矿山生产数据集成系统构建与应用研究

摘要

我国矿山信息化建设正在兴起，用信息技术优化矿山生产运营结构，提升生产技术水平与创新能力，是我国矿业发展的必由之路。数字矿山和智慧矿山的提出，为矿山信息化建设带来了新的契机，空间信息、数据管理、可视化、人工智能等多种技术的发展为其注入了新的血液，多技术多数据融合的数字化智能化管理需求更为其快速发展带来了新的挑战。
　　现阶段我国矿山信息化建设普遍存在的问题是，矿山缺少应有的统一规划，忽略基础的数据资源环境的组织，造成矿山企业部门之间和上下级之间信息断层与孤岛，阻碍了信息的共享交流。为此，本论文从“矿山生产数据”着手，系统研究“矿山数据集成系统构建与应用问题”，参照国内外企业信息系统体系结构的相关研究，提出基于数据集成的矿山信息集成系统的体系架构与构建策略。在此基础上，应用本体论的语义知识与面向Agent系统开发方法，按照矿山生产事务方式和决策方式递进实现日常和历史生产组织管理，完成矿山生产数据—信息—知识—智慧的数据集成共享环境搭建。论文的主要研究内容如下：
　　1.矿山信息集成系统体系架构与构建方法研究。基于我国矿山信息集成系统所需架构的内涵与意义，以建设不同业务互联、上下管理层互通和多业务多管理层互享的数据基础架构为目标，从矿山业务、基于信息流的功能、数据集成和技术四个维度层次角度，构建了矿山信息集成系统体系架构，并由此提出了面向业务的、自下而上的螺旋式逐层集成、信息流功能与技术平台同步展开的双向金字塔切片开发方法。
　　2.矿山生产业务数据集成系统研究。本领域重点研究解决如下三个关键问题:
　　(1)以矿山信息集成系统的体系架构为导向，研究了矿山生产数据集成的意义与本体谱组织方法，构建了面向矿山生产本体的语义认知，建立了数据同构语义模型，据此提出了矿山多源异构生产数据的整合共享方法。
　　(2)运用矿山多源异构生产数据整合共享方法，借助于面向对象的Agent软件系统开发方法，界定系统各阶段目标和内部功能，分析构建了承载矿山生产多源异构数据的事务级平台。
　　(3)在所建矿山生产多源异构数据事务级平台的基础上，应用Agent方法，构建矿山生产决策级系统的组织模型，分析了数据—信息—知识乃至智慧的转化过程，构建了基于数据仓库的承载深层信息和知识的决策级数据集成平台。
　　3.矿山生产数据集成系统的实际应用。根据白银有色金属公司小铁山铜铅锌矿的生产数据与矿山需求，进行了C/S架构与B/S架构相结合的矿山生产数据集成系统的各个层次的功能设计与开发，完成了在统一的时空框架下矿山企业操作级数据-决策级数据-部门级数据集成共享层次，实现了矿山生产内部各专项及生产业务上下级数据信息的无障碍交流共享。
　　论文研究提出的矿山信息集成系统多维体系与构建策略，基于本体谱的矿山生产数据语义组织方法与数据同构语义模型，以及基于面向Agent矿山信息系统需求分析技术，体现了矿山信息化建设统一规划的基本原则，较好的解决了矿山多源异构数据集成共享，实现了矿山事务级与决策级平台智能化构建，有效解决我国矿山企业所面临的信息断层和孤岛问题，可为我国智慧化矿山建设提供有力支撑。同时，论文完成的矿山生产业务数据集成系统应用软件，界面友好，操作简便，便于矿山生产各级管理人员与工程技术人员应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 问题的提出

