字化應(yīng)用，基于云的數(shù)字化應(yīng)用有：綜合管控平臺，AI井口安防，智能倉儲等其他井上智能應(yīng)用。

3.1 系統(tǒng)集成架構(gòu)

OT數(shù)據(jù)統(tǒng)一由IOT 平臺進行數(shù)據(jù)采集和解析，推送給綜合管控系統(tǒng)。IT數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)融合集成平臺直接和應(yīng)用集成抽取，完成入湖。實時場景視頻數(shù)據(jù)在井下完成推理后轉(zhuǎn)發(fā)到井上視頻管理平臺進行統(tǒng)一存儲和管理，視頻管理平臺同步視頻數(shù)據(jù)到集團云進行遠端訓練，遠端訓練完以后并將訓練結(jié)果同步到礦側(cè)邊端推理平臺。非實時場景視頻數(shù)據(jù)直接在井上視頻管理平臺進行存儲管理，在井上進行AI推理。其他應(yīng)用通過數(shù)據(jù)融合集成平臺統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)消費，GIS 服務(wù)由其他應(yīng)用直接集成。

3.2 架構(gòu)優(yōu)勢

煤礦的信息基礎(chǔ)設(shè)施包括云、AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、視頻、集成通信等，這些都是支撐煤礦各種業(yè)務(wù)應(yīng)用所需要具備的能力。通過智能礦山云軟硬結(jié)合把所有平臺基礎(chǔ)能力集成起來，通過統(tǒng)一的接口向外輸出數(shù)據(jù)提供給各類應(yīng)用。各個業(yè)務(wù)部門和煤礦企業(yè)只要聚焦于業(yè)務(wù)應(yīng)用，把業(yè)務(wù)做好，而不需要去考慮平臺能力建設(shè)。

所有的智能礦山基礎(chǔ)能力全部通過統(tǒng)一的數(shù)字平臺層輸出，包括AI使能、數(shù)據(jù)使能、業(yè)務(wù)使能、集成使能、開發(fā)使能等能力，業(yè)務(wù)應(yīng)用所需要的云的資源數(shù)據(jù)的資源和視頻的資源，全部統(tǒng)一調(diào)度，大大降低了系統(tǒng)對接的難度。

通過智能礦山數(shù)字平臺實現(xiàn)了共性基礎(chǔ)能力的有序融合。數(shù)字平臺不是一個無序的堆砌，整個功能模塊是有機融合的統(tǒng)一IT架構(gòu)，通過這個架構(gòu)把共性能力構(gòu)建起來，去支撐整個應(yīng)用的集成創(chuàng)新。

帶來了煤礦應(yīng)用的創(chuàng)新和價值提升。當構(gòu)建了這種共性平臺，所有的應(yīng)用都可以去使用，獲取到下面這些平臺的能力，它還能夠基于業(yè)務(wù)應(yīng)用通過使能層對這些能力進行優(yōu)化組合。比如原來在進行應(yīng)急視頻會商時，需要分別通過集成通信平臺、GIS平臺和視頻平臺調(diào)用所需的集成通信服務(wù)、GIS服務(wù)和視頻服務(wù)，現(xiàn)在智能平臺可以基于視頻會商場景對上述服務(wù)進行業(yè)務(wù)編排，打包形成一個視頻會商API進行直接調(diào)用，對于數(shù)據(jù)服務(wù)的調(diào)用也一樣，真正帶來了煤礦應(yīng)用的創(chuàng)新和價值提升。

重新盤活煤礦的數(shù)字資產(chǎn)。數(shù)字平臺運營的核心是數(shù)字資產(chǎn)。過去，煤礦的數(shù)字資源主要是人、機、環(huán)數(shù)據(jù)；現(xiàn)在，基于數(shù)字平臺不僅實現(xiàn)人、機、環(huán)數(shù)據(jù)(管理數(shù)據(jù))的融合，給煤礦的經(jīng)營管理提供數(shù)據(jù)支撐，基于數(shù)字平臺來沉淀、盤活業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)模型。一方面通過數(shù)字平臺的業(yè)務(wù)編排能力對智能綜采、智能儲運等生產(chǎn)過程的一些典型業(yè)務(wù)邏輯進行梳理、抽象和固化。另一方面， 通過數(shù)字平臺的資產(chǎn)工具支持數(shù)字孿生煤礦的構(gòu)建。

