中國礦業(yè)大學（北京）汪瑩教授：數據分類與編碼體系規(guī)范助力礦業(yè)大數據融合共享與高效利用

2025年01月22日 16:24 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

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針對智能化礦業(yè)領域中數據標準化缺失、數據質量低下以及系統(tǒng)間數據共享與集成困難等關鍵問題，通過對現有業(yè)務場景、系統(tǒng)開發(fā)實踐以及未來智能化應用的深入分析，提出了1種結合IDEF0和UML的模型方法，從主題域組、主題域、業(yè)務對象、數據實體及其屬性5個層次，構建了數據的分類層次架構。從編碼方法、代碼結構和代碼長度3個維度，確立了數據編碼的基本原則，有效解決智能化礦山大數據標準體系構建、數據質量管理提升以及數據資產管理優(yōu)化等核心問題，為礦業(yè)大數據的高效利用和智能化發(fā)展提供理論和實踐指導。

文章來源：《智能礦山》2024年第12期“學術園地”專欄

第一作者：汪瑩，教授，博士生導師，主要從事面向煤炭與能源行業(yè)教學、科研、咨詢、軟件項目開發(fā)以及能源企業(yè)高級管理人員的培訓工作。E-mail：2039819734@qq.com

作者單位：中國礦業(yè)大學（北京）

引用格式：汪瑩，王麗雅. 智能礦山數據分類與編碼體系規(guī)范應用路徑與價值分析[J].智能礦山，2024，5(12)：87-92.

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國家能源局、國家礦山安全監(jiān)察局聯(lián)合印發(fā)了《關于開展首批智能化示范煤礦建設的通知》，指出國家級智能化煤礦的建設還處于示范與初級階段，亟待構建面向礦山行業(yè)的統(tǒng)一的數據分類編碼體系，為實現數據互聯(lián)互通、融合共享奠定基礎，通過解析智能化礦山數據分類與編碼規(guī)范核心內容，給出智能礦山數據分類與編碼體系規(guī)范體系（簡稱分類與規(guī)范）的應用路徑和效益價值，推動和促進智能化礦山數據的融合與共享機制的形成。

分類與規(guī)范的核心內容

根據2023年應急部信息院發(fā)布的由中國礦業(yè)大學（北京）與中國華電煤業(yè)集團有限公司的研究團隊承擔的數據分類與編碼體系規(guī)范，提出并建立了智能化礦山數據分類應遵循和采用的基本原則、理論與方法模型。

構建基于礦山現有的業(yè)務場景、系統(tǒng)開發(fā)及未來的智能化應用，并采用IDEF0+UML組合模型，從主題域組、主題域、業(yè)務對象、數據實體及屬性5個層次確定數據的分類層次架構，確定智能化礦山數據分類體系1.0版的最小顆粒度，構建了面向現實又兼顧未來場景拓展的數據分類層次模型。

分類與規(guī)范中將智能化礦山數據分成基礎類、生產類、安全類和管理類4大主題域組、59個主題域、222個業(yè)務對象、1047個數據實體、12547個屬性，為數據融合共享機制構建以及方法研究奠定了邏輯基礎。

分類與規(guī)范的應用路徑

2.1 指導全域數據庫建設

智能化礦山數據分類與編碼規(guī)范從編碼方法確定、代碼結構、代碼長度3個方面構建數據編碼基本方法，并對數據分類體系賦予唯一標志代碼，構筑了煤礦信息世界的數據底座，保證數據在一致性分類與編碼的基礎上能夠更好地融合、共享、治理和應用。礦山企業(yè)便捷利用數據編碼進行全域數據庫建設，實現數據精細管理和共享，從數據源層解決企業(yè)智能化礦山數據標準化的數據孤島問題。

2.2 數據融合共享規(guī)范體系基礎

智能化礦山數據分類與編碼規(guī)范，從智能化礦山數據融合共享的基礎維度，研究和構建了數據分類與編碼體系，為后續(xù)數據采集、治理、安全和應用等方面的規(guī)范與標準制定奠定基礎。

從通信接口、服務、發(fā)現、鏈接、報文、配置、安全和管理等方面，進一步支撐數據采集規(guī)范的制定，形成礦山智能化設備感知數據的采集、傳輸和共享規(guī)范，為數據治理、數據安全、數據應用規(guī)范的提出和制定提供基礎。

