数字矿山信息化平台的设计与实现

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-8128

作者简介：闫小关（1985—），男，本科，工程师，研究方向为电气信息技术。

摘要：当下正处于计算机技术融入各个行业并迅速发展的关键时期，以我国部分煤矿为例，打造并全面应用了具有自动化特点的操作系统，但仍然存在不同子系统之间按互相独立运作的问题。为此，设计了一套数字矿山信息化平台是当下矿业发展的迫切需求，并从架构角度出发，就平台的设计要点进行了深入分析，并列举了平台实现的多种功能。

关键词：数字矿山 信息化平台 设计要点 功能实现

中图分类号：TD67

煤矿开发由于其地下工作的特殊性，使在确保生产效率的同时保证工作全程的安全性成为当下矿业发展的重点内容。依托数字矿山平台，可对存在的隐患数据进行及时定位与分析，并生成对应的表单与数据。从实际应用情况来看，该种方法在确保数据挖掘与分析及时性的同时，也为矿井工作安全性提供了相应的保障条件，并兼顾了对矿井生产信息的实时监测与需求数据快速查询的重要功能，是提高生产效率、确保生产安全的高效系统类型。

1 数字矿山信息化平台的设计要点分析

依托所融入的专业级计算机软件，可开展针对矿山资源的信息分析与开发方案的持续优化等工作，实现了对所开发出模型的可视化与数字化平台使用目标。同时，由于建立了围绕无线通信的完善网络，无论是语音还是视频均可进行实时传输，配合完善的传感器技术，在开采期间所产生的信息与环境变化数据，均可获得自动化的分析处理支持[1]。而相对完善的生产细节管控系统，则能够对开采进程进行全面的资源调度与信息跟踪支持，无论是决策的科学性还是管控工作的高效性均得到了有效保障。

1.1数据采集与执行

首先，对矿井上下实施信息的采集与传递，主要依托生产层面的环境自动化检测系统，可检测多种危险因素，如火苗、含水量、顶板稳固程度、人员分布位置等[2]。配合全面的自动化开采系统，更可实现对工作面对综合性控制与资源的科学化调配， 达到迅速传递指挥信息的目的。

其次，针对运营期间的技术数据采集。该部分的数据主要包含了对矿井下风阻、设备运行状态、钻孔进度等信息，同时可配合完善的财务或人力资源管控，实现对运行全程的及时资源调动，为决策方案的制订提供有效参考数据。

最后，执行层面，可基于所发出的决策分析与处理信息，确保生成的结果可在不同层级的分析传递下，实现对井下设备的自动化控制，并兼顾了对空间信息的修正功能，具有动态优化与形态变更等诸多功能优势。

1.2数据传输

实现数据传输目标的基础为完善的网络条件。对于矿山开采工作来说，工业以太网与完善的企业管控网络不可或缺[3]。从实际应用情况来看，打造出的数据传输层级包含了有线与无线两个类别，二者互为信息传递方案的补充，实现了对井上与井下的信息全覆盖，同时兼顾了后续存储与执行的衔接功能。

1.3数据存储

从采集传输到存储分析，最后进行数据的反馈与发布，是数据存储层级构建期间需要考虑的功能要点，可依托实际功能需求打造出对应的完整数据库，并需要设置相应的数据存储标准[4]。所打造出的数据库可用于后续的数据分析与安全生产方案的制定，负责对危险因素进行全面把控，并持续完善组织管控方案。在实际运营期间，可实现对所使用一系列生产技术的科学管控与配套经营信息的完整存储。

1.4系统控制

由于井下环境因素变化的动态特征，使得对使用设备与矿体进行动态化的及时修整极为关键。原煤分控主要是对工作面系统、运输系统、矿井皮带等关联生产的细节内容进行全面控制，此类控制方案多具有远程管控特点；针对电力系统进行分控，主要是对变电所等关联矿井设备的能源支持状态进行监测与控制，该控制室可根据需求进行独立设置[5]；机电分控则主要是指对一系列关联水处理、风速处理、热交换等系统进行集中控制的系统；辅助检测可用于原料输送、称重、机房门禁、环境监测等具有辅助功能的系统使用情况进行全面监测，可随时基于对环境情况的分析进行自动化状态变更，以实现提高生产安全性的目标；地测动态的及时修正，主要指展开对采掘层面涉及三维图形的实时更新，可根据采掘的实际情况对关联模型进行具有动态化特征的修正操作条件提供。