降低了新技術(shù)的駕馭難度：通過數(shù)字平臺進一步降低新技術(shù)的駕馭難度。同時希望通過數(shù)字平臺的使能層，把所有的能力向ISV(業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)商)輸出。以前ISV需要和云平臺單獨對接，和大數(shù)據(jù)平臺單獨對接，和集成通信平臺單獨對接，現(xiàn)在希望通過使能層來簡化這種對接難度，支撐ISV能夠快速地開發(fā)新的業(yè)務(wù)應(yīng)用，構(gòu)建創(chuàng)新能力。

釋放了行業(yè)的創(chuàng)新活力：通過智能礦山數(shù)字平臺實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的開放，比如一些煤礦可以舉辦數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)意大賽，釋放社會的創(chuàng)新活力。同時通過數(shù)據(jù)開放，也可以進一步發(fā)揮群體智慧，讓ISV參與應(yīng)用開發(fā)。另外，數(shù)字平臺人工智能能力的開放，也將對煤礦各種各樣的應(yīng)用帶來更高的價值。

4 智能礦山云的效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

集團總部建設(shè)智能礦山云避免了各子分公司自建的重復(fù)投資與資源浪費，能加快智能化改造和部署的速度，其直接經(jīng)濟效益明顯；通過流程優(yōu)化、閉環(huán)管控，可以減少中間環(huán)節(jié)，其間接經(jīng)濟效益也十分明顯；此外，云數(shù)據(jù)中心、調(diào)度指揮平臺等項目建設(shè)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集中管理，減少維護與運行成本，其直接經(jīng)濟效益也很突出。

集團端建智能礦山云，可以使各礦井全身心的投入的礦井生產(chǎn)的提質(zhì)增效和技術(shù)研究當中，甩掉了信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施運維的包袱，可以有效增加生產(chǎn)效率，達到減人增產(chǎn)增效的目的。

4.2 社會效益

在當前數(shù)智支撐、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大趨勢下起到示范效應(yīng)，通過信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與智能管控平臺建設(shè)，可以改變傳統(tǒng)的開采模式與管理模式，未來煤礦從業(yè)人員屬于具有“云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備”現(xiàn)代化技術(shù)的踐行者。

4.3 安全效益

通過平臺建設(shè)，實現(xiàn)各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中展示、突發(fā)事件的應(yīng)急聯(lián)動與指揮，快速獲取各類數(shù)據(jù)信息，為安全事件的應(yīng)急處置贏得時間，提升礦井安全可靠性。

通過平臺管控可實現(xiàn)安全信息一體化，進而提高礦井安全系數(shù)；基于人員與設(shè)備的精確定位、一張網(wǎng)通信融合以及礦井“一張圖”等可實現(xiàn)“人、機、環(huán)、管”融合、位置服務(wù)與區(qū)域協(xié)同，進而提高突發(fā)應(yīng)急事件的處置效率，其安全效益巨大。根據(jù)歷史和實時數(shù)據(jù)對未來的安全生產(chǎn)形勢進行預(yù)判和預(yù)警，有效避免因事故造成的生產(chǎn)中斷甚至人身傷害和財產(chǎn)損失。

智能礦山云的構(gòu)建是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)步驟，能夠?qū)崒嵲谠诘靥嵘a(chǎn)效率，真正提升數(shù)據(jù)的價值，徹底激發(fā)應(yīng)用價值?；诿旱V數(shù)字平臺開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)可以完全具備大數(shù)據(jù)、視頻、GIS、集成通信、IOT 甚至AI的全部能力。而按照傳統(tǒng)方式開發(fā)的應(yīng)急系統(tǒng)，基本上不會具備所有能力，應(yīng)用效果差異明顯。所以智能礦山數(shù)字平臺能讓業(yè)務(wù)應(yīng)用價值最大化，使集團資產(chǎn)使用效率最大化，建設(shè)智能礦山云是可行的，也是必要的。