煤礦智能化建設中工業互聯網平臺的應用實踐分析

＊肖 偉

（中煤信息技術（北京）有限公司 北京 100016）

互聯網技術、大數據技術、人工智能技術等新興技術的發展，給各行各業的工作方式都帶來了巨大的變革，極大的促進了工作效率和工作質量的提升。對于煤炭行業而言，智能化建設能夠提高煤炭的生產效率，降低煤礦生產過程中對環境的負面影響，因此煤礦智能化建設成為現階段煤礦行業的主要研究方向和發展方向。在煤礦智能化的實際發展過程中，許多實際問題使得煤礦智能化建設始終無法達到預期的效果，而通過將智能化系統和工業互聯網平臺有效結合，使得大部分問題都得到了有效的解決，充分體現出了煤礦智能化的優勢，因此有必要對工業互聯網平臺的應用實踐情況進行深入分析。

1.智能化礦井和工業互聯網平臺的概述

智能化礦井是通過物聯網技術、大數據分析、人工智能技術等信息技術對煤炭資源進行科學的開發、采集、管理等工作，從而全面提高了礦山地質監測、煤礦采礦、隧洞開挖、煤礦運輸等基礎工作環節的工作質量。我國煤礦行業已經經歷了普通機械化、綜合機械化、自動化的發展歷程，現階段人工智能技術、互聯網技術的不斷發展，煤礦行業開始向著智能化的方向發展。

工業互聯網平臺是通過構建一個數據處理平臺，并將整個生產過程中產生的數據進行整合、分析、處理，從而形成一個彈性供給、高效配置的工業云平臺。工業互聯網平臺與傳統的工業云平臺相比，其具有以下幾個關鍵作用，第一就是能夠大幅度提高工業知識生產、傳播、領用效率，從而實現與用戶之間的互相促進的積極作用；第二，工業互聯網平臺能夠將工業設備、儀器等和智能化操作軟件銜接起來，以此使工作人員能夠通過軟件操縱相關工業生產設備；第三，工業互聯網平臺能更好的進行信息共享，進一步形成社會化的協同生產方式和組織模式[1]。

在煤礦智能化建設過程中，工業互聯網平臺起到了舉足輕重的作用。相關工作人員通過工業互聯網平臺，一方面實現了生產機械設備的無人化操作、智能化操作，降低了人為因素對生產效率、生產質量的影響，并且極大的提高了煤礦生產的安全性；另一方面實現了煤礦生產全過程的管控，在煤礦整個生產過程中，生產設備上的傳感器將產生的各項數據信息上傳到信息管理平臺之中，從而使工作人員及時掌握生產實際情況，進而制定更加科學合理的生產計劃[2]。

2.現階段工業互聯網平臺在煤礦智能化建設中應用的現狀及問題

目前，我國煤礦智能化建設過程中工業互聯網平臺得到了廣泛的應用，也已經取得了一定的成績，但是由于我國工業互聯網平臺的發展時間較短，因此實際應用情況還存在著許多問題，始終達不到預期結果。

（1）煤礦智能化重視程度不足。我國煤礦智能化起步實踐較晚，一部分煤礦企業的工作理念和工作模式過于保守，企業自身的建設發展也沒能結合時代和科技的進步，這就使得企業對于煤礦智能化的認識和重視程度都嚴重不足，進而限制了煤礦智能化建設的進程。同時，由于煤礦智能化建設前期需要投入一定的資金來搭建信息管理平臺、更新機械設備、增添數據信息傳感器等等，且相關技術難度也較大，這進一步限制了企業加大煤礦智能化建設的積極性，從而導致現階段煤礦智能化發展整體滯后的現狀。

（2）煤礦生產設備缺乏統一的標準。就現階段的實際情況來看，煤礦的生產設備都來自不同的供應商，這就導致設備具有不同的操作系統、適配不同的通信協議，這導致企業難以通過工業互聯網平臺將所有設備進行統一控制，設備之間的數據信息難以有效共享，企業的工作人員和管理人員難也無法通過信息管理平臺及時掌握煤礦生產的實際情況，限制煤礦的進一步發展。

