智能矿山解决方案.pptx

1、,智能矿山解决方案,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,对智能矿山的理解,常见名称综合自动化、数字矿山、智慧矿山、智能矿山、智能机械化不同的厂商由于自身的发展历程和从事的主业不同，导致从不同的角度阐述对矿井两化（自动化、信息化）建设的理解，从而也会采用不同的名称我们的理解安全生产是第一位的，智能矿山建设需要紧紧围绕安全、提效、降本 首先：对矿井各子系统进行升级改造，使之符合智能化的要求；采用最新的技术实现对矿井各子系统的稳定集成；其

2、次：建立矿井综合自动化平台，实现对矿井各子系统的实时监测与远程集中控制；实现矿井各子系统数据的统一存储；最后：对采集过来的异构数据实现融合、联动与智能分析，最终为安全生产服务。,煤炭企业信息化认识,信息化基础设施：机房、数据中心、地面网络、井下网络 信息化标准：代码标准、数据交换标准,生产,管理,安全,行政经营,链客户党团,外 后 财 计 销 供 法 党,事 勤 务 划 售 应 事 建,以建立现代企业制度为目标以OA、ERP、CRM、SCM等系统为手段人 预 社 关 服 组 工 市 事 算 团 系 务 织 会 场,采 掘 机 运 通 地 调 洗煤 进 电 输 风 测 度 煤,智能化实现所有系统

3、的集中智能控制信息化-实现所有系统的集中监测 自动化实现单一系统的控制机械化实现机械化生产,瓦 人 产 视 矿 水 设 三 应 斯 员 量 频 压 文 备 维 急,以提高企业安全生产水平为目标以对人、机、环、管的全面监测监控为手段,煤炭企业核心竞争力,矿山信息化建设要求,项目分类,基础部分,煤矿监控 与自动化系统,X1矿用有线宽带传输网络（基于有源/基于无源）X2 矿用无线宽带传输网络X3 数据中心X4 调度控制中心X5 机房X11 煤矿安全监控系统X12 煤矿井下作业人员管理系统X13 煤炭产量远程监测系统X14 煤矿图像监视系统 X15 采煤工作面监控系统 X16 掘进工作面监控系统X17

4、 带式输送机运输监控系统X18 立井提升监控系统X19 斜井提升监控系统X20 矿用无轨胶轮车运输监控系统,煤矿安全生产 经营管理 信息系统,X32 煤矿安全风险分级管控信息系统X33 煤矿隐患排查管理信息系统X34 煤矿安全质量标准化管理信息系统 X35 煤矿应急救援指挥管理信息系统 X36 煤矿风险预警与防控系统X37 煤矿信息化综合监控系统,X38 煤矿探放水视频智能分析系统,X39煤矿瓦斯钻场视频智能分析系统（高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井）X40 煤矿安全风险智能感知系统X41 煤矿安全监管执法与决策支持系统X42 煤矿防治水管理信息系统X32 煤矿安全风险分级管控信息系统X33 煤矿

5、隐患排查管理信息系统X34 煤矿安全质量标准化管理信息系统 X35 煤矿应急救援指挥管理信息系统 X36 煤矿风险预警与防控系统,项目明细X6 地面行政通信系统X7 矿用有线调度通信系统X8 煤矿移动通信系统X9 矿用广播通信与信息发布系统X10 煤矿可视化调度及统一通信系统X21 架空乘人运输监控系统 X22 电机车运输监控系统 X23 煤矿供电监控系统 X24 煤矿排水监控系统 X25 压风机监控系统X26 主要通风机监控系统X27瓦斯抽采（放）监控系统（高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井）X28 煤矿火灾监控系统X29 矿山压力监测与预警系统X30煤矿水文监测系统（水文地质条件复杂及以上的矿井

6、）100 X31 煤矿自动化综合监控平台X37 煤矿信息化综合监控系统X38 煤矿探放水视频智能分析系统X39煤矿瓦斯钻场视频智能分析系统（高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井）X40 煤矿安全风险智能感知系统X41 煤矿安全监管执法与决策支持系统X42 煤矿防治水管理信息系统,X43 煤矿调度管理信息系统 X44 煤矿地测空间管理信息系统 X45 煤矿三维地理信息系统X46 煤矿生产技术综合管理信息系统X47 煤矿设备管理系统X48 煤矿能耗监测管理信息系统 X49 煤矿财务管理信息系统 X50 煤炭销售管理信息系统 X51 煤矿物资供应管理信息系统X52 煤矿人力资源劳动工资管理信息系统X53 煤

