图1 煤矿信息化建设阶段及其主要建设内容、特征及关键技术
问题探讨
谭章禄， 陈晓
(中国矿业大学(北京) 管理学院， 北京 100083)
摘要：针对中国煤矿信息化建设现状，分析了煤炭企业信息化建设中存在的缺乏顶层规划、煤矿信息化标准建设滞后、缺乏能有效利用煤矿大数据的智能软件等问题，并提出了相应的对策，以期提高煤炭企业信息化建设水平，实现从数字矿山、感知矿山向智慧矿山的迈进。
关键词：煤炭企业； 信息化； 数字矿山； 感知矿山； 智慧矿山
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20160705.1503.015.html
随着信息技术的发展和人们驾驭信息化能力的提升，煤矿的信息化、自动化和智能化应用有了更大的发展和升级空间，特别是在煤炭行业黄金十年更是得到了快速的发展[1]。随着煤矿信息化建设内容的不断深入，国内学者根据煤矿信息化建设不同阶段表现出的特征和采用的关键技术不同，将煤矿信息化建设划分为数字矿山[2-3]、感知矿山[4-7]和智慧矿山[8-9]3个阶段。数字矿山是感知矿山和智慧矿山的基础，智慧矿山是数字矿山等概念的升华，是煤矿信息化发展的高级阶段和未来发展的方向。本文分析了目前中国煤炭企业信息化建设中存在的问题，并提出了相应的对策，旨在为实现由数字矿山、感知矿山向智慧矿山进阶提供参考。
中国煤矿信息化经历了数字矿山、感知矿山阶段，目前正向智慧矿山迈进。煤矿信息化建设3个阶段的主要建设内容、特征及其关键技术如图1所示。
图1 煤矿信息化建设阶段及其主要建设内容、特征及关键技术
虽然中国煤炭企业开展数字矿山、感知矿山建设取得了较好成效，生产综合自动化、管理信息化、工程数字化系统初步建成，但是煤矿信息化建设对煤矿安全生产水平的提升作用有限，其存在的问题主要有如下几个方面：
(1) 缺乏顶层规划。煤炭行业经过黄金十年飞速发展，煤炭企业为了保证安全生产，投入了大量的资金和装备，用于数字矿山或感知矿山建设，并获得了较好的经济效益和社会效益。但是,由于煤炭企业缺乏顶层规划和总体设计，企业下属单位各自为政，建设的信息系统在逻辑和功能上条块分割现象严重，数据流被割裂，未能实现互联互通，信息孤岛现象依然普遍。加上煤炭行业大集团战略的推进和煤炭行业内“数字鸿沟”的存在，兼并重组后的集团企业内部信息化水平参差不齐，信息融合度低。目前，中国煤炭行业与其他行业相比信息化发展相对滞后，缺乏顶层规划和总体设计，还未形成适应矿山特点的一体化解决方案和满足煤炭行业需求的、具有自主知识产权的国产通用软件，安全生产和经营管理各个系统之间关联性不够，互操作性比较差，煤炭信息化建设现状与期望还有较大差距。
(2) 煤矿信息化标准建设滞后。无论是数字矿山还是感知矿山建设中都缺少信息化标准体系的支撑，信息化建设缺乏标准和规范，导致在信息化建设过程中，无章可循、重复投资、信息孤岛等问题突出，系统之间协同性比较差。虽然煤炭企业对信息化标准的需求已极为迫切，但是国家标准和煤炭行业标准中却未针对煤炭企业信息化建设制定相关标准对其进行支撑[10]，煤炭行业信息化标准体系建设滞后不利于煤炭企业高效率、高质量、高水平地开展信息化建设。事实上，无论是数字矿山还是感知矿山的建设都涉及测量、遥感、水文、地质、设备、传感、设计、移动等8类矿山空间数据，由于尚未建立矿山统一空间框架，这些多源异构数据难以全面整合和有序集成。忽视多源异构数据的整合、集成及数据的深度融合，不利于矿山大数据的挖掘、利用及复杂信息可视化分析与知识发现，会大大削弱矿山感知隐患和智能防控的能力。
(3) 缺乏能有效利用煤矿大数据的智能软件。长期以来，中国煤炭行业粗放的经营管理模式导致煤矿信息化建设比较滞后，重硬件轻软件、重技术轻管理的现象比较严重。因此，长期专门服务于煤炭企业信息化建设的IT厂商较少，研发的矿山软件信息融合水平较低，实施的生产综合自动化、管理信息化和工程数字化系统只是实现了简单的集成，在数据智能分析处理、信息智能服务及智能决策支持等方面考虑较少。随着煤矿生产综合自动化、管理信息化和工程数字化系统的实施及物联网等信息技术在煤炭企业信息化建设中越来越广泛的应用，矿山大数据逐渐形成，对海量数据的智能处理和有效利用成为难题。目前煤炭企业使用的信息系统由于缺乏有效的数据分析和挖掘工具，无法发掘数据中隐藏的规律和知识，难以利用这些宝贵的信息资源为安全生产和经营管理提供决策支持，以及有效预防各类隐患和安全事故的发生，从而导致“数据爆炸但知识贫乏”的现象。
(1) 做好战略规划和总体设计。从20世纪90年代开始，南非、芬兰、瑞典、澳大利亚等国为取得在采矿工业中的竞争优势，都先后制定了“数字矿山”、“智能化矿山”或“无人化矿山”的发展规划，加拿大还制订出一项拟在2050年建设一个无人化矿山的远景规划[11]。中国作为煤矿开采大国，目前还未制定类似的战略规划。因此，中国煤炭行业应该做好智慧矿山建设战略规划，开展智慧采矿的科技攻关和高科技人才培养。智慧矿山建设是实现煤炭工业现代化管理和促进煤炭工业稳步、安全发展的必由之路，也是改变煤炭工业“傻大黑粗”形象的唯一道路。建设具有“物联化、互联化和智能化”的智慧矿山是项复杂的系统工程，应该做好总体设计，然后分步实施，积极探索适合煤炭企业特点的管理模式，从顶层形成适应矿山特点的、能够支撑集团企业战略实施的管控一体化和协同工作平台，实现全面感知、预警预测、优化决策、协同控制等功能，真正实现煤矿生产各个环节的信息化、自动化和智能化。
