煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，也是煤礦實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的新機(jī)遇。作為我國能源支柱產(chǎn)業(yè)，煤炭工業(yè)亟需在煤炭“測(cè)-掘-采-運(yùn)-選-銷”各大關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)安全、高效、智能化的創(chuàng)新突破。
長城超云基于多年煤礦行業(yè)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，積極響應(yīng)礦山智能化變革的需求，推出完善的“長城超云智慧礦山解決方案”，助力中國煤炭科工集團(tuán)(簡稱中國煤科)加速建設(shè)“煤智云”，推動(dòng)礦山生產(chǎn)向著數(shù)字化、智能化邁進(jìn)。
項(xiàng)目背景
2020年2月，國家發(fā)展改革委、國家能源局等8個(gè)部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確了我國煤礦智能化的發(fā)展方向和技術(shù)路徑。目前，我國煤礦智能化發(fā)展尚處于初級(jí)階段，智慧礦山、智能開采的相關(guān)概念、構(gòu)建框架、關(guān)鍵技術(shù)等研究正逐步開展并深入探索。
作為我國煤炭工業(yè)科技創(chuàng)新的國家隊(duì)和排頭兵，中國煤科應(yīng)用數(shù)字化、智能化技術(shù)，打造“煤智云”生態(tài)系統(tǒng)，助力煤炭行業(yè)全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型提速。“煤智云”煤炭行業(yè)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目由中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)起，中國煤科牽頭，聯(lián)合行業(yè)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)資源共同打造，該項(xiàng)目包含基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺(tái)支撐層、智能應(yīng)用層、運(yùn)營運(yùn)維體系、安全管理體系、信息集成與應(yīng)用服務(wù)等六大模塊。
三大問題成為傳統(tǒng)模式礦山數(shù)字平臺(tái)發(fā)展桎梏
從企業(yè)現(xiàn)狀和自身需求來看，目前煤礦智能化平臺(tái)建設(shè)面臨著很多痛點(diǎn)，傳統(tǒng)模式的礦山數(shù)字平臺(tái)主要存在以下問題：
一是礦井與數(shù)據(jù)中心之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸資源有限，傳輸延遲較高，因此很難做到在云上集中對(duì)大量檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、處理、計(jì)算，需要采用云+邊模式，充分利用邊緣計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、卸載、存儲(chǔ)等工作。
二是礦井內(nèi)自然條件苛刻，普遍存在供電、空間、散熱等各方面問題，并且難于管理維護(hù)，因此對(duì)于邊緣計(jì)算設(shè)備，就需要提供更優(yōu)的功效，并且部署、維護(hù)、使用要盡可能簡單方便。
三是云數(shù)據(jù)中心在集中進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)分析、處理時(shí)，現(xiàn)有的云存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)需要進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)GIS系統(tǒng)海量時(shí)空數(shù)據(jù)的一體化綜合管理。
超云針對(duì)性解決方案助力中國煤科智慧礦山建設(shè)
鑒于傳統(tǒng)模式礦山數(shù)字平臺(tái)存在的問題，超云在總結(jié)眾多智慧礦山建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，協(xié)同中國煤科基于業(yè)務(wù)實(shí)際，多次調(diào)研，制定了完善的智慧礦山解決方案，助力中國煤科智慧礦山建設(shè)。
超云采用“云+邊”的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)，在礦井及數(shù)據(jù)處理中心建設(shè)面向海量結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。
在數(shù)據(jù)中心端，通過部署領(lǐng)先的FS-SDS低延遲軟件定義存儲(chǔ)引擎，并結(jié)合高性能的英特爾® 傲騰™ 數(shù)據(jù)中心固態(tài)盤(SSD)、第二代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器 Gold 5117，軟件和硬件緊密結(jié)合，顯著提升大量時(shí)空數(shù)據(jù)并發(fā)場(chǎng)景下讀寫及處理速率性能。
在礦井邊緣，超云專為邊緣計(jì)算打造了超融合產(chǎn)品FS5000 Express，基于同云計(jì)算數(shù)據(jù)中心一致的核心組件及系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)嵌Intel OpenVINO深度學(xué)習(xí)加速套件，通過軟件同硬件的深度結(jié)合及負(fù)載優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)在邊緣對(duì)多路時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行并行的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)推理，滿足推理性能的需求，從而助力實(shí)現(xiàn)甲烷、一氧化碳、二氧化碳、溫度、液位、負(fù)壓、氧氣、頂板離層儀、錨桿、錨索拉力監(jiān)測(cè)，液壓支架工作阻力等傳感器數(shù)據(jù)的可靠上傳。
