中國礦業(yè)大學(xué)（北京）汪瑩教授：數(shù)據(jù)分類與編碼體系規(guī)范 助力礦業(yè)大數(shù)據(jù)融合共享與高效利用

針對智能化礦業(yè)領(lǐng)域中數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化缺失、數(shù)據(jù)質(zhì)量低下以及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享與集成困難等關(guān)鍵問題，通過對現(xiàn)有業(yè)務(wù)場景、系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐以及未來智能化應(yīng)用的深入分析，提出了1種結(jié)合IDEF0和UML的模型方法，從主題域組、主題域、業(yè)務(wù)對象、數(shù)據(jù)實(shí)體及其屬性5個層次，構(gòu)建了數(shù)據(jù)的分類層次架構(gòu)。從編碼方法、代碼結(jié)構(gòu)和代碼長度3個維度，確立了數(shù)據(jù)編碼的基本原則，有效解決智能化礦山大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理提升以及數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理優(yōu)化等核心問題，為礦業(yè)大數(shù)據(jù)的高效利用和智能化發(fā)展提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

文章來源：《智能礦山》2024年第12期“學(xué)術(shù)園地”專欄

第一作者：汪瑩，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事面向煤炭與能源行業(yè)教學(xué)、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(xùn)工作。E-mail：2039819734@qq.com

作者單位：中國礦業(yè)大學(xué)（北京）

引用格式：汪瑩，王麗雅. 智能礦山數(shù)據(jù)分類與編碼體系規(guī)范應(yīng)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(guān)于開展首批智能化示范煤礦建設(shè)的通知》，指出國家級智能化煤礦的建設(shè)還處于示范與初級階段，亟待構(gòu)建面向礦山行業(yè)的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分類編碼體系，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、融合共享奠定基礎(chǔ)，通過解析智能化礦山數(shù)據(jù)分類與編碼規(guī)范核心內(nèi)容，給出智能礦山數(shù)據(jù)分類與編碼體系規(guī)范體系（簡稱分類與規(guī)范）的應(yīng)用路徑和效益價值，推動和促進(jìn)智能化礦山數(shù)據(jù)的融合與共享機(jī)制的形成。

分類與規(guī)范的核心內(nèi)容

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

構(gòu)建基于礦山現(xiàn)有的業(yè)務(wù)場景、系統(tǒng)開發(fā)及未來的智能化應(yīng)用，并采用IDEF0+UML組合模型，從主題域組、主題域、業(yè)務(wù)對象、數(shù)據(jù)實(shí)體及屬性5個層次確定數(shù)據(jù)的分類層次架構(gòu)，確定智能化礦山數(shù)據(jù)分類體系1.0版的最小顆粒度，構(gòu)建了面向現(xiàn)實(shí)又兼顧未來場景拓展的數(shù)據(jù)分類層次模型。

分類與規(guī)范中將智能化礦山數(shù)據(jù)分成基礎(chǔ)類、生產(chǎn)類、安全類和管理類4大主題域組、59個主題域、222個業(yè)務(wù)對象、1047個數(shù)據(jù)實(shí)體、12547個屬性，為數(shù)據(jù)融合共享機(jī)制構(gòu)建以及方法研究奠定了邏輯基礎(chǔ)。

分類與規(guī)范的應(yīng)用路徑

2.1 指導(dǎo)全域數(shù)據(jù)庫建設(shè)

智能化礦山數(shù)據(jù)分類與編碼規(guī)范從編碼方法確定、代碼結(jié)構(gòu)、代碼長度3個方面構(gòu)建數(shù)據(jù)編碼基本方法，并對數(shù)據(jù)分類體系賦予唯一標(biāo)志代碼，構(gòu)筑了煤礦信息世界的數(shù)據(jù)底座，保證數(shù)據(jù)在一致性分類與編碼的基礎(chǔ)上能夠更好地融合、共享、治理和應(yīng)用。礦山企業(yè)便捷利用數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行全域數(shù)據(jù)庫建設(shè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精細(xì)管理和共享，從數(shù)據(jù)源層解決企業(yè)智能化礦山數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)孤島問題。

2.2 數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范體系基礎(chǔ)

智能化礦山數(shù)據(jù)分類與編碼規(guī)范，從智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享的基礎(chǔ)維度，研究和構(gòu)建了數(shù)據(jù)分類與編碼體系，為后續(xù)數(shù)據(jù)采集、治理、安全和應(yīng)用等方面的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制定奠定基礎(chǔ)。

從通信接口、服務(wù)、發(fā)現(xiàn)、鏈接、報文、配置、安全和管理等方面，進(jìn)一步支撐數(shù)據(jù)采集規(guī)范的制定，形成礦山智能化設(shè)備感知數(shù)據(jù)的采集、傳輸和共享規(guī)范，為數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)范的提出和制定提供基礎(chǔ)。