(2) 制定一体化的信息化标准。随着煤炭行业信息化投入力度的加大，由于标准缺失带来的问题不容忽视，它将严重制约煤炭行业信息化建设的发展，甚至导致重复建设，重复投资[12]。随着物联网等新一代信息技术的迅速发展，现代采矿业已向智慧采矿悄然迈进。基于信息技术的智慧矿山系统是智慧矿山建设成功与否的基础与关键，要想实现系统的互联互通和信息的深度融合，信息化标准亟须先行。因此，国家政府相关部门、行业组织和煤炭企业应该深刻认识到煤炭行业信息化标准体系建设的重要性和紧迫性，通过建立煤炭行业信息化标准体系，规范煤炭企业信息化建设，为实现信息集成、系统互联互通和多源异构数据的深度融合及综合利用大数据、数据挖掘和可视化技术对煤矿信息资源的智能处理、规律挖掘和知识发现提供支撑。
(3) 提升决策支持和智能应用。智慧矿山是煤矿信息发展的高级阶段，是煤矿信息化建设大势所趋。以透彻感知、深度互联、智能应用为核心特征的智慧矿山，描述了一种管控智能、安全可靠、经济高效、绿色环保、可持续发展的新型矿山信息化形态，是新经济、新技术时代下，新型矿山企业转变发展方式、实现科学发展的必经之路[8]。智慧矿山除了具备数字矿山和感知矿山的基本功能外，更加注重信息实时共享、系统互联互通及信息获取、处理的智能化，更加注重物联网、大数据、云计算、数据挖掘等新一代信息技术的深化应用，更加注重矿山海量数据的分析挖掘、知识发现和智能服务及智能决策支持。智慧矿山从感知层的智慧数据采集到通信层的智慧网络搭建，从平台层的智能化云服务平台到应用层的一体化管控，未来的智慧矿山将以着力提升矿井生产效率、改善矿工工作环境、增强管理分析能力，最终实现矿山的本质安全、高产高效、绿色环保[13]。因此，智能系统建设是智慧矿山建设的关键，应该形成信息采集、传输、存储、分析、决策、反馈、控制的自适应、自调节闭环管理系统，从而优化安全生产和经营管理。
随着中国煤矿高效、安全、绿色开采要求的不断提高和煤炭行业重大共性关键技术的攻克及智能采矿技术水平的不断创新，未来煤矿行业信息化必将随着产业进步和企业转型升级，逐步从数字矿山、感知矿山向智慧矿山发展，从而推动煤炭工业两化深度融合，使煤炭企业向科学、高效、绿色、智能化方向发展，从而实现矿区安全生产、经营管理的智慧化。
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TAN Zhanglu， CHEN Xiao
(School of Management，China University of Mining and Technology(Beijing)，Beijing 100083，China)
Abstract:According to present status of coal mine informatization construction in China，the paper analyzed existing problems in coal enterprises informatization construction, such as lack of top-level planning，lagging of standards of coal mine informatization construction，lack of intelligent software effectively using coal mine big data and so on，and provided relevant countermeasures, so as to improve level of coal mine enterprise informatization construction, and realize march from digital mine and intelligent mine to smart mine.
Key words:coal enterprise; informatization; digital mine; intelligent mine; smart mine
文章编号：1671-251X(2016)07-0063-03
DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2016.07.015
收稿日期：2016-02-25；修回日期：2016-05-30；责任编辑：张强。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(61471362)。
作者简介：谭章禄(1962-)，男，江西赣县人，教授，博士，博士研究生导师，研究方向为煤炭企业信息化、数据挖掘及可视化管理，E-mail:tanzl@vip.sina.com。
中图分类号：TD67
文献标志码：A 网络出版时间：2016-07-05 15:03
谭章禄，陈晓.煤炭企业信息化建设现状及发展对策探讨[J].工矿自动化，2016,42(7)：63-65.