深度挖掘數據潛力，實現數據潛在價值，滿足面向智能化的AI大規(guī)模訓練、機電設備檢測、安控機器人、車輛管理等礦山數據共享應用的基本需求，為礦山行業(yè)基于全數據互聯(lián)互通、全過程融合共享的智能化全面發(fā)展提供支撐。智能化礦山數據融合共享規(guī)范體系建設邏輯框架如圖1所示。

圖1 智能化礦山數據融合共享規(guī)范體系建設邏輯框架

2.3 數據中臺底座

數據中臺是智能化煤礦建設的數據底座，也是煤礦大數據應用的基礎。智能化礦山數據中臺架構實現了數據匯聚、數據開發(fā)及各類感知數據、基礎數據、管理數據的分級分類存儲、數據資產管理、數據建模、模型訓練和數據服務等，解決了信息孤島、海量數據實時計算能力差、數據失真、查詢速度慢、共享難等問題，將數據資源轉變?yōu)閿祿Y產。

根據智能化礦山數據中臺建設技術架構，數據分類與編碼體系規(guī)范的構建，為源層數據元系統(tǒng)識別提取及規(guī)范表述提供了指導和借鑒，對數據中臺的建設起到根本支撐作用，通過統(tǒng)一平臺打通數據源層各系統(tǒng)之間的數據流，匯聚數據至統(tǒng)一的數據資源池進行存儲、治理、分析，為應用層提供數據，智能化礦山數據中臺建設技術架構如圖2所示。

圖2 智能化礦山數據中臺建設技術架構

2.4 數據治理的數據源層規(guī)范

智能化礦山數據治理是煤炭工業(yè)數字化轉型和煤礦智能化高階段發(fā)展目標的關鍵，對解決數據融合、系統(tǒng)聯(lián)動和全局協(xié)同等關鍵問題具有重要意義。從技術實施角度看，數據治理包含“理、采、存、管、用”5個步驟，數據治理的第1個步驟是從業(yè)務的視角厘清組織的數據資源環(huán)境和數據資源清單，輸出物為分類數據資源清單，為智能化礦山數據治理體系數據資源清單的構建提供直接參考，如圖3所示。

圖3 智能化礦山數據源層建設規(guī)范邏輯架構

2.5 綜合智能管控平臺

數據是礦山智能化決策的基礎，通過對終端海量數據信息的收集和分析，礦山企業(yè)更加全面地了解礦山的地質情況、設備狀態(tài)、生產效率等信息。綜合智能管控平臺以先進、智能、高可靠性的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，以網絡和大數據平臺為主要支撐，可視化為決策手段，將各自獨立的生產經營系統(tǒng)匯聚在同一平臺進行管控，建設成“運營一大腦，礦山一張網，數據一片云，資源一視圖”的智能礦山綜合管控平臺，綜合智能管控平臺建設路徑如圖4所示。

圖4 綜合智能管控平臺建設路徑

礦山行業(yè)向更高階段的智能化方向發(fā)展，數據是礦山智能化應用的基礎和核心驅動力，也是礦山生產、運營、安全、管理等各環(huán)節(jié)的重要資源。綜上分析，提煉和歸納分類與規(guī)范的應用路徑如圖5所示。

圖5 智能化礦山數據與編碼規(guī)范體系實施與應用路徑

分類與規(guī)范應用價值分析

（1）技術層面

分類與規(guī)范的成果可以解決煤礦數據分類與編碼不統(tǒng)一的問題，實現對煤礦數據在語義理解上無歧義，為后續(xù)實現數據標準化、數據采集、傳輸存儲、治理及應用奠定了數據融合共享的基礎。

（2）智能化建設層面

智能化建設的基礎數據分類與編碼層級推進其標準化建設，解決數據源層多元異構等非標準化問題，實現煤礦安全、生產、經營、管理等環(huán)節(jié)的數據融合、共享應用，節(jié)約智能化礦山的建設成本。

（3）產業(yè)生態(tài)層面

通過建立煤炭企業(yè)數據分類與編碼規(guī)則，解決礦山、裝備和通信企業(yè)、政府監(jiān)管部門面臨的數據編碼不統(tǒng)一、傳輸協(xié)議不開放、系統(tǒng)集成難度大等突出問題，挖掘數據價值，發(fā)揮礦山智能化數據的重要支撐作用，該成果實施將會帶來巨大的經濟與社會效益。

分類與規(guī)范降本和增效分析

4.1 降低智能礦山建設與運用成本

分類與規(guī)范降低了IT系統(tǒng)和智能化礦山研發(fā)與建設成本、安全生產成本、企業(yè)經營成本、企業(yè)治理成本。

（1）降低研發(fā)與建設成本

數據分類與編碼規(guī)范體系一致性數據環(huán)境，使得系統(tǒng)應用集成、數據清理更加自動化，減少IT系統(tǒng)建設開發(fā)過程中的人工成本，并降低數據孤島帶來的系統(tǒng)集成和重復開發(fā)成本。

