智慧矿山评价指标体系及架构探讨.pdf

第 4 3卷 第 9期 2 0 1 7年 9月 工矿 自 动化 I n dus t r y an d M i ne Au t oma t i on Vo I ． 4 3 No ． 9 Se p ． 2 0 1 7 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 9 0 0 1 6 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 7 ． 0 9 ． 0 0 3 智慧矿山评价指标体系及架构探讨 贺耀 宜 1 ． 中煤科 工集 团常 州研 究 院有 限公 司 ，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 ； 2 ． 天 地 常州 自动化 股 份有 限公 司 ，江苏 常 州 2 1 3 0 1 5 摘要 针 对智 慧矿 山建设 水 平差 异 大、 缺乏 统一行 业 标 准的现 状 ， 从 智 慧矿 山的 定义 出发 ， 提 出 了智 慧矿 山评 价指 标 ， 在 此基 础上 制 定 了智 慧矿 山分 级评 价 方法 ， 旨在 为智 慧矿 山建设 提供 评 判 标 准和 依 据 ； 从 物联 感知 层 、 协 同管控层 、 矿 端智 能 决策 支持 层 、 云 端智 能决 策 支持 层 4个层 级 阐述 了智 慧矿 山架构 ， 并针 对各层 级 涵盖 内容及 层级 之 间关 系提 出 了相 关规 范制 定要 求 ， 使 其对 智 慧矿 山有一 个统 一 的度 量 。 关键 词 智慧矿 山 ； 数 字矿 山 ；评价 指标 体 系；分级 评价 ；架构 中 图分类 号 TD 6 7 文 献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 7 ～ 0 8 2 8 1 0 1 7 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ k n s ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 7 0 8 2 8 ． 1 0 1 7 ． 0 0 3 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 7 - 0 6 0 2 ； 修 回日期 2 0 1 7 0 8 0 2 ； 责任编辑 盛男 。 基金项 目 天地科技股份有限公司智慧矿山专项项 目 2 0 1 6 一 Z HK S Z X一 0 3 ； 天地 常州 自动化股份有限公司科研项 目 2 0 1 7 GY0 0 6 。 作者简 介 贺耀宜 1 9 7 4 一 ， 男 ， 陕西蓝 田人 ， 研究员 ， 硕士 ， 主要从事煤 矿安全 与信息化应用研究工作 ， E - ma i l h y y c a r 1 ． t o m． a n 。 引用格式 贺耀宜． 智慧矿 山评价指标体系及架构探讨E J ] ． 丁矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 9 1 6 2 0 ． HE Ya o y i ． Di s c u s s i o n o n e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m a n d a r c h i t e c t u r e o f s ma r t mi n e [ J ] ． I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n ， 2 0 1 7 ， 4 3 9 1 6 2 O ． [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] TAN De j i a n， XU Xi k a n g， ZHANG S h e n ．Co mme n t s o n a u t o ma t i o n ， i n f o r ma t i o n a n d d i g i t a l i z e d mi n e l J ] ． Coa l Sc i e nc e a n d Te c hn ol o gy， 2 006， 34 1 23 27 ． 李 德仁 ， 姚远 ， 邵振峰． 智 慧地球 时代 测绘 地理信息 学 的新使命[ J ] ． 测绘科学 ， 2 0 1 2 6 5 - 8 ． LI De r e n， YA0 Yu a n， SH A0 Zhe nf e n g． Ne w mi s s i on f o r s u r v e y i n g， ma ppi ng an d ge oma t i c s i n S ma r t Ea r t h e r a l J ] ． S c i e n c e o f S u r v e y i n g a n d Ma p p i n g ， 2 0 1 2 6 5 8． 