基于RFID和软件工程的数字矿山信息平台分析与设计

谢雄辉

（紫金矿业集团股份有限公司，福建 龙岩 364200）

数字矿山是地质科学、测量技术、采矿工程、物联网和计算机技术等领域知识的交叉，具有很强的理论性、技术性和实践性。从概念内涵上看，数字矿山的核心是对真实矿山及其相关现象的统一认识和模拟再现，数字矿山信息平台的建设，需要RFID（无线射频识别）和软件工程两个重要的技术作为支撑。

1 数字矿山信息平台建设的技术路线

采取的具体技术路线为：项目的前期准备、完成前期已建生产自动化和生产管理系统的调研（主要包括现场自动化设备和设施、视频设备、现场数据收集设备等等），数字矿山的需求分析与建模、关键技术（物联网的RFID、海量数据的云存储和传输、数据挖掘、软件SOA架构）的研究、平台的概要设计（含硬件设备进行选型、安装和配置，完成设备组装和检验）和详细设计、构建平台的对象模型与软件框架、程序编码与实现、代码走查、系统集成、调试和优化，系统验收。在各个阶段进行严格的技术和质量评审，编制相应的文档资料。

2 功能需求分析

2.1 平台的目标

数字矿山信息平台的建设目标，因企业不同战略目标和矿山环境而不同，一般地说，数字矿山建设，有如下的目标：

以RFID、云计算和软件工程等技为核心技术，实时数据采集和海量信息存储，实现矿山安全监控、人员定位和跟踪，逐步实现整个矿山的生产自动化和管理信息的无缝连接，矿各级主管和相关职能部门均可以进行实时监测、数据报表统计查询，同步掌握生产运行状态、安全情况，实现全矿的数据采集、生产状态的实时监控、生产调度、决策指挥的信息化，为预防和处理各类突发事故和灾害提供有效手段。

平台的建设，参照2017年发布的国家标准(GB/T 34679-2017)“智慧矿山信息系统通用技术规范”。

2.2 平台的接口与集成分析

数字矿山信息平台，是矿山为主体的数字化，矿山企业管理信息化跟集团层面的内容要协调一致，但管理的侧重点有所不同，它以集团下达的利润、生产安全、成本与财务费用等控制指标的预算为基础，围绕矿山生产地、测、采过程展开，在矿山生产计划、生产调度、生产统计这条主线上实现矿山人、财、物、产、供、销企业管理过程。数字矿山与矿山企业资源计划（ERP）、企业信息门户（或办公自动化）进行连接。

3 物理平台设计与开发环境

数字矿山的物理平台是建立在其母公司企业的网络拓扑结构之上的，集团性企业的建立上级监控中心，形成两级监控中心。

根据需要建立数字矿山的硬件平台，主要由视频综合平台、管理服务器、流媒体服务器、人脸分析（识别）服务器、智能分析服务器和其他接入的现场自动化生产设备组成。

建立在物理平台上的开发环境，由硬件设备和软件组成。对于TB级的海量数据，采用私有云平台存储数据，建立数据中心。收集矿山现场外部系统的数据集成方案，包括相关视频监控、生产监测、生产执行、生产管理等系统。

4 功能层次设计

数字矿山的功能，因矿山生产业务的差异而存在较大的差异性。

从功能层次进行分析，可以分成七个层次，数字矿山功能层次由七个部分组成：分别为数据采集层、数据ETL层、数据存储层、数据处理层、数据分析层、可视化展现层、决策支持层。

5 平台的两级数据中心

通过结合实际的综合分析，根据企业管理和具体矿山通信条件、工作相对独立性考虑，采用2+1存储模式，如图1所示，建设集团和矿山两级数据中心。对于TB级的海量数据，采用私有云平台存储数据。

图1 集团和矿山两级数据中心示意图

（1）集团数据中心：主要存储集团级应用系统数据、下属矿山成果数据。

（2）矿山级数据中心：主要存储矿山生产过程与成果数据。

在两级数据中心的基础上，每个项目建立一个工程项目数据库为外部单位设计公司、勘查分院等项目运作之用。工程项目数据库中数据通过立项申请、审查确认，进出集团数据中心或矿山数据中心。

数字矿山需要海量矿山类数据支撑，在收集和使用过程中，存在多源、异构、异质的特点。

6 总结

某矿业集团公司通过上述的数字矿山的分析和设计，通过对示范性数字矿山的建设，将推广到集团内各矿山使用。按单个矿山的采矿为例，以生产能力5000吨/天计，可降低人力成本5%、贫化率降低2%、损失率降低1%，实现经济效益每年增加300万元，同时极大提升矿山生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等等水平，打造安全矿山、高效矿山。

总之，数字矿山为矿山信息化建设和矿山企业的发展提供各种数字化和自动化的服务，从而使矿山更加协调地发展，同时它有利于实现矿山安全生产，提高矿山企业生产效率，为智慧矿山提供基础，最终走向绿色矿山、无人矿山。