（3）缺乏智能化的預警能力。目前，大部分煤礦企業還不能夠給予智能化設備和系統足夠的信任，煤礦的生產和管理主要還是依靠人工進行，而沒能注重建設完善的智能化風險預警系統。這導致在煤礦生產的過程中，信息管理系統無法通過生產設備上的傳感器實時監控設備的運行情況和生產情況，從而對礦井下一些潛藏的重大安全風險進行有效的預警，進而導致煤礦生產的安全性得不到有效的發展。

（4）業務系統的統一性不足。在煤礦智能化建設的過程中，部分企業在針對不同工作環節的智能化建設時，系統相對獨立，傳遞數據信息的效率低下，導致整個信息管理系統中出現了信息孤島，煤礦企業的管理層和決策層無法及時的掌握煤礦整體的系統信息，進而導致企業的決策不夠科學合理。

3.煤礦智能化建設中工業互聯網平臺的系統架構分析

近幾年，我國煤炭企業逐漸認識到了工業互聯網平臺在煤礦智能化建設中的積極作用。企業在煤礦智能化建設過程中，應用工業互聯網平臺建立一個綜合性煤礦管控系統，其中包括綜合管控平臺、智能化煤礦工業互聯網平臺、邊緣層、接入層、感知執行層等幾個部分，如圖1所示。而為了確保工業互聯網平臺的應用效果，有必要對其系統架構進行分析。

圖1 煤礦智能化綜合管控平臺

（1）綜合管控平臺。綜合管控平臺包含安監生產中心、綜合集控中心、智能巡檢中心等多個管控中心，從而確保煤礦生產過程中的設備異常、瓦斯異常、水害、火災等安全問題進行及時的預警，從而全面提高煤礦生產的安全性能。同時這個綜合管控平臺還能夠對生產過程中的各種資源消耗進行統計，以便使工作人員能夠對煤炭的整個生產過程進行有效的控制，避免生產過程中對于資源的浪費。此外，在這個綜合管控平臺中，煤炭生產的數據信息也能夠在第一時間反饋給商業服務系統，從而為煤炭企業的領導層制定決策提供一定的數據參考[3]。

（2）智能化煤礦工業互聯網平臺。智能化煤礦工業互聯網平臺包括五個內容，技術平臺、業務平臺、數據中心、云計算平臺、物聯網管理平臺。技術平臺是軟件控制平臺，工作人員通過技術平臺對煤炭生產全程進行控制；業務平臺包括對采掘業務、安監業務、機電業務、調度業務、運輸業務、洗選業務這六項業務的管理，將這六項業務產生的數據信息收集、整理、分類、分析；數據分析中心是通過對各個業務產生的數據信息、市場數據信息，通過應用大數據分析技術對這些數據進行整合分析，為企業制定經營決策提供數據參考；云計算平臺主要負責數據信息的收集、整理和儲存，物聯網平臺則是將機械設備和智能化管控平臺有效銜接，從而確保整個智能化煤礦工業互聯網平臺的整體性。智能化煤礦工業互聯網平臺中的五項內容協同工作，實現整個煤礦生產、運輸、銷售等全流程的智能化管控，全面提高企業整體的工作效率和工作水平[4]。

總而言之，工業互聯網平臺能夠顯著推動煤礦智能化的建設進程，因此煤礦企業要給予工業互聯網平臺足夠的重視。

4.煤礦智能化建設應用工業互聯網平臺應用實踐分析

在整個煤礦綜合管控平臺之中，智能化煤礦工業互聯網平臺是其中的核心部分，也是煤礦智能化建設過程中應用工業互聯網平臺的集中體現。在實際建設煤礦智能化的進程中，工業互聯網充分發揮出了其自身的優勢，實現了生產調度系統管控、潛藏風險綜合預警等多項智能化功能，從而確保煤礦安全、高效、智能的生產運行。