基于獨(dú)立自組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，結(jié)合VR虛擬現(xiàn)實(shí)形式，可對(duì)煤礦采區(qū)變電所等場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控取代人工巡檢，實(shí)現(xiàn)井下關(guān)鍵區(qū)域的24 小時(shí)連續(xù)巡檢，在提高工作效率、降低巡檢人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，增強(qiáng)井下環(huán)境的安全保障;同時(shí)，可利用5G無線高清攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，通過礦用5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)對(duì)局扇的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
此外，在眾多礦區(qū)MEC中心的應(yīng)用中，通過中心云與邊緣云一體化部署，使得礦井?dāng)?shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)在地面核心機(jī)房落地處理，不需要傳輸?shù)焦W(wǎng)，在提高數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延性。
FS5000 Express 超融合一體機(jī)
FS5000 Express超融合系統(tǒng)讓智慧礦山解決方案優(yōu)勢(shì)凸顯
長城超云采用FS-SDS軟件定義存儲(chǔ)引擎，同時(shí)提供高性能、低延遲的文件及塊存儲(chǔ)服務(wù)，徹底解決各類大數(shù)據(jù)應(yīng)用，尤其是實(shí)時(shí)性處理所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在視頻大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景中，用戶需要處理的數(shù)據(jù)絕大多數(shù)都是各類視頻、圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，一方面需要解決多路視頻流高并發(fā)穩(wěn)定讀寫，另外一方面還需要解決視頻圖像在大數(shù)據(jù)應(yīng)用、尤其是像AI訓(xùn)練過程中所產(chǎn)生的海量小文件并發(fā)讀寫性能瓶頸。
FS-SDS軟件定義存儲(chǔ)引擎在標(biāo)準(zhǔn)NFS協(xié)議下，實(shí)際測(cè)試單節(jié)點(diǎn)(配置單顆Intel Gold 5117處理器，128GB內(nèi)存，1塊375GB Optane P4800X SSD，8塊3.84TB Intel S4510 SSD)可提供每秒30000+文件并發(fā)隨機(jī)讀寫，以及超大目錄(單層單個(gè)目錄千萬級(jí)文件)每秒10000+文件并發(fā)隨機(jī)讀寫，支持多達(dá)數(shù)百乃至上千個(gè)高性能服務(wù)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行并行滿載訓(xùn)練或視頻分析處理。
部署于邊緣的FS5000 Express超融合系統(tǒng)，基于FS-SDS實(shí)現(xiàn)兩節(jié)點(diǎn)高可用、零接觸運(yùn)維的云計(jì)算環(huán)境，存儲(chǔ)利用率高達(dá)80%以上，并實(shí)現(xiàn)高效、透明的在線數(shù)據(jù)壓縮;此外，F(xiàn)S5000 Express內(nèi)嵌Intel OpenVINO工具套件，提供高度優(yōu)化且經(jīng)濟(jì)有效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力，并對(duì)模型進(jìn)行壓縮和加速，無需昂貴專用的GPU處理單元，即可提供強(qiáng)大的推理計(jì)算能力。
實(shí)際測(cè)試表明，F(xiàn)S5000 Express兩節(jié)點(diǎn)(每節(jié)點(diǎn)配置兩顆Gold 5117)可支持120路以上每秒25幀1080P視頻進(jìn)行持續(xù)的實(shí)時(shí)推理、分析，同Tensorflow、PyTorch等框架相比，平均處理性能提升200%以上;FS5000 Express還對(duì)資源開銷進(jìn)行了顯著優(yōu)化，單節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)服務(wù)資源開銷僅相當(dāng)于同類產(chǎn)品50%，且連接千兆以太網(wǎng)即可使用并提供良好的性能。高集成度、低資源開銷、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性、各類數(shù)據(jù)及應(yīng)用承載、極高的存儲(chǔ)容量及利用率、便捷部署及運(yùn)維，這些特性都使FS5000 Express極為適合邊緣計(jì)算、尤其是礦山云的邊緣計(jì)算場(chǎng)景。
FS5000 Express 超融合架構(gòu)
從云到邊緣，基于一致的軟硬件架構(gòu)及核心組件，無論是礦井邊緣云，還是MEC中心云，都可以獲得一致的使用體驗(yàn)，更易于管理維護(hù)，并且顯著降低學(xué)習(xí)成本。
超云解決方案符合智慧礦山、國家“十四五”規(guī)劃目標(biāo)以及安全防護(hù)等政策的發(fā)展需求及合規(guī)需求，從根本上提升資源利用率，為客戶節(jié)約成本、提升效率、保障安全。未來的智慧礦山場(chǎng)景，將是礦產(chǎn)資源開發(fā)與新一代信息技術(shù)的深度融合。長城超云愿攜手更多行業(yè)客戶，賦能智慧礦山的建設(shè)，逐步推進(jìn)礦山智能化改造和數(shù)字化應(yīng)用，助推礦業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。
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