潘集厂智能化数据资源湖建设对生产工艺的优化与影响

张昕盛 章宏令 张正亮 汪玮 刘颉 

淮河能源控股集团煤业公司选煤分公司，安徽 淮南 232001）

摘要：随着智能化矿山建设需要，与生产工艺、设备运行、经营、安全等方面的各类数据必将起到决定性作用，而目前的数据仅采集到各自单位，信息相对独立，不能很好的做到数据互通。通过建设数据资源湖，对潘集选煤厂、分公司各厂、技术检查中心各自动化、信息化、智能化子系统的数据进行采集、清洗、加工，形成数据资产，打破信息孤岛。数据资源湖不仅为潘集选煤厂提供数据服务，同时可为选煤分公司其他业务系统提供数据资源，服务于整个选煤分公司，构建一套让数据可持续用起来的机制，实现数据来源于业务并反哺于业务，不断循环迭代，让数据越用越活、越用越多，真正让数据在关键生产环节中发挥应有的作用。

关键词： 智能化；数据资源湖；信息采集、清洗

一、数据资源湖简介：

数据资源湖依据企业数据战略和特有的业务模式、组织架构对企业数据能力的全方位升级。在分公司机房现有服务器基础上，部署服务器，建设数据资源湖，打通潘集选煤厂和分公司、煤业公司、集团公司各信息化系统的信息孤岛，对潘集选煤厂、分公司、技术检查中心各自动化、信息化、智能化子系统的数据进行采集、清洗、加工，形成数据资产，进行多样生产分析评价、调控。

构建一套让数据可持续用起来的机制，把业务积累的数据持续变成数据资产，并把这些数据资产应用到具体业务里面的，即数据资产化和资产服务化，实现数据来源于业务并反哺于业务，不断循环迭代，让数据越用越活、越用越多，构建数据驱动的业务闭环。

数据资源湖不仅为潘集选煤厂提供数据服务，并为选煤分公司其他业务系统提供数据资源，服务于整个选煤分公司通过数据服务标准化开放访问，让应用和数据分离，进行可视化开发，并融合专家经验，进行数智赋能。

二、现有数据系统的局限性：

以潘集选煤厂为例，部分数据通过仪表、传感器在线采集至集控系统、部分数据通过离线采集至独立平台、部分数据人工录入信息系统，采集的数据归潘集厂独立管理，数据管理有局限性，且采集的数据杂乱，无法对数据的有效性进行筛选，没有实现对数据系统性的管理，对指导生产起决定性的数据，仅仅实现了采集，没有更好的发挥数据的作用。

三、数据资源湖构成及功能介绍：

1、硬件部署：

在分公司机房现有服务器基础上，新增6台超融合服务器，建设选煤分公司虚拟化资源池，并为潘集选煤厂业务系统和选煤分公司其他业务系统提供虚拟化资源，虚拟化资源池具备资源虚拟化与资源动态扩展功能，实现虚拟网络、存储、安全、监控等功能的管理，具备应用部署的功能。

2、软件平台部署：

数据资源湖主要由：数据集成子平台、数据开发子平台、数据资产管理子平台、数据服务管理子平台、数据可视化分析子平台、数据价值场景挖掘（数据再开发）、三维数字孪生平台等部分组成。

2.1 数据集成子平台：

数据集成子平台提供潘集选煤厂各信息系统对应的ORACLE、MYSQL、SQLSERVER、HIVE等主流关系型、非关系型数据库结构化数据、IOT物联网设备类数据以及文档等线下非结构化数据统一数据集成能力，完成对现有分散数据到统一数据平台的数据集成。

2.2 数据开发子平台：

数据开发子平台提供离线数据处理和IOT设备等数据实时数据处理能力，内置丰富的计算组件，提供可视化的作业编排和任务调度管理，支持可视化任务运维和全链路任务监控告警，实现对数据的定时/实时清洗加工，完成相关数据模型开发和数据治理相关工作。