（1）建立一個完善的數據管控規則。在煤礦智能化建設的過程中，首要的就是建立一個綜合性的管控系統，工作人員通過身份認證登錄管理系統完成日常的管理工作，在這個過程中，數據管控訪問規則直接影響整個管控系統的應用效果。因此，煤炭企業就要應用工業互聯網平臺建立完善的數據訪問管控規則，設置一個統一的身份認證功能，有效控制角色對系統的訪問，并且還要對訪問用戶的身份進行安全審計同時自動分析系統日志，以此保證明確掌握訪問者的身份信息。此外，數據訪問管控規則中還要對整個系統中的數據信息進行管理，根據訪問者的身份明確其所能夠調閱的數據信息權限，以此確保整個管控系統中的數據信息安全[5]。

（2）對煤礦生產的數據進行實時監測。煤炭資源生產過程內容復雜且困難，傳統的生產管控工作多數依靠人工完成的，這就導致生產措施編制、技術資料管理、專業圖紙設計、開采生產跟蹤、工程進度跟進等工作都會受到人為因素的影響出現一定的誤差，進而造成整個煤炭開采整體工作質量下降。而工業互聯網平臺就能夠對生產過程進行實時監控，并且能夠將生產過程中的數據信息自動收集整理，工作人員以此在第一時間掌握煤礦生產實際信息，實現生產過程的可視化管理和智能化分析，進而全面提升煤礦生產的整體工作水平[6]。

（3）礦井安全集中管理系統。煤礦礦井會深入山體或地下之中，這就導致礦井內存在著許多的安全隱患，例如瓦斯濃度、水害、火災等，這都會威脅到開采現場工作人員的生命財產安全。通過應用工業互聯網平臺就能夠對礦井的各項安全數據進行幾種的監測和管控，進而確保礦井整體的安全性能。首先，在煤礦的開采過程中會在礦井和開采設備上安裝大量的傳感器，從而對礦井下的溫度、濕度、瓦斯濃度、空氣質量等進行全面的掌控，以幫助工作人員實時掌控礦井的實際運行情況；其次，通過在工業互聯網平臺中設置一個安全閾值，使得管理系統能夠自動化的判斷礦井內部情況，一旦出現某一項指標超標就在第一時間給工作人員預警，同時采取一定的措施，從而提高開采現場整體的安全性能。

除上述措施之外，工業互聯網平臺還能夠實現風險預測預警、遠程監管檢查、人人互聯、人機互聯等，極大的提高了煤炭生產過程的信息交互，使得煤炭生產的各個環節都能夠有效的銜接到一起，同時借助給予工業互聯網平臺的智能操作管理系統，降低對于人工的依賴，進一步提高煤炭自動化水平，促進煤礦智能化建設發展。

5.總結

綜上所述，面對煤礦智能化建設的實際問題，應用工業互聯網平臺是促進煤礦智能化進一步發展的必要策略。本文通過分析煤礦智能化發展限制，結合工業互聯網平臺的系統架構，分析了工業互聯網平臺在煤礦智能化建設中的應用情況。首先，煤礦企業要明確工業互聯網平臺和煤礦智能化的基本概念，充分了解兩者的聯系以及各自的優勢，以此轉變自身傳統的工作理念，不斷推動技術創新，完善煤礦智能管控系統；其次，在智能化管控系統的基礎上與工業互聯網平臺進行有效結合，從而實現人、機、物、系統的全面數字化連接，建立完善的數據管控規則、安全管理系統、故障預測診斷系統等，解決數據標準不統一、聯網難等問題；再次，工業互聯網平臺還能夠提高信息交互效率，使不同環節的工作人員都能夠及時掌握煤礦開采的實際工作情況，避免產生信息孤島，使得全礦井智能監控、安全生產管理、精細化運營管理等工作能夠有效開展，整體提高煤礦管理工作水平。總而言之，煤礦企業積極應用工業互聯網平臺，推進煤礦智能化建設進程，從而促進企業在競爭日益激烈的市場環境中的進一步發展。