智慧与安全并驾——大数据在煤炭行业的应用

       煤炭在我国一次性能源结构中占比接近80%，煤炭业是关系国家经济命脉的基础产业。随着煤炭开采的发展，开采条件愈加复杂，煤炭开采安全、效率、环保问题日益突出,保证生产安全、提高生产效率、监管生产过程成为国家安监总局和国有大型矿企的核心诉求。为解决这些问题，近年来国家安监总局牵头大力推动经营管理信息化和企业生产信息化融合政策，指导煤炭开采企业向绿色、安全、高效生产方向发展，行业内称为两化融合。在两化融合过程中，本质安全管理体系信息系统和智慧矿山信息系统建设是两化融合的核心。其中，智慧矿山信息系统属于企业基础建设设施，主要功能是实现企业生产经营管控一体化，实现现有孤立IT系统互联，实现数据集中存储和大数据挖掘，开放信息安全监管接口，同时对生产调度、应急联动、灾情处理等系统提供数据分析结果和方案建议，并为其他信息系统提供数据接口和数据交换平台。

     中兴通讯SMILEs（Smart Mine Integration of cLoud and tErminal system）智慧矿山云端一体化系统是中兴通讯为矿山行业提供的一套综合解决方案，旨在构建符合矿山行业的“云”、“管”、“端”一体化大数据信息平台和应用系统，满足监管机构和大型矿企的两化融合诉求。

     SMILEs聚焦矿山安全生产应用场景，具备并行处理海量数据能力，可存储至少100万个生产监控节点累积的6个月以上的生产安全过程数据。SMILEs通过对矿山生产中人员、设备和环境产生的数据进行统计和沉淀，对海量数据进行分析和知识发现，协助企业经营管理者进行精细化管理和科学决策。SMILEs在矿业信息数据仓库的基础上，接入矿山自动化设备系统、人员定位系统、环境安全感知系统、设备安全监控系统等系统数据，实现多源数据的采集汇聚，对沉淀的数据进行大数据分析，结合本质安全管理规范和生产工艺流程，建立矿山行业大数据模型，为企业提供安全生产经营辅助建议。

      SMILEs采用组件架构方式进行大数据存储和分析，基于分层、组装、面向服务的设计理念，以数据容器为系统的核心，根据数据内容进行归纳、分析和聚合，构建具备适应特定业务场景的数据模型。例如地形、交通、工业管路、岩层、煤层、水体、温度、湿度、CO、设备状态等数据容器可以组成突水事故避灾数据组合，这样，在构造避灾路线时，就可以在这个数据组合的基础上，集成相关的通用功能模块，结合行业自身的业务逻辑进行构建。SMILEs基于J2EE的n层体系结构，采用MVC设计模式和基于总线的架构模式，构建出平台独立、架构松耦合、分布式、多层组件的系统架构，如图1所示，充分保证了系统的可伸缩性、可扩展性、可靠性、可维护性和高性能。
  

       SMILEs在矿业信息数据仓库的基础上，构建大数据信息应用系统，数据来源包括地理信息数据、生产自动化数据、紧急救援数据和监测监控数据。

    ● 地理信息数据：地形、交通、建筑、地面运输、工业管路、岩层、煤层、水体、地面工程、地下工程等数据。

    ● 生产自动化数据：生产调度、井下运输、井下供电、井下通风、井下防尘数据等。

    ● 紧急救援数据：避灾路线、应急预案、井下逃生舱等。

    ● 监测监控数据：设备信息、温度、湿度、CO、瓦斯、风向、设备状态等。

      SMILEs为各种险情和事故处理建立数学模型，结合以上的数据和逃生路径计算方法，为救援行动提供决策支撑。比如瓦斯监测设备发现瓦斯超限并且浓度增加很快时，会发出瓦斯超限报警，与此同时，SMILEs基于瓦斯浓度、压风系统、风速及所处空间位置参数等信息，进行瓦斯扩散的时间和空间分析，根据人员定位系统，确定井下人员三维空间中的位置，计算当前最优逃生路线，选择事故逃生预案，自动联络需要避险的人员，发送逃生预案，并向监控中心的调度人员上报险情信息和险情趋势分析。

      SMILEs协助矿企建设大数据信息服务平台，提供矿山安全生产整体解决方案，将原先分散在不同系统中的生产信息集中起来统一处理和分析。矿企经营管理者通过SMILEs能直观地掌控整个矿山生产运作情况，对安全问题、隐患进行及时管控和救援，保障矿山安全生产经营。