吴 立新 ， 殷作如 ， 钟亚平． 再论数 字矿山 特 征 、 框架 与 关键技术[ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 0 3 ， 2 8 1 1 7 ． W U Li x i n， YI N Zu or u。 ZHONG Ya pi ng ．Re s t ud y o n d i g i t a l mi n e c h ar a c t e r i s t i c s， f r a m e wo r k a nd ke y t e c h n o 1 0 g i e s [ J ] ． J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y ， 2 0 0 3 ， 2 8 1 卜7． 毛善君． “ 高科技煤矿” 信息化建 设的战略思考及关 键 技术[ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 4 ， 3 9 8 1 5 7 2 1 5 8 3 ． MA0 S h a n j u n ．S t r a t e g i c t h i n k i n g a n d k e y t e c h n o l o g y o f i n f or mat i z a t i o n c o ns t r uc t i o n o f hi gh t e c h c o a l mi n e [ J ] ． J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y ， 2 0 1 4 ， 3 9 8 1 5 72 15 8 3． 孙继平． 煤矿信息化 与 自动化发展趋势 [ j ] ． 工矿 自动 化 ， 2 O 1 5， 4 l 4 1 5 ． S UN J i p i n g ． De v e l o p me n t t r e n d o f c o a l mi n e [ 1 7 ] 1, 1 8 ] [ 1 9 ] [ 2 O ] i n f o r ma t i z a t i o n a n d a u t o ma t i o n[ J ] ． I n d u s t r y a n d M i ne Aut o mat i o n， 2O1 5， 4 1 4 1 - 5 ． 吴 立新 ， 张瑞 新 ， 戚宜欣 ， 等． 3维地 学模 拟 与虚拟 矿 山系统[ J ] ． 测绘学报 ， 2 0 0 2 ， 3 1 1 2 8 3 3 ． WU Li x i n，ZHANG Ru i x i n，QI Yi x i n ，e t a 1 ．3 D g e o s c i e n c e mo d e l l i n g a n d v i r t u a l mi n e s y s t e m[ J ] ． Ac t a Ge o d a e t i c a e t C a r t 0 g r a p h i c a S i n i c a ， 2 0 0 2， 3 1 1 2 8 3 3． 孙 继平． 煤矿监 控新技 术与 新装备 [ J ] ． 工矿 自动 化 ， 2 01 5， 41 1 1 5 ． S UN J i p i n g ． Ne w t e c h n o l o g i e s a n d n e w e q u i p me n t s o f c o a l mi n e mo n i t o r i n g [J] ． I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n ， 2 0 1 5， 4 1 1 1 - 5 ． 张辉 ， 聂百 胜 ， 许滕． 煤 矿虚 拟 现实 技术 应 用与 发展 [ J ] ． 煤矿安全 ， 2 0 1 6 ， 4 7 1 0 1 1 8 1 2 1 ． ZHANG H u i ．NI E Ba i s he ng，XU Te n g．Ut i l i z a t i on a n d d e v e l o p me n t o f v i r t u a l r e a l i t y i n c o a l mi n e s E J ] ． S a f e t y i n Co a l M i n e s ， 2 0 1 6 ， 4 7 1 0 1 1 8 1 2 1 ． 柳林 ， 李德仁 ， 李 万武 ， 等． 从 地球 空间信 息学 的角度 对智慧地球 的若干思考I- J ] ． 