7、矿办公自动化系统,1.,煤炭行业应用比较多，一般矿有几十个应用系统，山西省能源局针对煤炭企业信息化建设列出了下表对应的基本要求。,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,智能矿山建设存在的问题,行业上存在的问题信息化体系的行业标准不健全，矿井信息化建设各自为政、企业没有统一的数据标准，摸索建设，造成智能化矿 井建设五花八门，阻碍了智能化矿井的发展。解决方案：制定统一的数据标准体系，统一规划，分布实施承建商存在的问题对煤矿安全生产各子系统

8、的认知与软件开发水平存在差异，导致对数据挖掘利用的深度参差不齐、矿井综合自动化平台不能真正体现矿井安全生产的实际要求。解决方案：大量的行业专家及矿井自己的技术人员参与到建设团队中，核心开发人员都有丰富的矿山行业经验。矿井自身存在的问题综合自动化平台与矿井现有管理模式不匹配，无法实现有效结合。专业维护人员的设置及人员技术水平与综合自 动化平台的运作不协调。解决方案：对矿井的流程进行梳理，提出配套的管理新模式；在项目建设时采用“共同开发、共同实施”的实施 方案,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析

9、八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,发展阶段与建设情况,国外情况：在西方发达国家，煤矿大都属于夕阳产业。部分矿区在管理和个别子系统方面较为先进，矿井 整体综合自动化建设中国已经走在前面。国内情况：综合自动化1.0实现对各个子系统的集成，能够实时监测与控制，实时报警、趋势曲线、报表查询。早期建设的矿井大都 处在这个阶段综合自动化2.0跨系统的数据联合查询，实现简单的数据关联。如：视频联动、区域环境作业评价等。近几年新建矿井部 分处于这个阶段综合自动化3.0根据大量的历史数据，通过复杂的数据分析算法，实现对矿井某一方面的诊断与预警预测；利用矿井历史 数据进行统计，以趋势曲

10、线、图表等方式进行展示。近两年有个别集团处于这个阶段,发展阶段与建设情况,综合自动化4.0纵向贯通、横向联动（区域、事件为主线两化融合）实时分析（精细化控制、预控可视化、诊断与预警）利用最新的技术思想（区块链、大数据等）,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,5G智能矿山产品体系,通讯类应用(通 话、上网、视 频、AR/VR等),数据,机器智能,井下5G网络,工业标识,工控安全,智能网络,矿井设备连接与管理 云-边-端协同智能平台,无

11、人驾驶/AGV应用(含地面系统),环境监控类应 用（传感器数 据无线化传输）,生态应用,MEC平台,5G+工业网络,打造适合煤炭行业特性需求的设备：基站（井下隔爆兼本安型）、天线和智能行业终端等设备和关键技术，制定煤炭行业标准，加强煤矿统一融合通信网络的能力，满足井下无人化工作的业务需求和政策要求；打造云-边-端协同的 MEC智能平台，实现煤矿人、机、物、环等全生产要素的智能互联管理；煤矿智能化应用：基于智能平台开发应用，含 AGV 调度、设备远程控制与检测维护、预测性维护、设备 3D可视化管理、无人驾驶与操控、环境监控预警等。发挥运营商基础设施及平台优势，自主打造5G网络、MEC平台体系，整

12、合第三方行业应用，形成智能矿山 产业生态。某投资建设煤矿井下的 5G网络，煤矿采用 购买服务的模式，每月/年向某支付服务费用。借助井 下5G的服务，向其它服务内容扩展。,积极响应集团能源行业的业务发展规划和智能矿山产品体系框架，承接产品和方案研发任务，以自主和合作研发等多种形式，打造智能矿山生态体系。,智能矿山建设主要内容,工业环网、边缘云、4/5 G、视频 分析、调度大屏、数据中心机房。,2.完善基础设施,4.形成数据仓库,1.建立统一标准,建立符合矿井实际的标准化 体系（数据定义、系统集成、控制策略、网络安全、运行 维护）及业务流程,3.子系统新建、升级、改造,新建、升级、改造各子系统。达

13、到对 子系统少人值守、远程控制的目的。,5.建设综合管控平台整合现有子系统到综合管控平 台上，实现对整个矿井的实时 监测与控制；通过对数据的融 合、联动、分析，实现矿井的 智能化。,实现矿井所有子系统的数据接 入，形成统一的数据仓库。,智能化建设内容-基础设施,业务名称,通信需求,5G网络,智能化建设内容-基础设施,无线网络承载业务4G承载业务：移动语音业务；融合调度业务；“采、掘、运、提、排、通”等各种生产自动化系统的监测数据传输业务；采掘面无线视频监控数据接入业务；自动巡检系统等其他业务系统传输。5G承载业务：整个矿山的增强移动宽带类（高清工业视频监控及智能识别、VR/AR等）、高可靠低时

