煤礦智慧大腦：智慧礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，其理念及技術(shù)體系正逐步在煤炭行業(yè)推廣應(yīng)用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被國家列入“新基建”的重點發(fā)展領(lǐng)域，煤炭行業(yè)兩化深度融合已經(jīng)進入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)建設(shè)與應(yīng)用的新階段。

（1）煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念與內(nèi)涵

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三個部分構(gòu)成，其中網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)、平臺是核心、安全是保障。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三大要素的提出較為契合目前智慧礦山建設(shè)過程中遇到的三大問題，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系從總體上給出了較為全面、開放的架構(gòu)，來解決工業(yè)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的互聯(lián)互通和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)內(nèi)涵是通過構(gòu)建精準、實時、高效的數(shù)據(jù)采集互聯(lián)體系，建立面向煤炭行業(yè)的大數(shù)據(jù)存儲、集成、訪問、分析、管理的開發(fā)環(huán)境和應(yīng)用環(huán)境，支撐相關(guān)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗、知識模型化、軟件化、復(fù)用化，以數(shù)據(jù)的有序自動流動解決復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)面臨的不確定性，不斷優(yōu)化勘探設(shè)計、開采洗選、運營管理等資源配置效率，形成資源富集、多方參與、合作共贏、協(xié)同演進的煤炭行業(yè)生態(tài)。

（2）智慧礦山與煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)比較分析

煤炭行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺把設(shè)備、開采、洗選、運銷和客戶緊密地連接起來，幫助煤炭行業(yè)拉長產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨礦區(qū)、跨地區(qū)互聯(lián)互通，實現(xiàn)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

智慧礦山的技術(shù)內(nèi)涵是將現(xiàn)代信息、控制技術(shù)與采礦技術(shù)融合，在復(fù)雜的資源開采信息背后找出最高效、最安全、最環(huán)保的生產(chǎn)路徑，對礦井系統(tǒng)進行最佳的協(xié)同運行控制，并根據(jù)地質(zhì)環(huán)境及生產(chǎn)要求變化自動創(chuàng)造全新的控制流程。

煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是為煤炭行業(yè)、產(chǎn)業(yè)賦能，智慧礦山是為單一煤礦企業(yè)、集團的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理賦能。智慧礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是利用煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的設(shè)備、生產(chǎn)系統(tǒng)、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)互連形成的基礎(chǔ)設(shè)施和資源能力，賦能智慧礦山建設(shè)過程中煤炭開采涉及的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理的方方面面。

（3）智慧礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

智慧礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)采用以ISO/IEC/IEEE42010系統(tǒng)與軟件工程標準為主要方法論，借鑒2020年4月工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（版本2.0）》中總體實施框架，提出智慧礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，如圖1所示：包含“網(wǎng)絡(luò)、標識、平臺、安全”四大系統(tǒng)的建設(shè)。其中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)注煤炭開采全要素、全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈互聯(lián)互通新型基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建；標識系統(tǒng)關(guān)注煤炭開采要素的標識資源、解析系統(tǒng)等關(guān)鍵基礎(chǔ)的構(gòu)建；平臺系統(tǒng)關(guān)注智慧礦山建設(shè)涵蓋的邊緣系統(tǒng)、企業(yè)平臺和產(chǎn)業(yè)平臺交互協(xié)同的實現(xiàn)；安全系統(tǒng)關(guān)注生產(chǎn)安全和信息安全管控、安全態(tài)勢感知、防護能力等建設(shè)。其中企業(yè)級、邊緣系統(tǒng)是智慧礦山建設(shè)主要內(nèi)容，企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)PaaS平臺是實現(xiàn)新一代智慧礦山操作系統(tǒng)的核心，企業(yè)級平臺與邊緣系統(tǒng)形成邊云協(xié)同的架構(gòu)及計算體系。