武汉大 学学报 信息科 学 版 ， 2 0 1 2 ， 3 7 1 O 1 2 4 8 1 2 5 1 ． LI U Li n， LI De r e n，LI W a n wu，e t a 1 ．Th ou ght s o n s ma r t e r p l a n e t f r o m t h e v i e w o f g e o ma t i c[ J ] ． Ge o ma t i c s a n d I n f o r ma t i o n S c i e n c e o f W u h a n Un i v e r s i t y， 2 0 1 2 ， 3 7 1 0 1 2 4 8 1 2 5 1 ． 2 0 1 7年 第 9期 贺耀 宜 智 慧矿 山评 价指标 体 系及 架构探 讨 1 7 Di s c us s i o n o n e v a l u a t i o n i nd e x s y s t e m a nd a r c hi t e c t u r e o f s ma r t mi n e H E Ya o y i ， 1． CCTEG Cha n gz ho u Re s e a r c h I n s t i t ut e ，Ch a ng z hou 2 1 3 01 5，Chi n a； 2． Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co． ，Lt d． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，C h i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f e x i s t i n g s t a t u s o f d i f f e r e n t c on s t r u c t i on l e v e 1 a nd 1 a c k o f u ni f i e d i n du s t r i a 1 s t a nd a r d o f s ma r t m i ne，e v a l ua t i o n i nd e x s y s t e m o f s m a r t mi ne wa s pr o po s e d ba s e d on d e f i ni t i o n o f s ma r t mi ne，a nd g r a d i ng e v a l u a t i o n m e t ho d o f s m a r t m i n e wa s de ve l o pe d t o pr o v i de c r i t e r i a a n d b a s i s o f s ma r t mi ne c o ns t r uc t i o n． M e a nwh i l e， a r c h i t e c t u r e o f s ma r t mi ne wa s d e s c r i b e d f r o m I nt e r n e t of t hi n gs p e r c e pt i o n l a y e r ，c o l l a bo r a t i v e ma na g e me n t a n d c on t r o l l a ye r ， i nt e l l i ge nt mi ne de c i s i o n s u pp or t l a ye r a nd i nt e l l i ge nt c l ou d d e c i s i on s up po r t l a ye r ， a n d s p e c i f i c a t i on r e q u i r e me nt s o f e a c h l a y e r c on t e n t a nd r e l a t i on s h i p a mon g t he l a y e r s we r e p ut f or wa r d，S O a s t o f o r m un i f i e d m e a s u r e me n t of s m a r t mi n e． Ke y wo r ds s m a r t mi ne；d i gi t a l mi n e；e va l u a t i on i n de x s y s t e m ；gr a d i ng e v a l ua t i o n；a r c h i t e c t u r e 0 引 言 随着 “ 智 慧地 球” 概 念 的 提 出 ， 智 慧 化成 为 继 工 业化 、 自动化 、 信息化之后科技革命领域一次新的突 破口 ] 。