大數據背景下礦山企業的信息化建設

朱瑞環 劉修成 鄒芳偉｜文

隨著數字信息技術的全面發展，大數據分析時代已經到來。在這一大背景下，信息化建設逐漸成為有色金屬礦山安全生產的新常態。本文試從有色金屬礦山安全生產信息化建設存在的問題入手，以“三個系統，同一中心”為主要建設思路，詳細闡述大數據在有色金屬礦山安全生產信息化建設中的應用。

大數據分析突破傳統數據分析的轉變

大數據分析，是指數據量急劇積累迅速超出主流軟件工具和人類思維處理的極限，從理念上，大數據分析與傳統數據分析有三大轉變：要全體不要抽樣，要效率不要絕對精確，要相關不要因果。針對大數據，既有的技術架構和分析工具已經無法滿足要求，需要全新的數據分析方法和技術，這其中包括：大數據分析可視化方法；大數據挖掘算法；預測性分析能力；語義處理能力；數據質量和數據管理技術。

有色金屬礦山安全生產信息化建設存在的問題

1.數據和設備孤島無法支持多信息維度的綜合決策分析

有色金屬礦山安全生產信息化建設需要融合采礦、掘進、機電、運輸、通風、地測和防治水多個專業，以及生產、安全、經營多個層面的信息，但這些信息卻散布在一個個割裂的數據孤島和設備孤島中；同時，有色金屬礦山安全生產管理決策的信息化需要利用多個專業系統的數據處理和分析功能，而這些功能也被封印在一個個割裂的功能孤島中。

2.有色金屬礦山企業數據可視化及分析手段匱乏

有色金屬礦山在安全生產、經營和管理中源源不斷地產生了大量的數據，但是，各種信息系統并沒有提供豐富靈活的可視化分析工具，讓管理決策人員能夠快速了解當前安全生產管理和運營的狀態，以及未來的發展趨勢，未能獲取關聯維度信息進行指標結構分析、趨勢分析、比較分析等，未能從全局到細部進行數據鉆取，找出問題發生的詳細原因。

3.大數據專業分析人員匱乏，存在信息系統建設的短板

大數據建設的每個環節都必須依靠專業技術人員才能完成，有色金屬礦山安全生產信息化建設領域的相應人才更是大大缺乏。有色金屬礦山安全生產內涵豐富，這就給安全生產管理的各類信息系統建設提出了更高的要求，需要滿足監控實時化、系統集成化、數據海量化、分析決策在線化和智能化，這些都是目前有色金屬礦山安全生產信息化建設的短板。

大數據分析與有色金屬礦山安全生產信息化建設思路

隨著采礦業的不斷發展，有色金屬礦山安全生產管理逐漸從陳舊的人為管理模式向數字化管理模式邁進。以某有色金屬地下礦山為例，利用大數據分析，結合現有的數字化管理技術，逐漸形成了以“三個系統，同一中心”為主要建設思路的安全生產信息化建設模式，即：安全避險“六大系統”、生產自動化控制系統、尾礦庫在線監測系統和安全生產環保調度應急指揮中心。

1.建立安全避險“六大系統”

非煤礦井下安全避險“六大系統”的設計分層包括：礦區地表工業場地辦公樓、主井、副井、一中段到八中段，視頻監控、人員定位及通訊聯絡設備主要布置在主巷道及各聯絡巷，有毒有害氣體檢測設備主要布置在各采掘巷道。該系統設計建設以下內容：（1）中心站由監控終端、UPS電源、視頻顯示、數據接口等組成，完成“六大系統”的信息處理、顯示、調度等工作；（2）監測監控系統由傳輸線纜、分站、傳感器、攝像機等設備及管理軟件組成，具有信息采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印和聲光報警功能，用于監測金屬非金屬地下礦山有毒有害氣體濃度，以及風速、風壓、溫度、通風機開停狀態、視頻圖像等；（3）人員管理系統由主機、傳輸接口、分站（讀卡器）、識別卡、傳輸線纜等設備及管理軟件組成，具有對攜卡人員出/入井時刻、重點區域出/入時刻、工作時間、井下和重點區域人員數量、井下人員活動路線等信息進行監測、顯示、打印、儲存、查詢、報警、管理等功能；（4）通信聯絡系統建設基于光纖傳輸的綜合數字化傳輸網絡，由有線調度系統和無線調度系統組成，保證生產、調度、管理的正常進行，同時，在緊急情況下保證救援的及時性，為整個系統的傳輸提供通道；（5）供水施救系統在礦山發生災變時，為井下提供生活飲用水，包括水源、過濾裝置、供水管路、三通及閥門等；（6）壓風自救系統在礦山發生災變時，為井下提供新鮮風流，包括空氣壓縮機、送氣管路、三通及閥門、油水分離器、壓風自救裝置等；（7）緊急避險系統在礦山井下發生災變時，為避災人員安全避險提供生命保障，它是由避災路線、緊急避險設施、設備和措施組成的有機整體。