14、 延类（煤矿各类工业智能控制、采煤机器人、无人驾驶等）、万物智能互联类（矿山各类感知终端智能 互联及其智能联动）。无线网络覆盖区域4G信号覆盖区域：矿山地面办公区、工业区、附属区等；井下主井、副井、主巷道、辅巷道、变电所、硐室、机房、泵房、掘进巷、工作面等各种工业场所中需要覆盖的区域。5G信号覆盖区域：5G业务涉及的全部区域。一期时为地面关联区域、井下设备列车远程控制区域、采 煤工作面区域。,5G-远程采掘,VR高清摄像机,5G控制模块,传感器,激光雷达,5G网络,VR眼镜远程控制,控制中心远程控制,现场挖掘机的控制信 号和视频信号直接通 过5G网络传到控制中 心平台，整体控制信 号时延20m

15、s。,驾驶员带上VR眼镜后，体验的视觉、听觉及安全防护等效果与在 原驾驶室操作基本同等，然后通过手中的 遥控器或者远程遥控操作舱进行远程作业。,5G-视频分析,矿区随着作业面的不断延伸，视频监控前段设备面临着布线线难度大、施工周期长等困难，采用5G方案，可以有效解决问题。方案价值：5G无线回传，避免走线埋缆，施工快速简单；网络维护简单、成本低、排障快速；5G相比4G速率高8-10倍，支持4K超高清视频回传。,5G基站,MEC,矿区核心网,控制中心,5G-主运系统少人值守-系统管理,皮带沿线覆盖5G网络，沿线设备经过5G化改造（内嵌模组或者加装防爆网关），有效增加数据传输效率，为巡 检机器人的应

16、用提供通信基础，从而 有效代替人员巡检，同时5G的高可靠 和低时延可实现多条皮带的运行联动。,5G-主运系统少人值守-煤流智能控制,煤流传感器+AI视频识别,高清视频以更高的帧率可以精确识别煤流大小，调整皮带启停和速度，实现智能控制，节约能源。,5G-智能化煤矿辅运系统,车辆精确定位远程调度红绿灯路口管控,超速抓拍驾驶员管理车辆全寿命追踪,5G-智能穿戴,自动打卡智能语音交互 远程实时指导云端记录精准复盘,像素 录像质量视角内置存储器RAM+ROM麦克风 扬声器 无线 Wifi模块 定位模块 电池容量 使用时间裸机重量,1200万+1200万，sony IMX3804k 30fps/1080p

17、 60fps/720p 120fps 78，向下倾斜5角6GB+128GB双数字MIC，降噪双扬声器，骨传导喇叭，80.8w 4G、5G802.11 a/b/g/n/ac，2.4G/5G GPS/GLONASS/Galileo/Beidou,AGPS 4500mAh使用时长7h，20h小时待机480g（含电池）,智能化建设内容-基础设施,MEC平台通过平台集成建立应用生态，通过5G+智能处理单元建立设备连接生态，通过对各子系统纵向贯 通、横向关联，形成适合煤炭企业包含安全、生产、经营、管理的边缘云平台，MEC平台能够整体安全稳定可 靠运行，子系统独立运行，平台发生故障不影响子系统运行，子系统发

18、生故障不影响平台运行。完成工作：基于市场边缘云平台架构，完成 基础云平台搭建。融合BBU功能的工业MEC边缘 云平台，实现云网一体化。打造具有煤炭行业特色的计算平 台和软硬件体系。实现效果：提供边缘化计算，降低时延。为终端设备提供运算服务，提升运 算能力，降低终端功耗。针对煤炭行业的MEC在推广和应用 过程中，逐步形成具有煤炭行业特 色的行业标准，促进行业健康发展。,智能化建设内容-基础设施,移动边缘计算MEC：在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的 开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与 隐私保护等方面