（2）降低安全生產成本

礦山企業(yè)生產是集“采、掘、機、運、通”為一體高度集成體系，具有生產流程之間耦合機制復雜、安全隱患和風險突出等特點，基于該成果的智能化礦山安全與生產系統(tǒng)建設與集成，可以優(yōu)化生產流程，對風險數據進行實時采集、協(xié)同分析、超前預警以及精準決策，提高生產資源配置效率和各業(yè)務部門協(xié)同應對風險能力。

（3）降低企業(yè)經營成本

煤炭企業(yè)致力于精益管理思想，從流程優(yōu)化、信息共享、組織重構、精益生產等方面追求成本管控的帕累托最優(yōu)效率。數據分類與編碼規(guī)范體系的管理部分，覆蓋了生產、物資、人力資源、財務、銷售供應鏈等業(yè)務域，可直接應用或指導煤炭企業(yè)經營管控系統(tǒng)建設與集成，并通過精準數據共享，減少數據傳遞鏈條和時間，緩解消息失真問題，從技術層面降低了經營成本。數字系統(tǒng)記錄并分析企業(yè)生產經營過程中的數據，實現以需定產、產銷平衡，數據分析功能幫助尋找最優(yōu)生產流程，實現精細化、柔性化生產，從而降低生產運營成本。

（4）降低企業(yè)治理成本

面向礦山企業(yè)全業(yè)務域的數據分類與編碼體系，直接支撐智能化礦山數據源層的標準化建設，并從數據底座層面產生層層傳遞的共享績效，減少管理層級間信息傳達的不對稱，避免因決策偏差、失誤及滯后產生的代理成本和交易成本。提高企業(yè)管理層、治理層以及利益相關者所掌握信息的完備性，提高監(jiān)督和決策控制的準確性，降低企業(yè)管理成本，也會帶來企業(yè)流程重組、組織結構優(yōu)化、運營策略、管理制度與治理模式等一系列變革，優(yōu)化企業(yè)資源配置，全面提升企業(yè)治理水平。智能化礦山數據分類與編碼體系降低智能化礦山建設與運用成本分析如圖6所示。

圖6 降低智能化礦山建設與運用成本分析

4.2 提升企業(yè)利潤與無形資產

（1）重塑企業(yè)商業(yè)模式

分類與規(guī)范的應用，促使礦山企業(yè)從數據源層深刻認識到煤炭企業(yè)數字化轉型和智能化建設過程中，產業(yè)生態(tài)已經發(fā)生了根本變化，基于智能化礦山的產業(yè)集聚效應已凸顯，整個產業(yè)生態(tài)平臺承載著工業(yè)互聯(lián)網企業(yè)、通信設備制造商、微服務平臺開發(fā)商、數據中心、智算中心等多業(yè)態(tài)企業(yè)類型，以數據驅動的技術創(chuàng)新拓展了煤炭企業(yè)的業(yè)務模式和服務場景。商業(yè)模式的重塑和拓展將優(yōu)化煤炭企業(yè)數據資源配置，拓展盈利模式和渠道，逐步淘汰煤炭生產企業(yè)周邊業(yè)務單一的低附加值業(yè)務，促進企業(yè)利潤增長。

（2）提升企業(yè)無形資產價值

分類與規(guī)范的建設與應用主要價值逐步、間接地反映在后續(xù)經營活動中，通過數據標準化可以降低企業(yè)治理成本、提高利潤收入、塑造企業(yè)品牌、提升企業(yè)的核心競爭力與可持續(xù)發(fā)展能力等，實現期權價值，依托核心競爭力，拓展和創(chuàng)新商業(yè)模式，為自身的發(fā)展和經營帶來柔性增長空間。

智能化礦山數據分類與編碼規(guī)范成果的應用和推廣，可以提高智能化礦山建設質量和效率，提升礦山企業(yè)治理水平和經濟效益，同時還將推動企業(yè)所處的產業(yè)生態(tài)的變革和商業(yè)模式創(chuàng)新等，創(chuàng)新和變革所產生的經濟和社會效益會，提高企業(yè)的知名度和品牌價值，最終形成企業(yè)無形資產—聲譽價值。智能化礦山企業(yè)利潤空間與無形資產價值分析如圖7所示。