煤矿智能化建设中工业互联网平台的应用实践分析
时间：2023-04-18 11:35:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
＊肖 伟
（中煤信息技术（北京）有限公司 北京 100016）
互联网技术、大数据技术、人工智能技术等新兴技术的发展，给各行各业的工作方式都带来了巨大的变革，极大的促进了工作效率和工作质量的提升。对于煤炭行业而言，智能化建设能够提高煤炭的生产效率，降低煤矿生产过程中对环境的负面影响，因此煤矿智能化建设成为现阶段煤矿行业的主要研究方向和发展方向。在煤矿智能化的实际发展过程中，许多实际问题使得煤矿智能化建设始终无法达到预期的效果，而通过将智能化系统和工业互联网平台有效结合，使得大部分问题都得到了有效的解决，充分体现出了煤矿智能化的优势，因此有必要对工业互联网平台的应用实践情况进行深入分析。
智能化矿井是通过物联网技术、大数据分析、人工智能技术等信息技术对煤炭资源进行科学的开发、采集、管理等工作，从而全面提高了矿山地质监测、煤矿采矿、隧洞开挖、煤矿运输等基础工作环节的工作质量。我国煤矿行业已经经历了普通机械化、综合机械化、自动化的发展历程，现阶段人工智能技术、互联网技术的不断发展，煤矿行业开始向着智能化的方向发展。
工业互联网平台是通过构建一个数据处理平台，并将整个生产过程中产生的数据进行整合、分析、处理，从而形成一个弹性供给、高效配置的工业云平台。工业互联网平台与传统的工业云平台相比，其具有以下几个关键作用，第一就是能够大幅度提高工业知识生产、传播、领用效率，从而实现与用户之间的互相促进的积极作用；
第二，工业互联网平台能够将工业设备、仪器等和智能化操作软件衔接起来，以此使工作人员能够通过软件操纵相关工业生产设备；
第三，工业互联网平台能更好的进行信息共享，进一步形成社会化的协同生产方式和组织模式[1]。
在煤矿智能化建设过程中，工业互联网平台起到了举足轻重的作用。相关工作人员通过工业互联网平台，一方面实现了生产机械设备的无人化操作、智能化操作，降低了人为因素对生产效率、生产质量的影响，并且极大的提高了煤矿生产的安全性；
另一方面实现了煤矿生产全过程的管控，在煤矿整个生产过程中，生产设备上的传感器将产生的各项数据信息上传到信息管理平台之中，从而使工作人员及时掌握生产实际情况，进而制定更加科学合理的生产计划[2]。
目前，我国煤矿智能化建设过程中工业互联网平台得到了广泛的应用，也已经取得了一定的成绩，但是由于我国工业互联网平台的发展时间较短，因此实际应用情况还存在着许多问题，始终达不到预期结果。
（1）煤矿智能化重视程度不足。我国煤矿智能化起步实践较晚，一部分煤矿企业的工作理念和工作模式过于保守，企业自身的建设发展也没能结合时代和科技的进步，这就使得企业对于煤矿智能化的认识和重视程度都严重不足，进而限制了煤矿智能化建设的进程。同时，由于煤矿智能化建设前期需要投入一定的资金来搭建信息管理平台、更新机械设备、增添数据信息传感器等等，且相关技术难度也较大，这进一步限制了企业加大煤矿智能化建设的积极性，从而导致现阶段煤矿智能化发展整体滞后的现状。
（2）煤矿生产设备缺乏统一的标准。就现阶段的实际情况来看，煤矿的生产设备都来自不同的供应商，这就导致设备具有不同的操作系统、适配不同的通信协议，这导致企业难以通过工业互联网平台将所有设备进行统一控制，设备之间的数据信息难以有效共享，企业的工作人员和管理人员难也无法通过信息管理平台及时掌握煤矿生产的实际情况，限制煤矿的进一步发展。
（3）缺乏智能化的预警能力。目前，大部分煤矿企业还不能够给予智能化设备和系统足够的信任，煤矿的生产和管理主要还是依靠人工进行，而没能注重建设完善的智能化风险预警系统。这导致在煤矿生产的过程中，信息管理系统无法通过生产设备上的传感器实时监控设备的运行情况和生产情况，从而对矿井下一些潜藏的重大安全风险进行有效的预警，进而导致煤矿生产的安全性得不到有效的发展。
（4）业务系统的统一性不足。在煤矿智能化建设的过程中，部分企业在针对不同工作环节的智能化建设时，系统相对独立，传递数据信息的效率低下，导致整个信息管理系统中出现了信息孤岛，煤矿企业的管理层和决策层无法及时的掌握煤矿整体的系统信息，进而导致企业的决策不够科学合理。
近几年，我国煤炭企业逐渐认识到了工业互联网平台在煤矿智能化建设中的积极作用。企业在煤矿智能化建设过程中，应用工业互联网平台建立一个综合性煤矿管控系统，其中包括综合管控平台、智能化煤矿工业互联网平台、边缘层、接入层、感知执行层等几个部分，如图1所示。而为了确保工业互联网平台的应用效果，有必要对其系统架构进行分析。
图1 煤矿智能化综合管控平台
（1）综合管控平台。综合管控平台包含安监生产中心、综合集控中心、智能巡检中心等多个管控中心，从而确保煤矿生产过程中的设备异常、瓦斯异常、水害、火灾等安全问题进行及时的预警，从而全面提高煤矿生产的安全性能。同时这个综合管控平台还能够对生产过程中的各种资源消耗进行统计，以便使工作人员能够对煤炭的整个生产过程进行有效的控制，避免生产过程中对于资源的浪费。此外，在这个综合管控平台中，煤炭生产的数据信息也能够在第一时间反馈给商业服务系统，从而为煤炭企业的领导层制定决策提供一定的数据参考[3]。