19、的关键需求。,低时延缩短端到端业务时延，提升用户 感知,RNIS,公网Internet,公网用户面数据,本地分流用户面数据,UE,eNB/gNB,EPC/NGC,MEC Edge-Cloud边缘业务平台,TOFLBS 分流模块,3rd Public Cloud,本地网络,高带宽缩短大带宽业务对传输资源的占 用，降成本,本地化面向垂直行业市场，快速推出新业 务,智能化建设内容-单机自动化新建、升级改造,临时变电所环境监 测；胶带输送机视 频分析；人员行为 异常分析；水位监 测系统；打钻视频 分析。,胶带输送机自动变 频；胶带输送机皮 带智能张紧；钻场 智能打钻；污水处 理智能加药。,远程控制变电

20、所设 备；风机远程操控；选煤厂WDP微电脑 除尘系统人工干预。,某煤矿系统改造列表远程监测分析智能运行远程控制,选煤厂设备编码管 理；基于UWB人员 精准定位；采煤机、液压支架及刮板运 输机协调控制。,精准管理,选煤厂布袋除尘系 统节能降噪；污水 处理厂污泥自动清 理。,节能降噪,井下中央变电所的 自动化巡检及无纸 化办公；下井人员 审核管理。,便捷管理,选煤厂主皮带机头 智能捅仓；采用镀 锌钢管保护顺槽线 缆；底板状态的智 能化巡检；机器人 辅助修补。,高效安全,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七

21、效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,新技术思维,云（虚拟化）采用虚拟化技术实现企业的私有云SCADA采集服务、IO输入输出接口服务、WEB服务、应用服务等虚拟化区块链（去中心化）监测与控制的分布式部署，不会因为某个地方出问题，导致井下失控大数据（相关关系取代因果关系）抓住事故发生前征兆（相关参数），通过动态规则库实现矿井的实时预警预控信息化促进工业化（主线融合）以事件、区域为主线把信息化与自动化串起来，实现两化融合,创新点,组合传感融合分析技术从多信息的视角进行处理及综合，得到各种信息的内在联系和规律，从而剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有用的成分，最终实

22、现信息的优化。,01单传感器 特征值,02系统内特 征组合值,03系统间特 征组合值,基于动态规则库的实时数据分析随着矿井生产的变化，很难通过一个固定的算法模型能够满足矿井数据实时分析的准确性，不断需要新的算法满足新的需求，开放规则库让使用者自行修改或添加新的规则，把现场实际情况与使用 者的知识转化成规则，保证实时分析系统能够自适应矿井变化。,创新点,基于“区域”的综合信息一体化将井下生产区域划分为不同的特定区域，集成适应区域范围内的全部安全、生产数据（如瓦斯、水文、顶板、火灾、粉尘、机电设备、皮带、胶轮车等），建立适应区域的参数化数值分析和安全预警模型。,创新点,基于“事件”的综合信息一体化

23、当矿井上下出现一个事件（异常、报警、故障等）时，综合自动化平台自动关联相关信息，把信息“串”起来，促进了控制监测中心的执行效率，提高了调度指挥快速决策的能力。,创新点,创新点,精细化控制（比如 停机、空载、轻载、重载、检修、故障）预控可视化（实时显示整个矿井将要发生的动作）实时诊断预警,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,信息化标准体系,信息化标准体系建设是矿井综合信息化建设的核心与基础，将直接关系到矿井综合自动化系统的数据共享、系

24、统集成、信息 融合与联动应用的成功与否，关系到矿井建设的持续接入与应用扩展等。统一的数据定义标准统一的系统集成标准统一的控制策略标准统一的数据安全标准,统一的数据定义标准是指对各类矿山生产数据（实时数据和业务应用数,据）的数据格式进行规范,以减少数据存储对上层应用系统的依赖，便于各系 统之间的信息共享和协同。,通过对各类生产控制系统的公有信息进行归纳 和抽象，可以定义出一套 可扩展的实时数据定义标,化和标准化的描述和存储，准。实时数据定义标准分,最大限度实现上位机的定 制化控制，各控制子系统 能够接收平台与中心数据 融合分析的结果，并根据,为两部分：测点属性信息 参数、流程的优化建议，,和测点

25、基本信息。实现迅速定制化控制。,根据矿井的现场实际，数据安全标准是指在,对数据进行分类的基础上，确定数据的权限级别，在 此基础上制定数据各种权 限的分配原则。数据的权 限主要有读取、签入、签 出、锁定、管理权限等。,业务流程梳理,生产副矿长,综采区,预备区,物资供应部门,综采库,运输部门,动力部门,生产技术,专用人车,重大技术决策,地质测量部门通风部门安全检查部,矿调度,组织矿井 采煤生产,矿总工程师采煤副总处理综采生产中 处理综采技术问 重大技术问题题,生产设备 材料准备,综采机械电 气设备完好,运送综采面机械 电气设备材料,调整电网保证 综采面用电,综采技术指 导和监督,管理保证工作面用水