1.5管控决策

（1）运营管控方面，主要依赖建立的数据仓库，结合对企业进行配套管控的完善网络平台，可实现对各个关键运营环节的自动化控制，如生产、货物供应（设备供应）、产品销售、人员调度等。（2）生产综合管控方面，则主要依赖存在于业务流程中的细节信息化管控，覆盖了地质环境、水文条件、设备选型等多类型的工作内容.（3）三维管控层面，主要依托具有可视化特点的三维技术，搭建数字化的矿井工作平台，进而实现基于数字矿山系统的全生产流程的动态信息演示，并可全面提高操作质量[6]。（4）安全管控层面，则主要是在综采系统与环境信息在线检测系统的支持下，依托强大的信息数据库，可完成对可能产生的设备故障以及危险源头的及时定位任务，并能够达到一定程度的关键信息预测目的。

1.6表现层级

在整个数字矿山系统中，表现层为最高的信息展示层级，可依托完善网络，在计算机技术的支持下提供给对煤矿关联多媒体信息的全方位展示与及时信息发布等支持。如此，无论是工作人员还是领导，均可细致观察到矿山在运营期间的细节信息，包括部门的资源调动、生产环境、信息变化等，方便其做出有效推进生产进程、把控生产进度与质量的关键决策。

2 数字矿山信息化平台的实现

基于对以上数字矿山的架构分析，在对信息化平台展开设计期间，应充分考虑到各个层级的一一对应性，可根据实际发展情况将其划分为表现层级、应用层级、服务层级、数据层级以及系统层级。

2.1基础信息管控

对人员、用户、组织结构、数据字典登记进行统一管控的功能，属于基础类型信息的管控方案。人员管控的核心在于企业中全部员工的个人信息，依托这一功能可对人员开展快速的信息检索，并展开对需求信息的数据整理与全面的统计分析，一般分为职务与基础信息两类。在企业通讯录中，所包含的基本信息内容主要来源为联系人信息，所有的信息发生的动态变化将伴随信息的变动而发生一定程度的改变；在职务管控期间，该种功能一般被用于对人员职务与人员之间的关系界定，员工本身可身兼多职，对应的同个职务也能够被多名员工共同获得， 且需要承担相应的责任。开展对用户的集中管控，目的是基于企业对矿区范围内所搜集信息的全面汇总，以及相应的信息内容查询；从组织结构的角度分析，对关联信息进行整体管控，一般采取多级管控模式以保证信息数据的管控妥当性，可从多个层级出发分析不同部门在实际运营期间的发展效果；数据字典的功能主要为对系统中所包含的关联信息展开基于实际需求的分类处理，包括对关联信息的背景、功能等进行介绍。

2.2系统管控

界面的显示元素、各类功能对应的权限、下发角色、设定的各类系统参数等皆属于系统管控内容。菜单管控的主要内容为菜单中所展现出的信息，可依托这一功能保证对菜单信息的动态化分析效果；权限管控的核心在于获取到系统中对用户所发放权限的信息，包括一段时间内的功能变化、数据更新等；对下发角色的管控可分为权限与账号两个类别，均具有对系统操作者各类信息进行定义的重要作用，可用于明确不同角色与人员之间的关系，也就是工作人员被赋予角色权限的相关信息。应注意的是，在这一过程中人员对应的角色往往有多个，且可同时被多个人员共同获取。对角色对应权限展开集中管控的核心，在于需要预先明确不同角色之间的关系，也就是权限需要与角色一一对应；系统参数层面的设置情况管控，主要用于对系统在运行期间的各类参数信息变化过程中，可起到对系统进行优化配置与资源调动等作用。