在煤 炭 行业 中 ， 随 着对煤 矿 开采智 能化 、 无 人 化要 求 的不断 提 高 ， 迫 切 需 要 对 现 有 自动化 设 备 进 行智 能 化改造 ， 同时对 矿 山 的海 量 数 据 进行 深 度 挖 掘分析 ， 将不 同维度的数据信息进一步关联 ， 从而使 整个 矿 山具有 自我 分 析 和决 策 的能 力 。 因此 ， 建 设 安 全 、 高效 、 绿色 、 智能 的智 慧矿 山成 为发展 新趋 势 。 中 国“ 数 字 矿 山 ” 概 念 于 1 9 9 9年 由吴 立 新 提 出[ 2 。 ] ， 目前 国内大部 分 大型煤 炭企 业 已经建 成 了数 字 化矿 山平 台 。近年来 ， 专 家学 者相 继提 出“ 感 知矿 山” 、 “ 智能矿山” 、 “ 智 慧矿 山” 概念 4 ] ， 但实际上 目 前关 于智 慧矿 山 的概 念 、 评 价 指标 还 没 有 定 论 。由 于缺乏评价标准和规范 ， 许 多建成数字矿山的企业 宣称 已建 成智 慧 矿 山 ， 而建 成 的智 慧 矿 山 水平 差 异 较 大 _ 9 _ 。鉴此 ， 笔 者 在 介 绍 智 慧 矿 山定 义 的 基 础 上 ， 探讨 了智 慧矿 山 的评 价 指标体 系 和架构 。 1智 慧矿 山定义 研究 智慧 矿 山 ， 首先 要 和数字 矿 山进行 对 比 ， 从 而指 出两 者之 间 的 区别 和 联 系 ， 形 成智 慧矿 山 的基 本 定义 。 数 字矿 山 的核心要 义是 在统 一 的时 间参 照和空 间框架下， 通过三维可视化表达等不同手段获取海 量 、 异质、 异构 、 多维 、 动态的矿山信息 ， 并对其进行 科学有序的组织 、 管理 、 维护 ， 进而建立矿山信息 的 分 布式 共 享 、 协 同 和 利 用 机 制 [ 1 u ] 。首 先 ， 通 过 各 种传感器、 测量工具、 勘探仪器对全矿环境 、 设备、 移 动 目标 、 井巷 、 地质 、 采煤 等 数据进 行采 集 、 处理 和更 新 ； 然 后 ， 通 过对 多 源 异构 数 据 进 行融 合 ， 使 它 们 之 间形成 对应 关联 关 系 ， 进 而构建 三维矿 山模 型 ， 实 现 对 矿井 各类 信息 的实 时查看 ； 最 后 ， 通 过建立 不 同的 应用系统 ， 为矿山环境和生产工况的实时监控、 业务 流程管理、 决策分析提供服务。 智 慧矿 山 的核心 要 义 是 “ 智 慧 ” ， 即在 融 入 矿 山 固有 信息 和 日常管 理 经验 后 能 够 智 能决 策 ， 从 而 使 整个 矿 山 具 有 自我 分 析 和 决 策 的 能 力 ， 使 矿 山 的 “ 人 、 机 、 环 、 管 ” 处 在 高 度协 调 的统一 体 中运 行 。因 此 ， 笔者认为 ， 智慧矿山应该在统一的时空下 ， 具备 对矿 山生产 过程 、 设 备 工 况 、 环 境 安全 、 移 动 目标 等 进行 主动感 知 、 自动分 析 、 协 同控 制 的 能力 ， 同时 能 够 结 合 企 业 资 源 计 划 E n t e r p r i s e R e s o u r c e P l a n n i n g ， E R P 等信息化系统数据主动为管理人员 提供决 策依 据 ， 即在 数 字 矿 山的基 础 上 实 现实 时 在 线监测、 自动协 同控制 、 故 障灾害预警 、 辅助灾害救 援 、 精 益管 理 、 智 能 开 采 的智 慧 模 式 ， 实 现整 个 矿 山 生产 管理过 程 的可视 化 、 自动化 、 智能 化_ 1 。 2智 慧矿 山评 价指标 体 系 目前 ， 中 国已形 成智 慧城市 评价指 标 体系 ， 结 合 城 市 发展状 况 ， 通过 细 分 的 指标 量 化 测 评城 市 是 否 达到了“ 智慧” 的 目标 。对 于煤矿而言 ， 也需要建立 一 套 评价 指标 体 系 ， 针 对 什 么 样 的煤 矿 适 合建 设 智 慧矿 山 、 建 设 到什 么程度 才算是 智 慧矿 山等方 面 ， 从 顶层设计的角度形成智慧矿 山评价指标体系 ， 明确 提 出智慧 矿 山评价标 准 。 2 ． 1智 慧矿 山评价 指标 经过查阅相关资料 和专家研讨 ， 结合多年来数 字矿山建设经验， 笔者将智慧矿山关键评价指标分 为 6个 方 面 1 8 工矿 自动 化 2 O 1 7年 第 4 3卷 1 结 合 矿 山建 设 规 模 ， 不 能 强 制所 有 矿 山都 按 照智 慧矿 山标 准 来 建设 ， 因此 需 要 考 虑 矿 井设 计 方 面 的指标 ， 包 括 矿井 规 模 及 服 务 年 限 、 采 矿工 艺 、 洗选 工 艺 、 采 区布 置 、 装 备 选 型 、 运 输设 计 、 动 力 供 应 、 通 风设计 、 排 水设计 等 。 