[发明专利]一种基于煤矿信息物理系统的多源异构数据融合方法

说明书

本发明提供了一种基于煤矿信息物理系统的多源异构数据融合方法，属于数据融合技术领域；解决了构建M‑CPS过程中，生产、设备、安全、环保等具有不同的结构、格式和语义的多源异构数据难以融合的问题；包括如下步骤：通过全局数据建模技术建立M‑CPS数据逻辑模型将各个子系统间数据进行统一建模；利用大数据技术收集来自M‑CPS不同业务子系统的数据，建立M‑CPS湖仓一体数据仓库对数据进行统一组织划分，并用于支持决策和数据分析；在M‑CPS数据湖与M‑CPS数据仓库之间，对数据经过M‑CPS数据实体映射，M‑CPS数据异常冲突处理与M‑CPS数据加载调度之后，再通过M‑CPS数据逻辑模型，将数据转化为M‑CPS多源数据事实表，实现数据语义级的抽象融合；本发明应用于煤矿信息物理系统中的数据融合。

技术领域

本发明提供了一种基于煤矿信息物理系统的多源异构数据融合方法，属于数据融合技术领域。

背景技术

信息物理系统CPS是指通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动化控制技术，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统。

煤矿信息物理系统M-CPS贯穿于智慧矿山全生命周期各阶段，为矿山物理要素的智能感知与互联、数字孪生模型构建、孪生数据融合、交互与智能服务提供信息基础和数据支撑。

整个矿级系统在发展过程中，各子系统及其数据管理系统的建设时间、建设团队、建设标准并不相同。不同子系统采用不同的数据格式、数据标准、数据存储方式与数据管理系统，其中数据的格式各有差异，导致不同子系统数据相对独立，存在数据烟囱。同一子系统不同数据源也存在数据异构的问题。多源异构数据以及不同子系统间的数据壁垒成为M-CPS建设中数据接入与统一管理、数据融合与分析决策的一大难题。

多源异构数据融合，主要是将来自M-CPS不同子系统之间或子系统内部多种格式与类型的局部数据资源加以关联与综合，然后采用先进的计算方式对其进行融合分析。煤矿行业涉及多个领域的数据，例如生产、设备、安全、环保等，这些数据通常来自不同的部门，具有不同的结构、格式和语义。多源异构数据融合的目的在于将结构不相同、种类不相同、功能不相同、子系统不相同的数据进行融合与共享，帮助煤矿行业实现数据的综合治理，从而提高生产效率和安全性，同时为决策提供更好的依据。其关键在于将分散在整个煤矿系统中，各子系统中的数据进行融合处理，建立全局、统一的数据视图。

发明内容

本发明为了解决构建M-CPS系统时，煤矿生产、设备、安全、环保等领域以及综采、通风、运输、机电等不同子系统之间和各子系统之内具有的不同结构、格式和语义的多源异构数据难以融合的问题，提出了一种基于煤矿信息物理系统的多源异构数据融合方法，从而实现煤流、风流、人流、水流、电流、物流、车流等多源异构数据流跨系统的互联、集成与共享的闭环自动流动。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于煤矿信息物理系统的多源异构数据融合方法，包括如下步骤：

S1：建立M-CPS数据逻辑模型：通过全局数据建模技术实现对煤矿信息物理系统M-CPS 的各个子系统间数据的统一建模，打通不同子系统间的数据壁垒，实现对M-CPS中不同子系统中以及同一子系统内部多源异构数据的抽象与组织；

S2：建立M-CPS湖仓一体数据仓库：利用大数据技术收集来自M-CPS不同业务子系统的数据，并建立M-CPS湖仓一体数据仓库对其进行统一组织和划分，用于支持决策和数据分析，所述湖仓一体数据仓库包括M-CPS数据湖、M-CPS数据融合层、煤矿贴源数据层、煤矿明细数据层、煤矿中间数据层、煤矿汇总数据层、煤矿公共维度层共七个部分；

S3：M-CPS数据融合：建立湖仓一体数据仓库，将M-CPS数据湖作为M-CPS湖仓一体数据仓库的数据缓存层，使其能容纳并处理多源异构数据；经过数据实体映射、异常冲突处理与加载调度，基于S1中所定义的M-CPS数据逻辑模型，将M-CPS数据湖中的数据转化为M-CPS多源数据事实表，实现数据语义级的抽象融合。