基于线上数据预处理的智能化决策

基于线上数据预处理的智能化决策

付云龙

淮河能源集团煤业公司选煤分公司潘集选煤厂

摘  要：随着物联网，智能化技术的不断发展，选煤生产系统与时俱进，从最早的人工生产到机械化生产，数字化生产，再到现在的数字化智能化与物联网技术，机器人技术并发发展，使得选煤生产方式向技术高端化，人工智能化发展已经成为了必然方向。潘集选煤厂的智能化建设的基础，就是网络基础搭建的线上数据湖系统，对线下智能化建设的采集系统。对选煤厂智能化有重要意义。

本论文主要探讨了潘集选煤厂智能化二期建设中关于线上数据处理平台搭建，线上线下数据采集各设备情况，线上线下数据采集相较于过去的变化，智能化选煤系统对于生产数据的智能决策分析，通过智慧决策生产数据分析，从而引出线上系统决策导向生产的全过程智能化。

关键词：智能化选煤厂；智能决策；全过程智能化

一、研究背景与目的

潘集选煤厂智能化二期的建设，以提高生产科学与稳定性为目标，实现降本增效，安全生产。对线下数据的采集，进行清洗加工，以得到安全可靠的数据指导生产。通过智能化决策系统提高分选参数的调节准确性、及时性，提高分选效率、稳定产品质量。通过机器人使用等，感知现场异常，减少在岗人员及巡视工作量。              

为实现智能化选煤厂线上决策系统，潘集选煤厂二期的建设从基础出发，先对线上平台进行了搭建。

线上平台包括数据资源湖建设，在原有服务器的基础上增设服务器，建设选煤厂数据资源湖；建设智能管控平台，对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，生产协调一体的管控工位，解放固定岗位，在已有的协同办公，ICMES系统的基础上，对相关数据平台进行集成，感知现场设备具体的生产状况，监控生产流程和设备运行情况，从而指导现场设备安全进行生产。

潘集选煤厂二期智能化的一个重要目标就是，打破数据孤岛的情况，把原来独立的数据孤岛联系起来，避免数据上的重复输入，共享全平台数据，将选煤厂的生产数据联结到分公司的系统上，系统按照安全可靠性原则：系统应提供良好的安全性和可靠性策略，支持多种安全可靠的技术手段，制定严格的安全管理措施；开放性原则：提供开放式标准接口，提供与其他系统的互联互通；灵活性原则：提供灵活的接口设计，便于接口的变动；可扩展性原则：支持新业务的扩展以及接口容量与接口性能的提高；可复用原则：接口的规划设计需要对业务功能进行重复理解后，将系统对外开放的能力充分抽象，接口的设计要考虑复用性、扩展性。统一性原则：应当保证系统的接口方式、接口形式、使用的协议等标准、统一。系统采用B/S架构，将系统部署在机房服务器上，为潘集厂各生产业务部门提供具体的服务。

  数据平台的搭建包括五大平台。数据集成平台、数据存储计算、数据开发平台、数据资产管理平台、数据服务平台，为智能化二期的数据处理和共享能力做数字化工具支撑。针对潘集选煤厂生产运营进行数智化升级改造，挖掘数据资产价值，使工作人员能自主使用数据分析辅助决策，实现用数字化驱动业务创新。

具体实施中，结合安全生产经营需要，选择数据与业务关系紧密、数据资产较齐全、业务价值链清晰的数据价值场景进行挖掘，主要方向包括生产情况分析、经营情况分析、工艺效果评价、产品结构优化等。潘集选煤厂已建设三维数字孪生平台，本次建设基于现有三维数字孪生平台，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。

在智慧选煤中，VR虚拟现实技术应用的核心价值是大幅提升生产力，创造潜在的经济价值巨大，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。

在数据资源湖和潘集厂自动化、信息化、智能化系统的基础上，建设智能管控平台，在调度室新建LED大屏，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。在现有的管理系统的基础上，迭代升级，建立综合型的能源管理系统，将使用的水，药剂，介质数据采集到线上平台，进行集中的信息化，数字化管理。

    数据集成平台搭建首先就数据资源湖搭建，打通了原来各信息化系统的信息孤岛，对数据进行采集、清洗、加工，形成数据资产，进行多样生产分析评价、调控。软件平台集成到选煤分公司智慧选煤平台应用中，可实现单点登录。

数据资源湖通过统一数据服务管理对外提供数据服务，支撑数据可视化分析等各种数据应用。

数据集成子平台提供了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。

数据源管理提供可视化的交互界面进行被集成数据源的增删改查功能，通过新建数据源可以完成被集成数据源的添加功能，并提供针对连接数据库的账号管理，完成对被集成数据源的连接。

提供可视化数据集成任务管理能力，数据集成任务支持批量整表、整库迁移，增量定时数据同步，以及实时数据同步等多种任务类型。

物联网数据采集针对IOT物联网设备数据采集，支持标准设备接入协议，以及百种以上私有设备接入协议，并可快速扩展；同时，支持有线、无线设备多网络接入方式，支持PUB/SUB等多种通信模式。

一方面，采集PLC等原有控制系统及配套传感器电流、电压、功率、温度、流量、压力、转速、振动等各类传感器数据；另一方面，完成温度、振动、视觉、油液、气体、声音等传感数据采集，实现生产现场多维数据采集。

搭建平台之后，就是对现场数据的采集和预处理，采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。能够实现系统对比分析功能。

将线下安装的各项采集机器人和仪器采集到的数据，上传到线上数据平台，对收集到的数据进行模糊控制，清洗掉错误数据，得到可靠数据，在精煤脱介筛下方4台精煤刮板机中间合适位置底板分别开口，通过电动闸板控制时间进行分别采样，就地完成缩分、破碎、再缩分、装瓶，气力输送到一楼化验室；在一楼化验室进行开瓶、烘干、磨粉；对磨粉煤样进行灰分、水分快速测定，分析剩余样品装瓶后返回生产线；最后将数据传输到控制系统，用于生产精准控制，并实现全过程无人化。无源灰分仪在线检测原煤灰分，通过X射线对被测样品进行放射处理，受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，根据不同元素放射出的二次X射线的能量特性和波长不同，检测系统收集二次X射线的能量和数量，上传到检测系统，转换成样品中的各元素种类与含量，煤中矿物质成分较多，包括莫来石，钙长石，硅钙石等。通过计算得到的各元素的种类和含量就可以计算出煤灰中矿物质的含量，即可进一步得到灰分，同时将灰分数据实时上传到主控制柜，为浮选加药装置提供指导数据，实现真正意义上的收集数据，智能决策，反馈到生产中来。完善智能重介按照最大产率原则智能制定控制策略，开发软件，实现智能密控系统参数与粗煤泥分选、浮选等分选环节参数的联动。实现对启停车过程、操作员的操作历史的分析评价与优化，分析评价结果实现实时可视化。

作者简介：付云龙（2000.12）男，汉，安徽合肥，本科，助理工程师，研究方向:选煤智能化。