2.建立安全生產環保調度應急指揮中心

安全避險“六大系統”運行以來存在的主要問題有：該系統不能對井下作業人員進行全過程準確定位；系統讀卡器漏讀、誤讀率較高，井下人員信息更新速度慢，致使井下作業人員信息不夠準確；該系統識別區域窄，回采作業現場不在無線覆蓋區域內；由于該礦進出礦井口較多，該系統很難實現唯一鑒別；RFID技術與KJ703金屬非金屬礦山管理系統無法實現在同一網絡平臺，多種功能技術對接的相關要求。

針對上述問題，該礦依托已經建成的礦山六大系統，將進一步完善井下和地表重點風險崗位、要害部位、人員密集場所全覆蓋、不間斷視頻監控的要求，設計建設以下內容：（1）人員定位系統。人員定位系統建成后與監測監控、通訊聯絡形成三網合一，既能實現資源共享，又能使維護方便。考勤機是一種新型的存儲類考勤機，事先只需采集員工的面像及指紋并建立檔案，當員工上下班站在人臉及指紋識別考勤機的識別區域內，考勤機上就會快速地記錄考勤及出入井狀況并保存記錄，與網絡聯網后，可以利用電腦、手機實時掌握和查詢井下員工出入井信息。該礦將在副井井口、主井井口、副井平硐、斜坡道口各安裝一臺人員考勤系統，并與網絡連接，后期通過加強管理，可實現實時查詢、人員考勤等功能；（2）地表視頻監控系統。增設19套視頻監控系統，對礦山地表的生產指揮中心、排土場（廢石場）、地表加油站等重點崗位及關鍵場所、要害部門進行實時監控。為加強礦山輻射的安全管理，保障放射源運行安全，將增設一套獨立的放射源視頻監控系統，確保泵站廠房內放射源的運行安全。為加強礦山提升運輸系統的安全管理，保障提升運輸安全，同時在主副井卷揚機房各增設視頻監控系統一套，主要用于提升系統操作人員實時通過視頻監控主副井提升系統的運行情況；（3）井下視頻監控系統。該礦將在緊急避險硐室增設2臺GYH25(B)礦用一般性氧氣傳感器，井下增設11套視頻監控系統；（4）聯網上傳系統。為實現集團公司對該礦人員定位系統、監控監測系統的實時監測，需增加聯網上傳系統硬件及軟件，人員定位系統以及監測監控系統數據將通過FTP方式上傳到監控聯網服務器。

3.建立生產自動化控制系統

一般情況下，有色金屬礦山安全生產管理中的生產信息化控制系統包括：供配電監控系統、井下排水監控系統、井下窄軌鐵路信號系統、斜坡道信號系統、井下破碎監控系統、主副井提升運行監控系統、工業電視系統。這些系統不僅可以提高工作人員的工作效率，更有利于有效監管礦山安全生產。

4.建立尾礦庫在線監測系統

尾礦庫在線監測系統是實現對尾礦庫監測指標數據實時、自動、連續采集、傳輸、管理及分析的監測技術。系統的運行可以直觀顯示各項監測、監控信息數據的歷史變化過程及當前狀態，大幅度提高對于尾礦庫潰壩災害機理的認識水平，促使礦山建立更便于尾礦庫運行期安全管理和風險控制的潰壩風險綜合評判方法，增強企業對于尾礦庫災害的預警響應能力。

結語

大數據背景下，有色金屬礦山安全生產信息化建設能夠有效彌補傳統生產經營中的缺陷，從根本上提高了安全管理水平，促進了礦山生產經營的高效性、安全性及可靠性，將有色金屬礦山企業的安全生產帶入了新的數字化時代。