1．2．1 国内外矿山信息化发展状况

1．2．2 存在的问题

1．2．3 解决途径

1．3 内容组织结构

第2章 矿山信息集成构建架构与策略

2．1 矿山信息集成系统概念

2．1．1 矿山信息系统发展

2．1．2 矿山信息集成系统内涵

2．1．3 矿山信息生产管理特色

2．1．4 矿山信息集成系统构建原则

2．2 矿山信息集成系统架构分析与构建

2．2．1 信息系统架构含义与模型

2．2．2 矿山业务活动分析

2．2．3 基于信息流的功能区划

2．2．4 矿山技术层次分析

2．2．5 矿山数据集成过程

2．2．6 矿山信息集成系统架构

2．2．7 矿山信息集成系统架构作用

2．3 矿山信息集成系统实现策略

2．3．1 构建模式分析

2．3．2 管理平台构建

2．3．3 技术层次建设研究

2．4 本章小结

第3章 矿山生产数据集成系统规划研究

3．1 矿山生产数据集成内涵

3．1．1 矿山生产数据集成的意义

3．1．2 矿山生产数据内容与特征

3．2 矿山生产数据集成基础

3．2．1 矿山生产数据集成理论前提

3．2．2 矿山生产数据集成应用需求

3．3 矿山生产数据集成系统构建模式

3．3．1 构建的意义与目标

3．3．2 核心问题与关键技术

3．3．3 系统的构建结构

3．3．4 系统的运行结构

3．3．5 系统安全质量保障

3．4 本章小结

第4章 矿山生产数据认知与描述

4．1 本体论理论与技术

4．1．1 本体论的沿革与涵义

4．1．2 本体谱与语义模型

4．1．3 本体论在矿山信息集成系统中的作用

4．2 基于地理本体的矿山生产数据组织

4．2．1 地理本体论概述与意义

4．2．2 矿山生产本体的涵义

4．2．3 矿山生产数据规范与标准

4．2．4 矿山生产本体形式化语义与工具

4．2．5 矿山生产本体组建方法

4．3 矿山生产本体解析

4．3．1 矿山生产数据产生过程

4．3．2 矿山生产本体领域划分

4．3．3 矿山生产概念表达与分类

4．3．4 矿山生产本体表示与建模

4．4 矿山生产数据整合与共享策略

4．4．1 多源数据类型分析

4．4．2 多结构化数据分析

4．4．3 多源多结构数据整合技术

4．4．4 基于本体的数据交换与共享

4．5 本章小结

第5章 矿山生产事务级数据平台构建

5．1 矿山生产事务级数据平台要求

5．2 矿山生产事务级数据平台分析与设计

5．2．1 AOSE的范型概念与方法选择

5．2．2 基于MaSE的矿山生产事务级数据平台需求分析

5．2．3 基于MaSE的矿山生产事务级数据平台设计分析

5．3 矿山生产事务级数据库设计与实现

5．3．1 矿山生产事务级数据库构建模式分析

5．3．2 矿山生产事务级数据库设计步骤

5．3．3 矿山生产事务级数据库需求细化

5．3．4 矿山生产事务级数据库概念设计

5．3．5 矿山生产事务级数据实现

5．3．6 矿山生产事务级数据库优化

5．4 本章小结

第6章 矿山生产决策级数据集成平台构建

6．1 矿山生产决策级数据集成平台意义与特征

6．1．1 发展与意义

6．1．2 原则与特点

6．2 矿山生产决策级数据集成平台实施过程

6．2．1 企业决策系统信息链

6．2．2 矿山生产决策级平台结构分析

6．3 矿山生产数据仓库模型设计与实施

6．3．1 面向目标的矿山生产决策需求分析

6．3．2 矿山生产数据仓库粒度层次

6．3．3 矿山生产数据仓库概念设计

6．3．4 矿山生产数据仓库逻辑构建

6．3．5 矿山生产数据仓库物理实现

6．3．6 矿山生产数据仓库的生成与维护

6．4 本章小结

第7章 矿山生产数据集成系统的应用示例

7．1 实例矿山构建背景

7．2 系统构建总体分析

7．2．1 系统构建目标

7．2．2 系统设计原则

7．2．3 系统结构与功能

7．2．4 系统实现技术策略

7．2．5 功能编码和约定

7．3 矿山生产事务级数据平台实例

7．3．1 应用模块设计

7．3．2 应用实例展示

7．4 矿山生产决策级数据平台实例

7．4．1 应用模块设计

7．4．2 应用实例展示

7．5 矿山生产数据集成系统约定与特色

7．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文及科学研究经历