2 智 慧 矿 山对 基 础设 施 建 设 有 严 格 要 求 ， 因 此需 要 考虑基 础 设施 标 准 化 方 面 的 指 标 ， 包 括工 作 面 、 巷道 照 明 、 主副井 、 线 管 路敷 设 、 超前 支 护 、 液 压 支 架 、 采 煤 机 、 转 载 机 、 带式 输 送 机 、 大 型机 电设 备 、 安全护栏 、 水泵房 、 变电所、 地 面工业广场等 。 3 智 慧 矿 山要 实现 主动 感 知 、 自动 分 析 、 协 同 控 制 ， 需要 考虑 生产过 程 和环境 安全 方 面的指 标 ， 包 括 “ 采 、 掘 、 机 、 运 、 通 、 水 、 电 、 人 、 机 、 环 ” 等 系 统及 相 关设备的完备性 、 可靠性、 智能化程度、 协同控制、 效 率 提 升等 。 4 智 慧 矿 山是 一 个 全 矿 山 的统 一 协 同运 行 体 ， 在 提高智 能 化和生 产效 率 的同 时 ， 还要 实 现精 细 化 管理 、 经 营管 理数 据 的共 享 ， 因此 需要 考虑 经营管 理 信息 化 系统建 设方 面 的指标 ， 包括 “ 人 、 财 、 物 、 产 、 供 、 销 ” 等方 面 的 系 统 建 设 、 数 据 完 整 性 、 接 口开 放 性 、 业 务支撑 等 。 5 绿 色 开 采 是对 煤 矿 开采 的一 项 重 要 要 求 ， 要 求将 开采 对生 态 环境 造 成 的破 坏 降 到 最低 ， 因此 绿 色开 采也 是智 慧 矿 山 的 一项 重 要 评 价 指标 ， 包括 资源开采、 综合利用 、 环境保护 、 土地复垦、 节能减 排 、 社 区和谐 、 企 业文 化建 设等 。 6 智 慧 矿 山 具 有 自我 分 析 和决 策 的 能力 ， 保 证 矿 山的 “ 人 、 机 、 环 、 管” 处 在 高度 协 调 的统 一 体 中 运 行 ， 因此需 要 考虑数 据 融合 、 自我 学 习和知 识库方 面的指标 ， 包括结构化和非结构化数据采集 、 传输 、 存储 、 融 合 、 开放 、 分 析等 方 面 的规 范 化 指标 ， 安 全 、 生 产 、 经 营 、 紧 急救 援 等 管 理决 策 支 持 方 面 的 指标 ， 相 关 系统 自我 学 习功能 的智 慧化程 度及 知识 库形 成 程 度 方面 的指标 。 2 ． 2 智 慧矿 山分级 评价 方 法 首先 ， 将 智 慧 矿 山 的评 价 内容 按 照 上述 6个 方 面归 纳为设 计板 块 、 基础 设 施 板 块 、 安 全 生 产 板块 、 经 营 管理板 块 、 绿色 开采 板块 、 决 策分析 板块 ； 然后 ， 参 照 新 型智慧 城 市评 价 指 标 和 煤 矿 安全 生 产 标 准化 基本要 求及 评 分方 法 ， 将 上 述 6 个 方 面 的指标 按照 一级 指标 、 二 级 指标 、 二 级 指标 分 项 进 行 归 纳 ， 采用 百分 制 ， 并 对 各级 指 标 按 照 重要 度设 置相 应 权 重 ； 最 后建 立评 价模 型 ， 按照 打分标 准对 相关 评 价 内 容 进行 得 分计 算 ， 从 而对 智 慧 矿 山的成 熟 度 进 行 分 级 评 价 3智慧 矿 山架构 目前 ， 业 界 普 遍 对数 字 矿 山架 构 达成 了一 致认 识 ， 基 本上 认 为可分 为设备 层 、 控制层 、 生 产执行 层 、 经营 管理层 、 决 策 支 持层 。设 备层 主要 包 含 现场 传 感器 、 执 行 器 、 电源 、 工业 摄 像 头 、 移动 终 端 等 ； 控 制 层主 要 由各 自动化 系 统 、 主 干 网络 和 综 合 自动化 平 台组 成 ； 生 产 执 行 层 主 要 包 括 生 产 、 调 度 、 机 电、 地 测 、 通风 、 安全 等信 息 化 系 统 ； 经 营管 理 层 主 要包 括 OA和 E R P系统 ； 决策支 持 层 主要 通 过数 据 挖 掘分 析为 矿 山本 质 安全 、 生产 降本 提 效 、 精 益 管理 、 灾 害 救援 等提 供决 策支 持 。 尽 管数 字 矿 山架 构 已 经形 成 ， 且 围绕 该 架 构 已 在系 统平 台建 设 方 面取 得 了一 定 成果 _ 1 。 。 ， 但数 字 矿 山建设 面 临的关 键 问 题 没有 得 到 较 好 解决 ， 如 不 同厂 家 的空 间数据 基 准 不 一致 、 数 据 交 互 格 式 和 编 码准 则不 一致 、 元数 据 和语义 描述不 一致 、 接 口规 范 不一 致 、 平 台开放性 不一 致 、 不 同类 型 系统 的功能 没 有统一要求等 ， 严重影响了智慧矿山建设进程 。通 过对 数字 矿 山架 构 和数 据 流 进 行 进 一 步 规 范 和 升 级 ， 笔者认为智慧矿 山架构可分为物联感知层 、 协同 管控 层 、 矿端 智 能决 策 支 持 层 、 云 端 智 能 决 策 支 持 层 ， 如 图 1 所示 。 