2.3 数据资产管理子平台：

具备数据模型管理、元数据管理、数据标准管理、数据质量管理、数据安全管理等功能，通过采集元数据，对数据完整性、及时性、准确性、一致性、唯一性、有效性等建立数据质量规则，进行数据质量评估并生成质量报告，最终把数据形成资产进行管理。

2.4 数据服务管理子平台：

通过数据服务管理子平台，服务的发布端基于数据平台构建的数据资产体系发布各种数据服务，服务的使用者申请相关服务权限，所有数据服务平台统一管控，沉淀数据服务能力，同时基于统一管控方便对服务调用、效果做监控统计。

2.5 数据可视化分析子平台：

通过设计一套完整的WEB数据展现系统，使选煤分公司和潘集选煤厂业务人员或者管理者基于数据工程人员准备好的数据集市或者多维数据集进行自助式数据分析决策，通过选择对应的图表类型，拖拽相关的维度和指标进行数据分析统计，将数据转化为图表的形式，帮助人们直观地认识数据、分析数据，从而挖掘数据价值。

2.6 数据价值场景挖掘：

数据应用场景建设以选煤分公司综合信息化系统和顾桥选煤厂智能管理模块为基础，融合集团公司和煤业公司统建信息化系统（安全、机电、物资、人力、内部市场化等）中涉及选煤分公司内容，结合潘集选煤厂实际进行定制开发，并整合潘集选煤厂现有MES系统，数据做到“一处录入、处处共享”，内容包括但不限于工业视频、生产管理、安全管理、机电管理、运销管理、综合自动化等。

2.7 三维数字孪生平台：

通过集成相关数据进行VR展示，感知生产状况和设备状态，监控生产流程和设备运行，指导安全生产，还可以通过在虚拟环境中的模拟实训，大幅降低在真实环境中操作的错误，从而提高安全水平以及应对安全事故的应急处置能力，把握VR虚拟现实技术带来的新机会，让VR技术走进选煤领域，让选煤更智慧、更安全。

四、数据资源湖对生产的应用指导：

4.1 优化能源管理系统

在现有电能管理系统基础上，进行迭代升级，建立综合能源管理系统，采集水、汽、介、药等消耗数据，实现信息化、数字化管理。应用模糊控制理论和大数据分析技术，建立基于用料消耗行为分析的负荷预测方法，形成针对每个系统的精准分析预测模型。根据统计得到不同单元、不同时段的消耗情况，进而折算成实际的成本支出。月度、季度、年度消耗成本的精确计算，清楚了解整体消耗相对费用的同时，实现各单位和部门的能源消耗成本核算，完善系统对比分析功能。

4.2 扩展移动调度功能

以潘集选煤厂为例，移动调度应用遵从淮河能源集团公司移动技术规范标准开发移动应用，支持通过手机或平板电脑等移动终端进行生产调节，借助无线网络，实现移动调度功能。数据资源湖将视频监控画面入湖，为移动端开发浓缩压滤监控组态画面提供平台支持，从而实现实时显示工艺环节关键数据。通过提供数据接口和权限设置，实现现场人员通过移动终端进行现场监视、控制和调节的功能。

4.3 开发智能巡检机器人系统

目前，潘集选煤厂各类场所的巡视和检修工作大部分都依靠人工进行定时检查、驻点值守，但人工巡检存在诸多缺点，往往无法收集有效的数据。数据资源湖通过智能巡检机器人搭载温度、声音等多种智能传感器，实时采集、存储、处理、传输现场的声音、温度、图像等数据。如皮带走廊皮带机巡检采用挂轨式巡检机器人，搭载摄像仪、红外热像仪、烟雾传感器、拾音器等设备将实时采集的数据提供给数据湖，数据湖将采集的数据进行开发，实现实时跟踪、自动报警等功能，代替人工完成皮带机沿线的巡检工作。实现机器人替代人工巡检，降低劳动风险，提升选煤厂的智能化管理水平。

4.4 完善智能浮选控制系统

通过矿浆灰分仪对浮精灰分、尾矿灰分进行实时检测及浮选生产过程中的相关参数进行精确检测，建立了不同的数学模型，通过安装于智能浮选加药系统的AI服务器，自动收集生产运行过程中数据，形成班次、日常、月次、年产报表。AI推理程序根据实测的生产指标自动生成最佳控制策略，再通过数据资源湖向各相关部门推荐选用。

