霍爾辛赫煤礦智慧礦山系統工程的實踐應用研究

楊柳倩

（山西霍爾辛赫煤業有限責任公司信息科，山西 長治 046000）

隨著計算機信息技術的發展與應用，以透徹感知、深度互聯、智能應用為特征的智慧地球理念應運而生，智慧化成為繼工業化、電氣化、信息化之后世界科技革命又一次新的突破。煤礦開采行業由于地質條件復雜多變的原因，其對智慧化的要求非常之迫切，當前在自動化礦山、數字化礦山的基礎上，迫切需要創新管理模式和技術手段，建設綠色、智能和可持續發展的智慧礦山。論文以霍爾辛赫煤礦的智慧礦山系統工程建設為案例，對其具體的建設和應用方案進行了詳細的闡述，希望對其他同類型的煤礦進行智慧礦山系統工程建設提供相應的參考。

1 智慧礦山系統工程

智慧礦山是以礦山系統為原型，以礦山科學技術、信息科學、人工智能和計算科學為理論基礎，以現代手機應用技術和網絡技術為支撐，建立起的基于移動數據網絡的手機應用程序，可用多媒體和模擬仿真參數技術進行多維的表達，同時具有高分辨率、海量數據和多種數據的融合以及空間化、數字化、網絡化、智能化和可視化的技術手機軟件系統。

2 霍爾辛赫煤礦智慧礦山系統工程方案分析

根據國家“兩化融合”號召和行業發展趨勢，進一步提升霍爾辛赫煤礦信息高效傳遞。霍爾辛赫煤礦與部分系統廠家、軟件系統集成廠家主要針對手機移動終端和綜合自動化平臺建設進行了技術討論，形成以下兩套方案。

2.1 智慧礦山系統工程方案1結構分析

方案1的具體內容及結構示意圖如圖1所示。

圖1 霍爾辛赫煤礦智慧礦山工程方案1結構示意圖

該方案1的優點有：可并行運行、互不影響；可購買成熟產品，選擇性強；費用相對較少。存在的缺點：需維護兩套系統；數據共享性差，與互聯網發展趨勢相悖。

2.2 智慧礦山系統工程方案2結構分析

方案2的具體內容及結構示意圖如圖2所示。

圖2 霍爾辛赫煤礦智慧礦山工程方案2結構示意圖

方案2優點：統一管理，維護相對簡單；投資重合度小。該方案缺點：需定制開發，費用投資相對較大（成本為方案1的3倍）；難度系數大（對框架設計能力要求高）；開發周期長（需求明確情況下開發、測試至少需6個月）。

2.3 兩種方案比較分析

鑒于以上幾種情況，霍爾辛赫煤礦選擇方案1實施，按照方案2進行框架設計與布置，作為系統5～10年的規劃擴展。在APP客戶端上該煤礦有兩種選擇：一是該煤礦自身進行開發；二是與現有成熟APP系統對接。該煤礦自身開發APP，需要投資一臺服務器，開發一套綜合展示平臺軟件，然后做展示平臺與APP各個模塊的對接。外部系統平臺主要選用兩個比較典型的平臺：一個是比較經濟型的dingtalk（釘釘軟件是個一個開放平臺，用戶可以自己進行二次開發）；另一個是比較專業的OA系統。自己建設平臺，所有數據在公司本地存儲，相對數據保密性和安全性較高；同時因為平臺屬于自己建設，可以在界面上進行公司logo宣傳等顯示自主的東西。選用外部系統，所有的數據將會存儲在外部平臺上，最大的隱患在于如果外部平臺消失或不再提供好的服務，煤礦方將很被動，所有移動互聯網業務都終止。通過多方面的綜合性考慮，該礦最后選擇了進行自主開發APP進行項目的實施。

3 智慧礦山系統工程軟件開發

3.1 信息化基礎設施調整

為了能適應智慧礦山APP的部署實施，煤礦對現有的網絡架構進行了調整，首先與運營商溝通出口帶寬問題，給APP服務提供了足夠的帶寬保障。然后是出口設備調整，在新的專門用于APP發布的出口上部署了防火墻，從工業網到局域網中間增加了VSP設備做隔離，保障工業網的安全。在感知礦山實施過程中，煤礦與廠商進行深入的溝通協調，將工業網的相關子系統數據接入，如主運皮帶、中央變電所、中央泵房等。與市場化實施人員協調做數據接口，將工資查詢數據接入到手機APP中。

同時煤礦準備了硬件、軟件環境：設定的硬件最低要求：手機終端要求：512MB內存+雙核處理器+QHD屏幕；發布服務器要求：標配一臺至強E5620四核處理器，英特爾5500芯片組服務器主板，8G DDR3 REG ECC內存，SSD 80G固態硬盤，雙千兆網卡；開發環境：Windows10 Pro 64位，IntelliJ IDEA 2016，JDK1.8，Android6.0運行環境：Windows server 2008 32位，JDK1.6，Tomcat7.0.68，Android4.x及以上。

3.2 軟件開發

開發階段完全按照軟件開發標準流程進行，先進行調研，概要設計、詳細設計、開發、測試、上線運行。因為是自主開發，需求調研比較明確，很快完成，概要設計也在規定時間內完成。在詳細設計階段因為設計到軟件架構、數據庫設計等，請了專業的技術人員進行技術支持，下面主要說明一下詳細設計。

用戶界面系統設計：設計用戶頁面，采用界面原型的方式，直接設計頁面布局以及頁面之間的流轉。組件實現類系統設計：從概要設計出發，設計實現組件的類。類關系圖，描述類之間繼承、包含、關聯等靜態關系。詳細描述每個類的名稱、編號、說明、類包含的屬性名、類屬性數值類型、核心類操作名、操作參數以及返回值類型；描述關鍵的類時序圖，描述類（對象）之間如何協作，以完成功能。數據系統設計：從概要設計中的邏輯數據模型出發，描述數據物理設計、如果需要的話，進行數據遷移設計。物理部署設計：描述組件部署時的組合關系。

4 霍爾辛赫煤礦實踐應用的實施效果分析

此智慧礦山系統手機應用軟件是按照“人機物法環”管理的理念進行設計,其核心是為各級管理人員提供對應決策依據。在霍爾辛赫煤礦實踐應用并運行一段時間后，取得了很好的效果，其具體表現在以下幾點。

（1）降本增效，提高管理效率。以前，當井下現場或設備系統出現異常情況時，相關人員經常直接到達現場或根據現場人員匯報作出臨時處理意見。導致處理問題不僅時間長，而且受現場人員語言表達水平限制，還會出現誤引導現象。現在通過故障遠程視頻診斷系統，地面相關技術人員只要手中有一部手機、能上網。就可以對現場實時進行查看，及時作出對應決策。第一時間到達“現場”解決問題。

（2）市場化運行的核心，實現崗位工資班清班結、報表自動生成、結算收入即時查詢，覆蓋率達到100%。每位崗位員工通過手機應用就可以對當日工資查詢。

（3）可以做到智慧生產系統管理，就是以無人值守采煤掘技術為代表的智慧綜采工作面和無人掘進工作面。目前實現中央水泵房系統和變電所管理系統的遠程控制與監測。

（4）實現智慧后勤保障系統，主要是指地、測、采、掘、機、運、通、調度、計劃、設計等的信息化、智慧化系統等。