深度挖掘數(shù)據(jù)潛力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)潛在價值，滿足面向智能化的AI大規(guī)模訓(xùn)練、機(jī)電設(shè)備檢測、安控機(jī)器人、車輛管理等礦山數(shù)據(jù)共享應(yīng)用的基本需求，為礦山行業(yè)基于全數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)融合共享規(guī)范體系建設(shè)邏輯框架如圖1所示。

圖1 智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范體系建設(shè)邏輯框架

2.3 數(shù)據(jù)中臺底座

數(shù)據(jù)中臺是智能化煤礦建設(shè)的數(shù)據(jù)底座，也是煤礦大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。智能化礦山數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)開發(fā)及各類感知數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)的分級分類存儲、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)建模、模型訓(xùn)練和數(shù)據(jù)服務(wù)等，解決了信息孤島、海量數(shù)據(jù)實(shí)時計算能力差、數(shù)據(jù)失真、查詢速度慢、共享難等問題，將數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)資產(chǎn)。

根據(jù)智能化礦山數(shù)據(jù)中臺建設(shè)技術(shù)架構(gòu)，數(shù)據(jù)分類與編碼體系規(guī)范的構(gòu)建，為源層數(shù)據(jù)元系統(tǒng)識別提取及規(guī)范表述提供了指導(dǎo)和借鑒，對數(shù)據(jù)中臺的建設(shè)起到根本支撐作用，通過統(tǒng)一平臺打通數(shù)據(jù)源層各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流，匯聚數(shù)據(jù)至統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源池進(jìn)行存儲、治理、分析，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)，智能化礦山數(shù)據(jù)中臺建設(shè)技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能化礦山數(shù)據(jù)中臺建設(shè)技術(shù)架構(gòu)

2.4 數(shù)據(jù)治理的數(shù)據(jù)源層規(guī)范

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

圖3 智能化礦山數(shù)據(jù)源層建設(shè)規(guī)范邏輯架構(gòu)

2.5 綜合智能管控平臺

數(shù)據(jù)是礦山智能化決策的基礎(chǔ)，通過對終端海量數(shù)據(jù)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(zhì)情況、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)效率等信息。綜合智能管控平臺以先進(jìn)、智能、高可靠性的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)平臺為主要支撐，可視化為決策手段，將各自獨(dú)立的生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)匯聚在同一平臺進(jìn)行管控，建設(shè)成“運(yùn)營一大腦，礦山一張網(wǎng)，數(shù)據(jù)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(shè)路徑如圖4所示。

圖4 綜合智能管控平臺建設(shè)路徑

礦山行業(yè)向更高階段的智能化方向發(fā)展，數(shù)據(jù)是礦山智能化應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心驅(qū)動力，也是礦山生產(chǎn)、運(yùn)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(yīng)用路徑如圖5所示。

圖5 智能化礦山數(shù)據(jù)與編碼規(guī)范體系實(shí)施與應(yīng)用路徑

分類與規(guī)范應(yīng)用價值分析

（1）技術(shù)層面

分類與規(guī)范的成果可以解決煤礦數(shù)據(jù)分類與編碼不統(tǒng)一的問題，實(shí)現(xiàn)對煤礦數(shù)據(jù)在語義理解上無歧義，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)采集、傳輸存儲、治理及應(yīng)用奠定了數(shù)據(jù)融合共享的基礎(chǔ)。

（2）智能化建設(shè)層面

智能化建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分類與編碼層級推進(jìn)其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，解決數(shù)據(jù)源層多元異構(gòu)等非標(biāo)準(zhǔn)化問題，實(shí)現(xiàn)煤礦安全、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)融合、共享應(yīng)用，節(jié)約智能化礦山的建設(shè)成本。

（3）產(chǎn)業(yè)生態(tài)層面

通過建立煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)價值，發(fā)揮礦山智能化數(shù)據(jù)的重要支撐作用，該成果實(shí)施將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)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(shè)與運(yùn)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(shè)成本、安全生產(chǎn)成本、企業(yè)經(jīng)營成本、企業(yè)治理成本。

（1）降低研發(fā)與建設(shè)成本

數(shù)據(jù)分類與編碼規(guī)范體系一致性數(shù)據(jù)環(huán)境，使得系統(tǒng)應(yīng)用集成、數(shù)據(jù)清理更加自動化，減少IT系統(tǒng)建設(shè)開發(fā)過程中的人工成本，并降低數(shù)據(jù)孤島帶來的系統(tǒng)集成和重復(fù)開發(fā)成本。

（2）降低安全生產(chǎn)成本

礦山企業(yè)生產(chǎn)是集“采、掘、機(jī)、運(yùn)、通”為一體高度集成體系，具有生產(chǎn)流程之間耦合機(jī)制復(fù)雜、安全隱患和風(fēng)險突出等特點(diǎn)，基于該成果的智能化礦山安全與生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)與集成，可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，對風(fēng)險數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、協(xié)同分析、超前預(yù)警以及精準(zhǔn)決策，提高生產(chǎn)資源配置效率和各業(yè)務(wù)部門協(xié)同應(yīng)對風(fēng)險能力。

