重庆市煤炭学会、机运专委会联合学术报告矿山综合自动化前沿技术...

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重庆市煤炭学会、机运专委会联合学术报告

矿山综合自动化前沿技术

中国煤炭科工集团

常州自动化研究院


目录

一、矿山自动化发展

三、云计算数据中心

二、物联网感知技术

四、智能化决策中心


矿山自动化发展1


矿山自动化发展

矿山自动化国内外发展现状

国外：煤炭夕阳产业专注单机自动化研究

国内：全套进口集成模式案例：国投新集集团混合集成模式案例：神华神东集团



矿山自动化国内发展存在“误区”


建设误区与解决思路

误区之 1:装备竞争比参数

交换机 : 高端与进口服务器 : 从机架式 / 塔式到刀片机到小型机数据库 : 毫秒级实时数据库



选型思路 : 实用为上

交换机 : 千兆 / 工业级服务器 : 机架式主流服务器数据库 : 根据管控需要选型



误区之 2:无人值守基础差

低频次演示与常态化应用子系统存在手动控制环节子系统缺乏综合保护机制子系统缺乏应急处理措施

基础



解决思路 : 底层扎实

子系统需具备对外软硬件接口子系统各类保护需齐全完善子系统关键场合需可视化子系统需具备应急就地控制需与保障系统联动应急措施需完善……



误区之 3:原始堆积不处理

密密麻麻的专业数据 , 却没有一个有用的结论 ;



解决思路 : 数据增值

数据信息

综合自动化平台需具备信息分析能力



误区之 4:信息不出调度室

?



解决思路 : 信息发布

WEB发布井下文字发布终端语音发布终端交互式发布终端手持发布终端



矿山自动化国内发展“误区”

装备竞争比参数 --- 实用为上无人值守基础差 --- 底层扎实原始堆积不处理 --- 数据增值信息不出调度室 --- 信息发布……



国内煤矿已经到了数字化矿山阶段，并初步建立了智能矿山雏形

智能矿山空间测量数字化业务管理信息化

单系统自动化水泵、运输、通风、压风、安全监测

综合自动化数字化矿山+ 高速网

络+3DGI

S

+ 专家分析系统

从数字化走向智能

化数字化矿山

综合自动化

单机自动化

智能矿山



具备传感和执行机构具备可编程控制系统具有远程监测监控功能系统能够自动运行

单机自动化阶段关键特征



具备高速网络通道实现各自动化统数据融合具备一定的数据挖掘能力具备可建模的联动控制策略

综合自动化阶段关键特征



综合自动化、管理信息化、空间数字化三化数据融合在多维空间矿山实体的基础上动态嵌入与矿山安全、生产、经营相关的所有信息

基于三维模型分析各类综合信息信息内在联系具备基于 GIS的二维、三维或多维展示平台

数字化矿山阶段关键特征



在数字化矿山的基础上，运用人工智能技术、数据挖掘技术，编制若干可重复运行、决策指挥的决策分析系统

运用云计算、物联网等技术实现矿山的“物联化、互联化、智能化”

智能矿山阶段关键特征



智能矿山架构

各类子系统及单机智能控制设备

矿用高速网络

矿井数据中心

经营管理

业务分析

生产决策安全管理



人工调度模式

信息化运营调度

智能信息化调度平台


国家 5 大战略性新兴产业之一


智能调度平台

现场数据准确采集

智能决策分析运算


物联网感知技术2


物联网感知技术

物联网定义

物联网：物物相连的互联网第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基

础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进

行信息交换和通信；



1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网概念； 2005年 11月 17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ ITU）发布《 ITU 互联网报告 2005 ：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于 RFID 技术的物联网；

2009年 1月 28日， IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”概念；

2009年 8月，时任总理的温家宝在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用提出要求 ----“ 感知中国” , 物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”；

物联网简史



感知层：由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标

签、 RFID标签和读写器、摄像头、 GPS等感知终端；

网络层：由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云

计算平台等组成；

应用层：是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联

网的智能应用；

物联网三层架构



传感器技术RFID 无线射频技术嵌入式系统技术编码标准体系

物联网关键技术



感知矿山灾害风险：实现灾害的预警预报。感知矿山设备运行：实现预知预判预维修感知周围安全环境：实现主动式安全保障

例：掘井和回采的关系、设备故障在线诊断

感知矿山为调度指挥决策提供科学依据

感知矿山



物联设备编码标准设备内置智能接口有线无线覆盖网络

信息感知需要解决的问题



井下物流系统物联网井下应用



无源 / 有源 / 低频 / 高频 / 超高频射频卡应用

设备资产管理编码技术规范

井下便携式现场资产物联装备

设备资产生命周期业务管理系统

矿井资产管理系统物联网井下应用



振动 / 加速度监测分析设备部件智能定量诊断分析故障预警预报设备全寿命运行周期跟踪准确定位故障部位智能分析故障发生 / 发展和转移

正常运行

振动超限报警

振动超限报警

检修后正常运行

设备在线监测与故障实时诊断物联网井下应用



会议系统发展

电话会议 :听觉 (语音 )电视会议 : 视觉 (语音 + 图像 )仿真会议 :体验 (语音 + 图像 +

感觉 )