4.5 升级供配电管理系统

对潘集厂供配电系统进行扩展升级，通过增加配电室电缆集中区域在线测温装置，配电室温湿度监测装置，将监测数据入湖再开发，以提高供配电安全。建设基于多层面立体复杂环境下的人员定位和智慧照明系统，将生产系统划分为若干区域，通过对不同区域数据进行分类管理，以实现差异化定位，并将人员定位和智慧照明进行有效结合，实现人员身份识别和认证、定位追溯、电子围栏、智慧巡检、健康监测、报警求助与紧急撤离、“人来灯亮、人走灯灭”等功能。将监测数据与机器视觉捕捉数据联动，实现人员定位系统中的智能手环能够与调度通讯系统互联互通，打通不同类型设备之间的通讯功能。

4.6 建立智慧园区

智慧园区是运用物联网、多媒体等现代信息技术，使园区在信息化建设方面构建统一的业务管理平台。数据资源湖对潘集厂园区安防、人员出入、物联管控等各方面工作数据进行综合管理，为园区管理者以及企业提供创新管理与运营服务。目前主要功能有：

(1)以数据资源湖平台为主体，以智慧安防为导引，对整个园区整个安防系统一进行管理和监控。

(2)对进出潘集选煤厂的车辆和人员进行认证和管控，对进入园区重要场所的人员进行视频抓拍。

五、下一步数据采集依据及后期再开发探讨：

目前，数据湖的开发和管理主要有数据的集成、数据资产的管理和数据可视化三部分组成。已采集数据包括：各选煤厂皮带秤入洗量、智慧电能云平台电能数据，并以此为基础进一步开发出了皮带秤低于下限运行时间、吨煤电耗和吨煤电费等信息。

已建立数据湖资源目录5项，其中单日水耗、药耗、电耗和煤质化验数据等四项数据资源已上架。潘集厂经营情况分析、潘集厂用水情况和数据可视化等37项数据湖产品目录均已上架。

已建立各选煤厂机电情况可视化分析和潘集厂生产、经营情况分析并制作了分公司能耗大屏看板、潘集厂总览看板、选煤厂吨煤电能看板和选煤厂皮带秤看板等智能化分析模块。可实现对各选煤厂吨煤电费、吨煤电耗、降灰幅度、电量峰谷比、皮带秤实时处理量、低于下限工作时长、生产计划完成情况、仓储风量实时数据、设备运行状态、年累计电费电量等使用情况的智能化分析。

下一步计划进行灰分仪数据、公司其他各厂重要设备运行状态数据、潘集厂智能视频分析系统数据、双重预防管理控制系统数据、计质计量系统数据、煤质化验系统数据、潘集厂综合管控信息系统数据、物资消耗系统数据、煤炭销售系统数据、固定资产系统数据和选煤分公司综合信息系统数据的入湖。具体步骤分为：

（1）在分公司机房现有服务器基础上，增加6台服务器，实现虚拟网络、存储、安全、监控等功能的管理，具备应用部署的功能。

（2）对潘集选煤厂和分公司各自动化、信息化、智能化子系统的数据进行采集、清洗、加工，形成数据资产，进行多样生产分析评价、调控。

（3）对潘集选煤厂生产系统自动化进行升级，各生产工序按业务管控流程进行整合、再造，建立区域化、工序化的数据采集、信息监控、协同操作、生产协调等功能为一体的“管控工位”，解放固定岗位。

（4）在潘集厂现有三维数字孪生平台上，集成相关数据进行VR展示，感知生产状况和设备状态，监控生产流程和设备运行，指导安全生产。

六、结束语：

通过构建数据资源湖，在分公司内部形成对数据的采集、清洗、加工，形成数据资产，进行多样生产分析评价、调控，打破信息孤岛，让数据越用越活、越用越多，真正让数据在关键生产环节中发挥应有的作用。

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