（3）降低企業(yè)經(jīng)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(gòu)、精益生產(chǎn)等方面追求成本管控的帕累托最優(yōu)效率。數(shù)據(jù)分類與編碼規(guī)范體系的管理部分，覆蓋了生產(chǎn)、物資、人力資源、財務(wù)、銷售供應(yīng)鏈等業(yè)務(wù)域，可直接應(yīng)用或指導(dǎo)煤炭企業(yè)經(jīng)營管控系統(tǒng)建設(shè)與集成，并通過精準(zhǔn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)傳遞鏈條和時間，緩解消息失真問題，從技術(shù)層面降低了經(jīng)營成本。數(shù)字系統(tǒng)記錄并分析企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)以需定產(chǎn)、產(chǎn)銷平衡，數(shù)據(jù)分析功能幫助尋找最優(yōu)生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、柔性化生產(chǎn)，從而降低生產(chǎn)運(yùn)營成本。

（4）降低企業(yè)治理成本

面向礦山企業(yè)全業(yè)務(wù)域的數(shù)據(jù)分類與編碼體系，直接支撐智能化礦山數(shù)據(jù)源層的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，并從數(shù)據(jù)底座層面產(chǎn)生層層傳遞的共享績效，減少管理層級間信息傳達(dá)的不對稱，避免因決策偏差、失誤及滯后產(chǎn)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(guān)者所掌握信息的完備性，提高監(jiān)督和決策控制的準(zhǔn)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(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)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(shù)據(jù)分類與編碼體系降低智能化礦山建設(shè)與運(yùn)用成本分析如圖6所示。

圖6 降低智能化礦山建設(shè)與運(yùn)用成本分析

4.2 提升企業(yè)利潤與無形資產(chǎn)

（1）重塑企業(yè)商業(yè)模式

分類與規(guī)范的應(yīng)用，促使礦山企業(yè)從數(shù)據(jù)源層深刻認(rèn)識到煤炭企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化建設(shè)過程中，產(chǎn)業(yè)生態(tài)已經(jīng)發(fā)生了根本變化，基于智能化礦山的產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)已凸顯，整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)平臺承載著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、通信設(shè)備制造商、微服務(wù)平臺開發(fā)商、數(shù)據(jù)中心、智算中心等多業(yè)態(tài)企業(yè)類型，以數(shù)據(jù)驅(qū)動的技術(shù)創(chuàng)新拓展了煤炭企業(yè)的業(yè)務(wù)模式和服務(wù)場景。商業(yè)模式的重塑和拓展將優(yōu)化煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)資源配置，拓展盈利模式和渠道，逐步淘汰煤炭生產(chǎn)企業(yè)周邊業(yè)務(wù)單一的低附加值業(yè)務(wù)，促進(jìn)企業(yè)利潤增長。

（2）提升企業(yè)無形資產(chǎn)價值

分類與規(guī)范的建設(shè)與應(yīng)用主要價值逐步、間接地反映在后續(xù)經(jīng)營活動中，通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)期權(quán)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(jīng)營帶來柔性增長空間。

智能化礦山數(shù)據(jù)分類與編碼規(guī)范成果的應(yīng)用和推廣，可以提高智能化礦山建設(shè)質(zhì)量和效率，提升礦山企業(yè)治理水平和經(jīng)濟(jì)效益，同時還將推動企業(yè)所處的產(chǎn)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(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)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(chǎn)—聲譽(yù)價值。智能化礦山企業(yè)利潤空間與無形資產(chǎn)價值分析如圖7所示。

圖7 智能化礦山企業(yè)利潤空間與無形資產(chǎn)價值分析

總結(jié)

（1）智能礦山數(shù)據(jù)分類與編碼體系規(guī)范的研究與發(fā)布，從行業(yè)層面看，為煤炭行業(yè)智能化發(fā)展解決了數(shù)據(jù)源層的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)瓶頸問題，為困擾智能化建設(shè)的數(shù)據(jù)融合共享機(jī)制的構(gòu)建奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）智能礦山數(shù)據(jù)分類與編碼體系規(guī)范從智能化礦山全域數(shù)據(jù)庫的建設(shè)實(shí)踐指導(dǎo)、智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范體系建設(shè)基礎(chǔ)、智能化礦山數(shù)據(jù)中臺建設(shè)支撐、智能化礦山數(shù)據(jù)治理基礎(chǔ)、助力綜合智能管控平臺建設(shè)5個方面提出了具體應(yīng)用路徑。

（3）智能礦山數(shù)據(jù)分類與編碼體系規(guī)范的實(shí)施與應(yīng)用路徑，從降本增效2個方面分析和歸納對企業(yè)的應(yīng)用價值，為企業(yè)評估智能化投資提供參考。在未來的研究中，將量化分析該成果應(yīng)用價值，為企業(yè)提供更加精準(zhǔn)和操作性強(qiáng)的參考。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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