26、,地质构造水文地 保证综采面用风瓦斯煤尘 综采面安全,质预测预报检查与监督,日常生产统 一调度指挥,贯彻执行 作业规程接受任务,贯彻执行 作业规程接受任务,综采工作面生产,专用综采 支架运输,材料车,综采支架,操作平台,乳化液泵,喷雾泵站,高压管及扣件,平板车材料车,电器设备,电缆,综采支架安装,端头支架安装,刮板运输机安装,乳化泵安装,喷雾泵安装,平板车材料车组,调试验收,综采工作 面试生产,三板一表管理,组织正常生产,组织验收通 风安全装备,组织验收综 采面巷道工程,确定综采 和工作单位,顶板压力 预测预报,制定处理 措施 报批,制定探放水措施,组织探放水,断层预报,水文地质 异常预报,预

27、防性灌浆,环境监测 系统维护使用,制氮机维护,瓦斯超限停止工 作或停电处理,煤层注水 及效果检测,监督检查事 故处理结果,安全隐患排查,职工安全 意识教育,工程质量检查,掌握矿井运输 系统运转状况,处理协调生 产过程问题,掌握综采面生产 状况 产量统计,为领导下达 处理事故命令,内因火灾预测预报发 现发火趋势通报相关 单位,批准,矿山救护队,处理事故,处理井下 顶板事故,处理井下 水灾事故,处理煤尘瓦 斯爆炸事故,处理井下 火灾事故,处理井下 重大事故,接到事故回报下达事故 初始处理命令按照程序通知相关领导,违章违纪处理,保证工作面用水,计算机模拟事故 处理方案,协助处理火灾,方法综采区实施,

28、移动变电站安装 制定综面过断层,顺槽皮带机安装,异常事故报 告自救处理,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,效益分析-矿井大安全,大安全打通全矿数据 从 人、机、环、管四个角度实现矿井“大安全”,效益分析-降本,降本预警预测实现预知维修实现提效与降本,提效从设备运行效率找到效率瓶颈，优化控制流 程实现提效比如：运输皮带较长，出现故障时难定位，需要频繁电话沟通确定故障位置。通过传感器结 合综合分析自动定位故障位置，节约排除故障时 间，

29、提高工作效率。,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,核心技术实现原理-融合分析原理,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,无人值守九大原则,基础能够实现地面开停 顺序开停 报表巡检巡检内容、巡检支持可靠传感器、控制器、设备、网络、电源的可靠性视频位置、数量、视频分析语音调度

30、电话、语音广播、启机预警,控制完善的异常处理 远程、就地全自动、手动、检修预测改变过去被动-主动（前瞻性）分析统计、诊断、优化联动数据联动、控制联动,对智能矿山的理解,二智能矿山建设存在的问题三发展阶段与建设情况 四智能矿山建设主要内容 五技术新思维及创新点,六信息化标准体系,七效益分析八核心技术实现原理 九无人值守九大原则十在智能化建设中的优势,某优势,产品领先11月22日，某主导的5G技术煤矿井下应用实验通过官方认证，成功获得全国第一张矿用隔爆兼本安型无 线基站井下防爆证。平台（公司具有自主知识产权的）4/5G网络、MEC边缘云、煤炭大数据、综合管控平台自动化控制类子系统建设公司提供所有智

31、能化子系统的设计、供货、安装与调试。,设计,供货,安装,调试,煤炭大数据平台,在完成5G、MEC边缘云平台建设之后，建设运营煤炭大数据。煤炭大数据主要建设了5个平台，分别是 数据采集平台、数据预处理平台、挖掘分析平台、共享交换平台、数据可视化平台。分布式存储技术确保煤矿 管理、生产、安全数据可 以根据需要持续保存;煤矿领导层和管理层可以 随时随地掌握煤矿生产、运营情况;智能数据分析、挖掘技术 助力煤矿节约运营成本、提高生产效率、降低安全 隐患。,煤矿综合管控平台-登录界面,煤矿综合管控平台-融合分析,煤矿综合管控平台-导航,无人值班局扇,无人值守通风机,无人值守泵房,无人值守皮带,无人值守变电所,安全检测,人员定位,光纤测温,数字视频,工业以太网,信息引导与发布,实时报警,趋势曲线,运行记录,操作记录,报警历史,运行分析,生产管理,设备管理,煤质化验,销售分析,