（2）智能化煤矿工业互联网平台。智能化煤矿工业互联网平台包括五个内容，技术平台、业务平台、数据中心、云计算平台、物联网管理平台。技术平台是软件控制平台，工作人员通过技术平台对煤炭生产全程进行控制；
业务平台包括对采掘业务、安监业务、机电业务、调度业务、运输业务、洗选业务这六项业务的管理，将这六项业务产生的数据信息收集、整理、分类、分析；
数据分析中心是通过对各个业务产生的数据信息、市场数据信息，通过应用大数据分析技术对这些数据进行整合分析，为企业制定经营决策提供数据参考；
云计算平台主要负责数据信息的收集、整理和储存，物联网平台则是将机械设备和智能化管控平台有效衔接，从而确保整个智能化煤矿工业互联网平台的整体性。智能化煤矿工业互联网平台中的五项内容协同工作，实现整个煤矿生产、运输、销售等全流程的智能化管控，全面提高企业整体的工作效率和工作水平[4]。
总而言之，工业互联网平台能够显著推动煤矿智能化的建设进程，因此煤矿企业要给予工业互联网平台足够的重视。
在整个煤矿综合管控平台之中，智能化煤矿工业互联网平台是其中的核心部分，也是煤矿智能化建设过程中应用工业互联网平台的集中体现。在实际建设煤矿智能化的进程中，工业互联网充分发挥出了其自身的优势，实现了生产调度系统管控、潜藏风险综合预警等多项智能化功能，从而确保煤矿安全、高效、智能的生产运行。
（1）建立一个完善的数据管控规则。在煤矿智能化建设的过程中，首要的就是建立一个综合性的管控系统，工作人员通过身份认证登录管理系统完成日常的管理工作，在这个过程中，数据管控访问规则直接影响整个管控系统的应用效果。因此，煤炭企业就要应用工业互联网平台建立完善的数据访问管控规则，设置一个统一的身份认证功能，有效控制角色对系统的访问，并且还要对访问用户的身份进行安全审计同时自动分析系统日志，以此保证明确掌握访问者的身份信息。此外，数据访问管控规则中还要对整个系统中的数据信息进行管理，根据访问者的身份明确其所能够调阅的数据信息权限，以此确保整个管控系统中的数据信息安全[5]。
（2）对煤矿生产的数据进行实时监测。煤炭资源生产过程内容复杂且困难，传统的生产管控工作多数依靠人工完成的，这就导致生产措施编制、技术资料管理、专业图纸设计、开采生产跟踪、工程进度跟进等工作都会受到人为因素的影响出现一定的误差，进而造成整个煤炭开采整体工作质量下降。而工业互联网平台就能够对生产过程进行实时监控，并且能够将生产过程中的数据信息自动收集整理，工作人员以此在第一时间掌握煤矿生产实际信息，实现生产过程的可视化管理和智能化分析，进而全面提升煤矿生产的整体工作水平[6]。
（3）矿井安全集中管理系统。煤矿矿井会深入山体或地下之中，这就导致矿井内存在着许多的安全隐患，例如瓦斯浓度、水害、火灾等，这都会威胁到开采现场工作人员的生命财产安全。通过应用工业互联网平台就能够对矿井的各项安全数据进行几种的监测和管控，进而确保矿井整体的安全性能。首先，在煤矿的开采过程中会在矿井和开采设备上安装大量的传感器，从而对矿井下的温度、湿度、瓦斯浓度、空气质量等进行全面的掌控，以帮助工作人员实时掌控矿井的实际运行情况；
其次，通过在工业互联网平台中设置一个安全阈值，使得管理系统能够自动化的判断矿井内部情况，一旦出现某一项指标超标就在第一时间给工作人员预警，同时采取一定的措施，从而提高开采现场整体的安全性能。
除上述措施之外，工业互联网平台还能够实现风险预测预警、远程监管检查、人人互联、人机互联等，极大的提高了煤炭生产过程的信息交互，使得煤炭生产的各个环节都能够有效的衔接到一起，同时借助给予工业互联网平台的智能操作管理系统，降低对于人工的依赖，进一步提高煤炭自动化水平，促进煤矿智能化建设发展。
综上所述，面对煤矿智能化建设的实际问题，应用工业互联网平台是促进煤矿智能化进一步发展的必要策略。本文通过分析煤矿智能化发展限制，结合工业互联网平台的系统架构，分析了工业互联网平台在煤矿智能化建设中的应用情况。首先，煤矿企业要明确工业互联网平台和煤矿智能化的基本概念，充分了解两者的联系以及各自的优势，以此转变自身传统的工作理念，不断推动技术创新，完善煤矿智能管控系统；
其次，在智能化管控系统的基础上与工业互联网平台进行有效结合，从而实现人、机、物、系统的全面数字化连接，建立完善的数据管控规则、安全管理系统、故障预测诊断系统等，解决数据标准不统一、联网难等问题；
再次，工业互联网平台还能够提高信息交互效率，使不同环节的工作人员都能够及时掌握煤矿开采的实际工作情况，避免产生信息孤岛，使得全矿井智能监控、安全生产管理、精细化运营管理等工作能够有效开展，整体提高煤矿管理工作水平。总而言之，煤矿企业积极应用工业互联网平台，推进煤矿智能化建设进程，从而促进企业在竞争日益激烈的市场环境中的进一步发展。