2.3信息发布

对于企业来说，其应用信息化平台的核心目的在于对关联信息进行及时发布，确保每个获取到系统使用权限的个人，均能够在平台中及时获取到发布的信息，用以对矿区范围内所发生的信息变化情况进行及时了解，明确发展过程与状态变更的具体情况。在对企业信息进行发布的过程中，需预先明确信息发布的类型，包括工作期间可能存在的安全隐患、设置的关联安全的规章制度等。安全隐患主要对应着在对底层数据进行解析的过程中，发现的影响工作人员安全状态的信息，需确保将关联信息发送给负责人的及时性，用以将隐患消灭在萌芽之中。此种方法在提供给人员对工作安全隐患及时了解条件的同时，也能够起到快速进行任务分配的作用，从而将产生隐患的排除效率予以全面提高，同样是为个人在井下生命安全提供重要保障的基础。从安全规程的角度分析，下发规程通常会将作业期间所必须了解的规章制度予以全面描述，基于对生产情况的分析，可促使新工作人员快速适应井下的工作环境，其同样是有效补充组织开展安全培训活动的关键内容。如此，方可确保井下安全需求可被迅速掌握，消除可能威胁到个人生命财产安全的全部隐患。

2.4 TA定位

煤矿井下的环境相对较为复杂，各类巷道之间设置复杂的实际情况，使得在第一时间进行人员工作位置的定位极为关键，也是保证一旦有危险出现时，联系获取到的工作位置信息提供给救援工作相应参考的重要基础。通过对系统实际使用情况的分析，发现在全面应用TA井下定位系统后，可打好一定的时间提前量，确保井下人员可通过所持有的工作终端机随时反馈工作数据，进而缩短了定位时间，是提供给工作人员井下开展安全采掘工作的关键保障条件。基于对系统的分析使用，可在后续完善其配置功能，包括参数、修正值等，联系完善的硬件基站建设，也可在有需要时快速出具不同时间节点的人员定位图。

2.5接口管控

Webservice是接口管控期间主要应用的接口技术，可用于对人员反馈信息的实时接收。所产生的信息多数为人员在井下开展工作期间的位置变化数据，可配合接口自身的编码接收解译、地址定位、启用与否的动态分析等工鞥，用以开展全面的接口管控工作。

2.6日志管控

日志管控的基础内容，在于系统操作行为的全面记录，包括在运营期间所产生的动态变化信息。借助对日志的全面管控工作，可在某个子系统出现功能层面故障的情况下，由管控人员基于自身权限对行为记录进行调取与查询，从而在第一时间定位故障产生的具体原因，为故障的科学定位提供支持，一般包含系统与操作两个类别。

2.7邮件平台

信息化平台中，邮件平台同样是其中的关键组成部分，可借助该平台功能，建立与办公区域的网络关系。此时，可由领导者展开对下发工作任务的全面安排，确保获取信息的发送及时性。这一功能平台的应用，同样可将信息数据及时转换为邮件进行至各个部门的发送，确保部门在接收信息后可及时开展对矿区工作情况的全面控制。具体来看，可根据需要将邮件划分为不同的管控功能模块，包括草稿箱、收件箱、删除箱等。

3结语

综上所述，作为数字矿山在发展至一定时间后所必须更新的功能类型，信息化平台的设计真正解决了矿山运营系统中信息调取与使用无法协调统一的问题，避免了部门之间出现信息孤岛的不良情况。相信在未来，伴随平台中所使用各类技术的逐渐完善，将进一步发挥其信息传递与应用优势，为我国矿业的可持续性发展奠定坚实基础。

参考文献

[1] 郭永峰，冶玉花，谢宏涛，等.关于数字矿山技术的现状及发展的探索与思考[J].冶金与材料，2022，42（6）：167-169.

[2] 赵奕，张维国，何煦春，等.智能矿山多维度一体化建设架构与实施路径研究[J].有色设备，2022，36（6）：1-12.

[3] 本刊讯.台泥打造中国水泥业首个全矿区无人驾驶电动矿车智能矿山[J].中国建材，2022（12）：93.

[4] 徐刚强，黎常青，刘艳红.面向全生命周期的绿色矿业管控数字化交付研究[J].采矿技术，2022，22（6）：31-35.

[5] 范海斌，李秋香.数字矿山背景下大数据归档利用体系平台建设研究[J].现代信息科技，2022，6（20）：31-34.

[6] 左东治.精准三维数字矿山模型的构建及运用[D].西安：西安石油大学，2022.