智能化礦井數據共享開放體系建設探索

摘" 要：在國家大力推動礦山智能化建設的背景下，文章對煤礦行業機械化向智能化轉變過程中煤礦企業各部門大力建立數據平臺的現狀進行了研究，分析了現有技術下大量數據平臺建設中存在的數據無法進行交互，從而形成數據孤島的問題。并針對數據孤島問題，提出了一種數據交換與資源目錄管理系統，旨在滿足煤礦日益增長的高效數據共享和管理需求。該系統采用分布式架構設計，確保系統的可擴展性和無縫數據交換，有望推動煤礦行業實現更高的生產力與數據共享。

關鍵詞：智慧礦山；數據共享；數據孤島；智能化

中圖分類號：TP311；TD67" 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2024）12-0100-05

Exploration on the Construction of Intelligent Mine Data Sharing and Open System

YANG Biao1， LI Liang2

（1. Shandong Energy Group Xibei Mining Co.， Ltd.， Xi'an" 710018， China;

2.College of Communication and Information Technology， Xi'an University of Science and Technology， Xi'an" 710054， China）

Abstract： Under the background of the country's efforts to promote the intelligent construction of mines， this paper studies the current situation of establishment of data platforms by various departments of coal mining enterprises during the transformation from mechanization to intelligence of the coal mining industry， and analyzes the problem that a large amount of data in data platform construction with the existing technology can not interact so as to form data island. The present situation is investigated and analyzed， and a data exchange and resource catalog management system is proposed in this paper to solve the problem of data island， which aims to meet the increasing demand of efficient data sharing and management in coal mines. The distributed architecture and design of the system ensures scalability and seamless data exchange， which is expected to drive higher productivity and data sharing in coal mining industry.

Keywords： smart mine; data sharing; data island; intelligence

0" 引" 言

為貫徹落實國家發展改革委等八部委聯合印發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》《我國煤炭行業高質量發展總體思路、目標方向、量化標準和重點舉措研究》等國家相關政策，加快我國煤礦智能化建設[1]，推動煤炭行業高質量發展，國家能源局開展了《智能化煤礦（井工）分類、分級技術條件與評價》《智能化采煤工作面分類、分級技術條件與評價》兩項標準的制定工作，給出了智能化煤礦和智能化工作面分類、分級評價指標體系與評價方法，指導煤礦因地制宜地進行智能化煤礦建設，推進煤礦智能化高質量發展[2]。智能化煤礦是將人工智能、工業物聯網、云計算、大數據、機器人、智能裝備等與現代煤炭開發技術進行深入融合，形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統，實現煤礦開拓、采掘（剝）、運輸、通風、洗選、安全保障、經營管理等全過程的智能化運行[3，4]。

近年來，數據成為公認的國家基礎戰略資源，被高度重視。2020年初《中共中央關于堅持和完善中國特色社會主義制度、推進國家治理體系和治理能力現代化若干重大問題的決定》，首次將數據列為與勞動、資本、土地、知識、技術、管理并列的生產要素，全國范圍跨部門，跨區域，跨層級、跨行業、跨流域的數據大流動、基于應用場景數據治理的態勢也已成型[5-7]。作為生產礦井，目前已建成供排水系統、安全監測系統、束管監測系統、頂板檢測系統、水文系統、GIS一張圖、主通風機監控系統等十幾個業務系統，煤礦已經開始步入大數據時代[8]。由于數據越來越多，數據類型變得多樣且散落在不同的系統中，如何提升數據質量并有效地利用數據這一煤礦寶貴的戰略性資產，如何從海量數據中準確地挖掘出有價值的信息，已經成為生產礦井接下來面臨的主要難題。西北礦業公司信息化中心數據共享與信息系統分散建設，以及信息服務難于獲取和操作的矛盾越來越突出，亟須整合資源，進行數據治理，實現數據價值進行大數據挖掘分析的目標[9，10]。

1" 數據共享體系建設方案探索

1.1" 數據共享交換平臺

1.1.1" 建設目標

數據共享交換平臺在智能化礦井系統中扮演關鍵角色，作為多個系統之間的數據交流橋梁。其主要職責在于實現不同數據庫和文件之間的高效數據交換與同步，滿足分布在不同網絡和操作系統環境中的各類應用系統和數據庫之間的數據共享需求。該平臺具備初步整合和處理采集數據的能力，通過統一的數據標準對采集的數據進行清洗和轉換。這確保了數據的質量和一致性，使其能夠以全量或增量的方式順利加載到大數據處理平臺中。在整個數據交換過程中，數據共享交換平臺實施全程監控管理，確保數據交換過程有序進行。這有效地防范了亂交換、重復交換等問題，從而保障了數據的安全性。通過這種專業化的平臺，智能化礦井系統各個組成部分能夠更加高效、可靠地進行數據交互，為系統整體運行提供有力支持。圖1為數據共享交互平臺。

