高质量煤矿智能化标准体系下，如何应对煤矿信息化基础设施建设的挑战与问题？

一

前言

为深入贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略，落实《国家标准化发展纲要》和《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》等文件要求，构建适应行业发展趋势、满足技术迭代要求、引领产业转型升级的煤矿智能化标准体系，促进煤炭行业高质量发展。3月20日，国家能源局发布《煤矿智能化标准体系建设指南》，该指南的发布将全面提升煤矿智能化建设水平。

图1 煤矿智能化标准体系建设指南发布官网

二

煤矿智能化意义及目标

煤炭是我国能源供给的主力军，自从我国提出碳达峰、碳中和目标以来，深刻认识煤炭在我国能源转型中的作用、充分发挥煤炭的支撑作用、积极谋划煤炭产业高质量发展路径，是确保能源体系向低碳转型的关键。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行，对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。

根据《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》文件的要求，煤矿智能化主要目标包括以下三个阶段：

图2 煤矿智能化三个阶段目标

当前，处于煤矿智能化建设第二阶段的后期，全国主要产煤省区、大型煤炭生产企业均已启动了智能化示范煤矿建设，煤矿智能化已从被动建设转为主动建设。

三

煤矿智能化建设内容

煤矿智能化建设分为井工煤矿智能化包括生产煤矿智能化和新建煤矿智能化、露天煤矿智能化包括生产露天煤矿智能化和新建露天煤矿智能化、及选煤厂智能化，建设内容分为基本建设内容及分类建设内容，其中基本建设内容如下图3、图4、图5。

图3 井工煤矿智能化基本建设内容

图4 露天煤矿智能化基本建设内容

图5 选煤厂智能化基本建设内容

井工煤矿、露天煤矿和选煤厂智能化建设要求包括数据规范、通讯接口、信息安全性、系统灵活性和可扩展性等方面，建立统一标准规范的数据体系，建立完善的数据质量管理组织架构，支持多种数据服务、通讯协议和接口，开展网络、信息和系统等安全建设，采用微服务架构及先进的技术或者工具不断优化架构。

四

煤矿智能化信息基础建设面临的问题

目前，煤矿智能化建设主要通过构建煤矿工业互联网平台，打通煤矿采、掘、机、运、通，煤炭产运销以及上下游各环节，实现煤矿子系统、整体生产、矿业集团经营管理的多级优化。煤矿工业互联网平台包括边缘感知层、基础设施层、煤矿PaaS层和煤矿APP层。

图6 煤矿工业互联网平台典型架构

根据工业互联网平台分层架构，行业各单位基于智能化信息技术在煤炭行业应用发展趋势及典型实践经验，联合编织了《5G+煤矿智能化白皮书》、《基于工业互联网的煤炭企业信息化基础设施建设白皮书》，为煤矿信息化基础设施建设提供了可落地的解决方案。

但随着技术进步和煤炭行业两化融合深入发展，传统信息基础设施的网络能力、运算能力等已不能满足煤炭企业数字化转型的需求，亟需建设新型信息化基础设施，以满足5G、人工智能、工业互联网、大数据等新一代信息技术与煤炭行业深度融合的需求。煤矿信息化基础设施建设面临的挑战和问题主要表现在：

图7 煤矿信息化基础设施建设面临的挑战和问题

煤矿信息化基础设施不仅需要充分考虑IT、OT不同场景下的信息化及安全需求，还要兼顾IT与OT融合下的业务风险问题，合理的进行系统规划和统筹建设。

五

威努特ICT综合解决方案能力

威努特作为工业领域的头部安全企业，具备一体化ICT综合解决方案能力，通过通信组网建设、资源承载平台搭建、业务系统安全保障能力构建，为煤矿企业提供“网络一体化、计算一体化、安全一体化”解决方案，满足煤矿IT+OT场景下的信息化基础设施建设。

01.

网络一体化解决方案能力

威努特拥有自主知识产权的以太网交换机、工业交换机、无线AP等网络产品，具备有线、无线全方位网络覆盖能力，通过接入、汇聚、核心等多层网络组网架构，构建煤矿企业“IT+OT”场景下一体化网络解决方案，满足煤矿智能化建设办公网、工业控制网、视频监控网、无线网等场景。

图8 煤矿企业“IT+OT”场景下一体化网络解决方案

在煤矿生产系统的智能化升级建设中，威努特提供煤矿开采万兆光纤环网解决方案，具备更高效的生产网络通信能力，满足煤矿生产的高可靠性要求，通过为煤矿企业不同生产子系统构建分层分域的井下万兆工业环网，满足煤矿智能化网络升级需要。

图9 煤矿开采万兆光纤环网解决方案

02.

计算一体化解决方案能力

威努特拥有自主研发的蛟龙系列服务器、超融合系统、数据备份与恢复系统等计算产品，涵盖计算、存储、备份等应用场景，通过国产和非国产物理硬件架构，结合资源虚拟化技术、数据容灾备份方案，构建煤矿数据中心一体化计算解决方案，满足煤矿智能化数据中心的各类基础资源承载需求。

图10 煤矿数据中心一体化计算解决方案

在系统容灾方面，通过实时复制技术，可搭建一套与业务环境完全一致的接管系统，接管系统拥有与业务环境一样的操作系统、应用配置和业务数据，一旦业务系统发生故障或其他原因导致业务系统中断运行，可将整个业务快速接管到接管系统上运行，实现秒级业务恢复。

图11 数据及应用接管方案

03.

安全一体化解决方案能力

威努特拥有自主研发的安全产品40+款，涵盖传统安全、工控安全、数据安全等技术应用场景，具备融合IT环境与OT环境的安全能力，基于“普渡模型”分层网络架构，通过IT网络“一个中心、三重防护”的纵深防御安全技术体系，OT网络“边界隔离白环境、网络异常检测白环境、主机免疫白环境”的白环境安全技术体系，构建煤矿智能化网络可信安全解决方案，满足办公网安全的保密性优先和生产网安全的可用性优先安全要求。

图12 煤矿智能化网络可信安全解决方案

在煤矿IT与OT融合的智能化场景下，各类数据会在IT网络与OT网络中巡回流转，威努特重新审视煤矿企业数据安全问题，从数据安全建设的挑战和需求出发，通过对煤矿智能化网络的数据资产分布和流转进行梳理，构建智能化煤矿数据安全治理方案。通过数据分类分级管理、数据备份与容灾保护、数据安全运维、敏感数据风险监测与事件追溯、数据存储加密等多项安全措施，覆盖数据全生命周期的采集、存储、处理、传输、交换、销毁等各阶段安全需求，全面提升煤矿行业的数据安全性，保障办公数据的保密性及生产数据的可用性。

图13 智能化煤矿数据安全治理方案

四

总结

随着两化融合技术的成熟应用落地，煤矿智能化建设已经朝着更标准化的方向完善，IT与OT融合的煤矿智能化信息基础设施需要进行体系化建设，通过统一规划的顶层设计才能将煤矿各分割的系统进行科学的互为贯通，打造出高性能计算数据中心、高效率的通信网络、高可信的安全系统。威努特作为工业领域的ICT综合解决方案服务商，拥有网络、计算、安全等全方位应用的产品及服务能力，经过十多年工业行业的深耕经验及技术积累，具备为煤矿智能化建设提供科学解决方案的能力。