1 物 联 感 知层 是 智 慧 矿 山和 物 联 网 的基 础 ， 是信息的源头 ， 包含现场传感器、 精确定位装置 、 执 行器 、 摄 像 头 、 移 动终 端 、 有 线 ／ 无线 传 感 网络等 ， 主 要实现对生产现场“ 人、 机 、 环” 的信息识别与感知、 故障 自诊断、 自动控制 、 数据交互及对上层命令的执 行 。在该 层需 要对 所有 对象 的智 能化程 度 、 可靠性 、 唯一 编码 、 位 置信 息 、 设 备交 互协 议及传 感 网络要 求 等提出规范描述 ， 以实现传感设备即插即用 、 数据交 互 和规 范化传 输 。 2 协 同管 控 层 是 数 据 传 输 和 交 互 的 基 础 ， 包 含 井下 骨干 网络 、 地 面 网 络 、 各 自动化 系 统 、 业 务 管 理 系 统 、 E R P系 统 、 协 同管 控 平 台、 共 享 存 储 资 源 等 ， 主要 实现 对 生产 现场 “ 人 、 机 、 环 ” 的 实 时监 测 和 自动 、 协 同运 行 控制 ， 设 备 故 障 诊 断 和灾 害预 报 警 ， 各 业务 部 门 日常 安全 、 生产 、 经 营管理 。在 该层需 要 对 网络 安全 和 网络 资源 提 出规 范 化要 求 ； 需 要 对 矿 山空 间信息 及元 数 据 建立 分 类 编 码标 准 ； 需要 针 对 不同类型系统提出数据存储规范、 数据交互的规范 化协议格式 、 元数据及结构化信息描述方法准则 ， 以 满 足 不 同系统 之间 的数据 交互 需 要 _ 1 ； 需 要 对 不 同 类 型 系统提 出智 能 化 的功 能 要 求 ， 以实 现 灾 害 预警 和生产环节的协 同控制 ， 达到关键生产环节无人值 2 0 1 7年 第 9 期 贺耀 宜 智 慧矿 山评 价指 标体 系及 架 构探 讨 1 9 云端智能决策支持层 多用户 物联感知层 I 堡 堡 l垫 堑 J 堡 堡 J 皇 l 竺l 塑 竺 竺 I 塞 竺 苎 里 J 壁 竺 ‘ i 图 1 智 慧矿山架构 Fi g．1 Ar c hi t e c t ur e o f s ma r t mi ne 守 的 目标 。 3 矿端智 能决 策支 持层 是智 慧 矿 山架 构 在矿 端 的最 高层 ， 只为 本企业 提供 决 策支持 服 务 ， 主要包 括 存储 资 源 及 数 据 服 务 资 源 可 与 协 同 管 控 层 共 用 、 决 策支 持软件 平 台 。在 该层 可根 据煤 矿用 户实 际 生产 经营 管理 要求 ， 利 用 已有 数 据 构 建 丰 富 的专 业 应用 ， 开发 和部 署 涉 及 矿 山安 全 、 生产 、 管理 的决 策 支持 软件 ， 并 构建 知 识 库 。这 些 软 件 主 要 为不 同 的管理人 员 提供决 策 支 持 建 立 矿 井 重 点作 业 区域 安 全等 级评 价模 型 ， 综 合分 析 、 评 价作 业 区域 的安全 状 况 ； 建 立风 险评 价 模 型 ， 分 析 、 预 测 作业 区域 事 故 发 生 的可能 性 ； 建 立 动 态 排 产模 型 ， 有 效 分 析 E R P 系 统 中的经 营数据 ， 结 合生 产 管 理 数 据 制定 合 理 的 排 产方 案 ， 对 矿井 生 产 和 运输 物 流 环 节 进行 合 理 调 度 ； 建立时间调度模型 ， 合理调整设备检修及大型耗 电设备运转时间 ； 建立运维及故障诊断模型， 对主要 生产环节设备健康状况 、 负荷率 、 故障停机率、 能源 消耗等指标进行分析 ； 建立精细化成本核算模型 ， 分 析 队组在 生产 过程 中各 类 消 耗 的有 效 性 ， 降低 生 产 成本 ， 提 升企 业盈利 能 力 ； 建 立应 急救援 或 应急 演练 决策支持模型， 在事故发生后 ， 能够结合具体应急预 案 自动提供救援人员 、 救援物资 、 救援装备、 事故现 场环境、 逃生路线等信息， 能够对现场事态发展进行 跟踪管理 。在该层需要对存储资源和数据服务接 口 进行规范化描述 ， 便于数据开放。 4 云端 智 能决策 支持 层 为多 用户 同时提 供 决 策支持服务。该层是提供统一共享大数据、 基础计 算资源和专业智能决策支持 的基础平台， 主要包括 云端存储资源 、 数据服务和群集服务资源、 智能决策 支持承载平台、 多元三维展示平 台等 。 由于建设智慧矿山的企业在大数据分析方面不 一 定有优势 ， 而专门做大数据分析 的高校或研究院 所又难 以获取所 需 数 据 ， 所 以在 云端 智 能决 策 支 持 层需要专门建立智能决策支持承载平台， 针对不 同 数据类 型 的决策 分 析 模 型特 点 ， 完 成 模 型承 载 方 法 设计 ， 保证 专业 大数 据 分 析 厂 家 可 以充 分利 用 云 端 数据和计算资源完成决策分析模型及算法 ， 并将其 动态 加载 到智 能决 策支持 承载 平 台供 煤矿用 户决 策 使用 ， 使煤 矿用 户将 重 点 放在 数 据 分 析 和数 据 融合 算法研 究 、 专家 知识 库构建 等方 面 ， 无 需花更 多精 力 研 究数 据采 集 、 存 储 、 应用 程 序 编 写 等重 复 性 工作 。 