1.1.2" 系統功能

1）基本數據交換功能。平臺需能結合基礎大數據平臺，本項目提供豐富的數據交換方式，包括直接交換、API共享交換等。

2）審批管理功能。審批管理包括目錄審核、目錄撤銷審核、發布審核、發布撤銷審核、訂閱審核等功能。

3）數據分級功能。根據數據的業務類別和安全級別，將數據分級分類管理，以便明確數據的范圍邊界和使用方式；同時與數據授權管理相配合，實現更加細粒度的數據共享授權管理。

4）監控管理功能。監控管理提供對數據交換全過程實時監控，具體包括每一個交換業務的源信息、目標信息、交換用時、記錄數、數據流量、報錯信息、交換歷史、當前狀態等內容。

5）運維監管功能。數據交換平臺為方便使用者對交換網關進行運維監控，可以實時顯示每個數據交換網關的系統運行狀況，從而在系統出現狀況時能快速的定位問題，如節點斷線、CPU運行過高、內存泄漏等問題。

6）日志管理功能。日志管理支持記錄交換業務的操作信息，具體包括每一個交換業務的源信息、目標信息、交換用時、記錄數、數據流量、報錯信息、交換歷史、當前狀態等。

1.2" 數據資源目錄

數據資源目錄管理系統基于分布式的架構設計，采用分層架構，由展示層、業務層、存儲層及交換層共同組成。圖2為數據資源目錄管理系統的架構設計。

其中展示層負責提供易用的操作界面，完成數據的展示及管理；業務層負責整個系統管理及業務處理；存儲層負責存儲業務數據，同時存儲搜索索引；交換層負責數據交換，其中API網關用來完成RESTful API形式的交換，數據交換引擎用于完成其他類型數據的交換。

1.3" 數據共享開放平臺

1.3.1" 架構體系

數據共享與開放平臺如圖3所示，該平臺可以數據服務接口方式對煤礦各部門、各業務系統以及報表分析平臺等實現數據開放和共享。系統可為企業微服務、微應用及其他第三方應用服務系統提供數據查詢、數據比對、信息布控、數據下載、數據操作等服務接口。各部門可通過數據服務系統獲取大數據處理平臺中的數據資源服務，同時也可通過數據服務系統向經過授權的業務應用提供數據資源服務。

數據共享與開放平臺提供完整的API發布、訂閱和生命周期管理，用戶只需進行簡單的操作，即可快速、低成本、低風險地共享開放數據或服務。能力共享平臺扮演著協助用戶在其多系統間、與合作伙伴以及第三方系統之間實現跨系統、跨協議服務能力互通的關鍵角色。各系統通過發布和訂閱服務API的方式相互開放，并對這些服務API進行統一管理和組織。在服務API的基礎上，系統能夠實現政府或企業內部各部門之間、以及與合作伙伴或第三方開發者之間業務能力的融合、重塑和創新。該平臺提供了一種高度專業化的框架，使得用戶能夠在異構系統之間建立可靠的連接，通過標準化的API接口進行服務交互。此過程中，服務API的發布、訂閱和管理得到有效的協調，為用戶提供了一個有序而可控的環境。通過這種專業的方式，政府或企業內部的各個部門能夠更加高效地整合、創新和重新構建業務能力，從而推動系統間的協同發展。

1.3.2" 功能體系

數據共享與開放平臺主要包含：

1）服務中控。主要包括服務開發、服務注冊、服務匯聚、服務查找、服務授權、運維管控等功能，為服務的開發和管理提供一站式便捷服務。

2）服務網關。主要提供協議轉換、服務路由、服務SLA功能，為服務的運行提供高性能和高可靠的運行環境。

1.3.3" 功能要求

1）服務資源注冊。服務資源注冊用于對外發布的服務接口首先需要進行注冊管理。

2）服務資源審核。系統提供審核功能可對服務請求方的請求信息進行審核，只有審核確認的用戶，才可查看服務資源。系統提供服務資源審核功能，服務注冊發布后，系統對服務接口信息進行核查、審批，批準之后，服務才可發布，審核不通過的服務退回重新修改。

3）服務資源授權。系統對服務請求方、用戶、資源進行分級管理，支持服務以及目錄權限控制，通過服務權限控制實現服務授權。每個請求方預先設定等級，結合數據項等級，控制用戶可訪問和訂閱的范圍，可基于行政層級、崗位、地域等進行授權。

4）服務資源發布。系統發布的服務會選擇發布的目錄，通過發布目錄來確認發布范圍，同時設置共享等級，根據共享等級來保證哪些申請方可以瀏覽訂閱該資源。通過對共享數據訪問方式的控制以及數據顆粒度控制，服務方實現對自身共享數據的管理。