物联网技术解决信息末端采集问题，为矿山信息化提供信息来源。

物联网总结


云计算数据中心3


云计算数据中心

云是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。

云计算定义

单瓶煤气罐管道天然气



1983年，太阳电脑（ Sun Microsystems）提出“网络式电脑” 2006年 3月，亚马逊（ Amazon）推出弹性计算云服务。 2006年 8月 9日， Google首席执行官埃里克 · 施密特（ Eric Schmidt

）在搜索引擎大会（ SES San Jose 2006）首次提出“云计算”（ Cl

oud Computing）的概念 2007年 10月， Google 与 IBM开始在美国大学校园推广云计算的计划

2008年 1月 30日， Google宣布在台湾启动“云计算学术计划” 2008年 2月 1日， IBM宣布将在中国无锡太湖新城科教产业园为中国

的软件公司建立全球第一个云计算中心。

云计算简史



资源配置动态化需求服务自助化网络访问便捷化服务可计量化资源的虚拟化

移动电话个人电脑和笔记本电脑

企业电脑和服务器

PDA

云计算特征



云存储云安全云教育云游戏云会议云社交 ……

云调度

云计算应用云计算案例 :

腾讯 : 腾云百度 : 云计算中心 ( 阳泉 )

阿里巴巴：阿里云—飞天云 OS

奇虎 360：杀毒病毒库检测



云计算技术解决海量运算软件应用问题，为矿山信息化提供决策运算。

云计算总结



矿山数据在云端不怕丢失 , 不必备份 , 可以任意点的恢复 , 监控、空间、管理三大数据中心融

合

调度软件在云端智能决策，功能强大，层次更高，不必下载，自动升级

海量计算在云端在任何时间，任意地点，任何设备登录后就可查看调用各类综合信息

云调度特点



监控数据中心

云数据中心

空间数据中心

管理数据中心

云计算数据融合



PDA智能终端调度平台软件无线覆盖网络

无线终端应用



远程监控远程指挥远程诊断

无线终端应用



南桐矿业

天府矿业

松藻煤电

中梁山煤电煤业

永荣矿业

集团总部

云调度架构集团层面云计算中心



云计算总结


智能化决策中心4


依托物联网技术采集完整数据依托云计算进行海量运算采用 3DGIS技术手段结合各类专家分析模型智能形成决策

智能化决策中心

矿山智能决策中心

资源勘查

煤矿设计

建井施工

物资设备采购

生产系统运行

生产布置

搬家倒面

一通三防

洗选加工

煤炭运销



巷道透水淹没决策分析以巷道网络为基础，矿井水文地质条件为参数基于基础信息平台的矿井空间信息为承载框架基于多种算法实现对透水事故的淹没分析根据分析结果确定淹没范围、影响区域

透水淹没分析模拟



井下火灾模拟决策分析

井下火灾的数值模拟 , 通过科学的数值模拟与火灾现象展示，结合巷道网络计算科学的逃生路线，为应急救援提供参考；

火灾分析与模拟



矿井智能通风仿真分析

通过通风网络解算，实现通风网络的仿真模拟，反映通风现状，为通风网络改造与通风设施实施、通风网络优化调节、风机选型与调节、最大通风能力确定、阻力测定、通风事故定位提供工具，辅助安全生产管理。

通风在线解算分析



矿井管网模型决策分析矿井给排水管网数据采集、图形处理、信息查询建立基于三维可视化方法的管网分布模型在管网模型基础上进行给水网络分析实时进行网络自诊断，及时发现供水事故点在三维场景中定位，及时通知相关人员进行检修。

给排水管网分析



矿井供电网络决策分析

通过对供电系统图的逻辑分析，结合 3GIS的网络分析功能，实现机电事故定位以及影响范围的决策分析，辅助专家系统提出处理建议，从而辅助决策，提高供电系统突发故障的应变能力。

供电在线解算分析



救避灾路线分析

避灾导航路线模拟

通过对事故类型、事故发生地环境参数、预案分析，模拟矿井遇到水、火、冒顶等等综合各类事故，自动决策分析出最佳的逃生路线，实现有效避灾导航，提高应急救灾指挥的效率和突发事件应变能力。



本安矿山及重大危险源管理评估

本质安全矿山体系人 : 本质安全型人员机 : 本质安全型设备环 : 本质安全型环境管 : 本质安全型管理

安全隐患库

下井路线检查任务

隐患收集

隐患五定隐患处理隐患复查

井下地点

下载

超限

下载

漏检、空班脱岗报告

实时数据监测


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