在该层需要对智能决策支持承载平台的 自诊断体系 和方法提出规范要求 ， 以满足快速故障诊断、 数据恢 复等要求 ； 需要针对多用户条件下矿山数据种类繁 多 、 数 据量 极大 的特 点 ， 完成 智 能决策 支持 承载平 台 接 口 、 数 据存 取 、 云 端 负载 平 衡 等 规范 设 计 ； 需 要针 对 平 台下 多用户 运行 、 数据 隔离 和数据 安全 等要求 ， 完成平 台远 程运 维管 理规范 设计 。 在 云端 智能 决策 支持层 部署 了一 种可兼 容主 流 三维展示平台的多元三维展示 平台， 充分利用云端 智能决策支持层的资源， 根据多用户实际应用情况 对丰富的信息进行实例化展示 。因此 ， 需要对市场 2 0 工矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 主流 三维展 示 产 品进 行 研 究 ， 制 定 有 利 于三 维 数 据 融 合 的数据 规 范 ， 并 研究 三维 数据 格式 转换 技术 ， 制 定 针 对 主流三 维 图形 数 据 的数 据 集 成 规 范 ， 以实 现 对 主流三维展示技术 的兼容。由于多用户使用同一 一 个 多元三 维展 示平 台 ， 平 台需 要采 用云 架构 技术 ， 同 时 ， 需 要建 立矿 端与 云端 的数 据交 互规 范 ， 以实现 矿 端 多元数 据与 云端 数 据 同步 ， 从 而 实 现对 不 同煤 矿 从 井 上到井 下 的全息 展示 。 4 结语 对 智 慧 矿 山 的评 价 指标 进 行 了梳理 ， 并 在 此 基 础 上 制定 了智 慧矿 山分 级评 价 方 法 ， 可 为智 慧 矿 山 建 设 提供评 判标 准 和 依 据 ； 对 智 慧矿 山进 行 了整 体 架 构 规划 ， 分析 了各 层级 涵盖 内容及 层 级之 间关 系 ， 提 出了相关 规 范制 定 要 求 ， 使 其对 智 慧矿 山有 一 个 统 一 的度量 。智 慧矿 山评 价指 标体 系及 架构 规范 的 制定 ， 对于规范智慧矿山建设具有重要意义 ， 有利于 促 使智 慧矿 山更 快 发 展 ， 从 而 推 动 矿 山建 设 向绿 色 化 、 无人 化 发展 。 参考文献 R e f e r e n c e s [1] [2] [3 ] [4] [5] [6] 徐静 ， 谭章 禄． 智慧 矿 山系 统 工 程 与关 键 技 术 探 讨 [ J ] ． 煤 炭科 学技 术 ， 2 0 1 4 ， 4 2 4 7 9 8 2 ． XU J i n g。 TAN Z h a n g l u ． S ma r t mi n e s y s t e m e n g i n e e r i n g a n d d i s c u s s i o n o f i t s k e y t e c h n o l o g y [ J ] ． Co a l S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， 2 0 1 4， 4 2 4 7 9 8 2 ． 吴立新． 数字地球 、 数 字 中国与数 字矿 区[ J ] ． 矿 山测 量 ， 2 0 0 0 1 6 9 ． W U Li xi n．The di gi t a l e a r t h， d i g i t al Chi na a nd d i g i t a l mi n e [ J ] ． Mi n e S u r v e y i n g ， 2 0 0 0 1 6 - 9 ． 吴立新 ， 殷作如 ， 邓智毅 ， 等． 论 2 1世纪的矿山 数 字矿 山[ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 0 0 ， 2 5 4 3 3 7 3 4 2 ． W U Li x i n． YI N Zuo r u， DENG Zhi y i ， e t a 1 ． Res e a r c h t o t h e mi n e i n t h e 2 1 s t c e n t u r y d i g i t a l mi n e [ J ] ． J o u r n a l o f Ch i n a Co a l S o c i e t y， 2 0 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