5）服務資源目錄。通過目錄管理系統對發布的服務接口進行編目管理，服務目錄可自動更新，并根據當前申請方和用戶的授權范圍查看可訪問的服務資源。

6）服務資源監控。系統提供對服務接口的完整審計，能夠詳細記錄業務共享服務記錄，包括服務的注冊、審核、授權、發布、訪問等行為。

2" 建設成效

遵循國標、山東能源集團標準，通過該項目的建設，可建立生產礦井級現有的各業務系統統一的標準體系，并根據各生產礦井特點制定唯一數據標準規范體系，如圖4、圖5所示。

2.1" 培育數據文化

所謂數據文化是一種以客觀數據為基礎的文化范式，其核心特征在于通過數據進行表達、分析和決策。這種文化注重事實的客觀性，強調理性思考，追求數據的精確性。在改變傳統的生產礦井思維模式的過程中，數據文化要求形成大數據思維，即建立起一種以數據為主導的文化和理念。在這一文化中，數據被視為信息的核心驅動力，因此管理和決策的基礎建立在對數據的深度理解和分析之上。數據文化倡導用數據來說話，將數據視為管理和決策的依據，推動組織在創新和業務發展中更為積極地借助數據。這種數據驅動的文化理念為組織提供了更為科學和客觀的決策基礎，使其能夠更加靈活地適應不斷變化的環境。

2.2" 推動數據共享

積極推動煤礦基礎性數據庫的完善是通過采用統一目錄體系和交換框架，有針對性地集中梳理和轉化形成數據資源的過程。同時，逐步建立并完善生產礦井與各煤礦（各部門）之間，以及對集團煤礦信息資源的交互轉換和共享平臺，以建立信息應用系統之間的協作共享機制。這一過程旨在推進各業務部門之間的跨部門協作，以及各相關職能部門和業務系統之間的聯動協作。該舉措的目標是為實現智慧化的服務和管理模式打下堅實基礎，同時推進生產礦井教育治理體系和治理能力的現代化。通過建立有效的數據交互和共享平臺，煤礦能夠更加高效地整合各部門和系統之間的信息資源，實現跨業務部門的協同工作。這不僅為智能化服務提供了支持，還有助于建設現代化的治理框架，推動煤礦在信息化管理方面取得實質性進展。

2.3" 消除各類數據問題

通過將生產礦井最為重要的各信息系統數據資源進行梳理、整理、清洗、規范，建立生產礦井全局性的基礎數據庫平臺、數據管理平臺、數據標準平臺、數據接口平臺和數據安全監管和防護平臺，消除信息化環境下的數據孤島，為生產礦井生產、運營、管理、智能化與資源和應用系統進行深度整合打好數據基礎，為系統整合、數據采集和維護、各類軟件項目建設鋪平道路。

2.4" 形成《生產礦井數據資產管理規范》

在促進生產礦井事業發展和信息化建設的過程中，需要從制度和管理機制兩方面進行統籌和規范，以加強對生產礦井數據資產管理和信息化建設項目的有效管理。需要建立健全制度體系，明確生產礦井數據資產的所有權、使用權限和責任，確保數據的合規性和安全性。這包括確立數據采集、存儲、共享和使用的規范，明確數據治理的流程和標準，以及建立相關的法規和政策框架，以規范數據資產的管理和應用。在管理機制方面，應該建立完善的項目管理體系，包括項目規劃、實施、監控和評估等多個環節。通過明確項目管理的責任和流程，確保信息化建設項目的推進與生產礦井業務的需要相一致。同時，引入有效的監控和評估機制，及時發現和解決問題，確保信息化建設項目的進度和質量。通過制定《生產礦井數據資產管理規范》，可以更好地推動生產礦井事業的發展，提升信息化建設項目的管理水平，使其更加符合業務需求，實現信息化在礦井生產中的最大化效益。

3" 結" 論

礦產資源是我國經濟中的重要一環，礦產企業智能化是現階段的必然趨勢。本文以解決實際中出現的數據孤島為目標，探索一種礦井數據共享開放建設體系。從根源出發，搭建礦井數據庫、數據運維、數據共享等服務平臺，為礦上智能化探索提供理論方法與切實可行的實踐經驗。但同時由于各個煤礦現實環境存在很大的差異性，因此數據共享開放問題仍為以后礦井智能化建設的重點與難點。

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作者簡介：楊彪（1980—），男，漢族，陜西咸陽人，工程師，本科，研究方向：智能化礦井信息基礎設施建設；黎梁（1999—），男，漢族，陜西渭南人，碩士在讀，研究方向：深度學習、智慧礦山。