智慧矿山解决方案

目录contents 智慧矿山概述 解决方案 ●概念定义●基本架构●发展历程●行业现状●未来趋势●建设目标 感知设备 应用案例 ●岩土类设备●环境类设备 ●安全生产监管平台●绿色矿山管理系统●智慧园区管理平台●尾矿库在线监测●地压在线监测 智慧矿山概述 1.1概念定义 智慧矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础，对矿山生产、职业健康与安全、技术支持与后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理。建设智慧矿山，最终实现安全矿山、无人矿山、高效矿山、清洁矿山的建设。 1.2基本架构 智慧技术支持与后勤保障系统 保障系统分为技术保障系统、管理和后勤保障系统。 包括智慧主要生产系统和智慧辅助生产系统。 矿山的职业健康与安全包含了环境、防火、防水、监测等多个方面，子系统众多包含如下子系统：智慧职业健康安全环境系统，智慧防灭火系统、智慧爆破监控系统、智慧洁净生产监控系统、智慧冲击地压监控系统、智慧人员监控系统，智慧通风系统、智慧水害监控系统、智慧视频监控系统，智慧应急救援系统，智慧污水处理系统等等。 智慧主要生产系统包括采煤工作面的智慧化和掘进工作面的智慧化，对于煤矿来讲，就是以无人值守采煤掘技术为代表的智慧综采工作面和无人掘进工作面。对于非煤矿山来讲，可能是以智慧爆破采矿为代表或者以自动机械采矿技术为代表的无人采矿工作面和无人掘进工作面系统。 智慧技术保障系统是指地、测、采、掘、机、运、通、调度、计划、设计等的信息化、智慧化系统等。智慧管理和后勤保障系统，智慧化的矿山管理后后勤保障系统，是指针对矿山的智慧化ERP系统、办公自动化系统、物流系统、生活管理、考勤系统等。 1.3发展历程 无人化阶段： “无人”是智慧矿山的最高形式。开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业，直到整座矿山无人作业。整个矿山的各个方面都在智慧机器人和智慧设备下操作完成。 智慧化阶段： 智慧系统能够主动的感知、自动分析、并能够正确快速地处理。大力推进矿业领域科技创新，加快建设数字化、智能化、自动化矿山，大力发展“互联网+矿业”。 数字化阶段： 采用自动化生产设备和信息化系统作为经营管理工具，实现数字化整合、数据共享。仍面临系统集成、信息融合等诸多问题。 机械化阶段： 大量采用机械设备进行矿产生产活动，机械化程度较高，但生产较粗放、资源浪费比较严重。 原始阶段： 人们主要通过手工和简单的工具稿刨、锨挖进行矿山的采掘活动，生产主要靠人力，效率极低——人采骡拉。 1.4行业现状 1.5未来趋势 5G技术 在工业现场存在大量移动设备和转动部件，对其检测或控制时采用有线网络就会受到限制或非常困难。而5G时代的到来，可以通过移动网络实现检测或遥控数据的传输，彻底解决了有线传输的困难问题，采矿控制进入无线时代。 VR技术 在智慧矿山中，VR虚拟现实技术可以通过在虚拟环境中的模拟实训，大幅降低在真实环境中操作的错误，从而提高安全水平以及应对安全事故的应急处置能力。 三维地图科技 三维地图科技、X射线衍射科技的利用、轨道系统自动化、重新设计挖掘机、仿真模拟器、环境友好型矿石开发技术、隧道掘进自动化等一系列的科技会给智慧矿山带来巨变。 1.6建设目标 解决方案 2.1方案综述 设计理念 一套系统 以监控设备、传感设备、网络设备 为基础形成的智慧矿山综合系统。 两大中心 三个平台 构建智慧数据中心和综合指挥中心。将各类数据进行采集、抽取清洗、加载后形成可用的信息在综合指挥中心供相关人中使用。 构建三维可视监管平台、安全生产监管平台、应急指挥监管平台，为生产计划、安全生产和应急救援提供助力。 2.1方案综述 以监控设备、传感设备、网络设备为基础形成智慧矿山的感知触角，为智慧矿山提供最基础、最真实的感知数据。 构建数据中心和综合指挥中心。将开采数据、财务数据、人员行为数据、监控数据、环境数据等形成专题类数据为数据分析提供基础支撑数据。 建设综合指挥中心为智慧矿山工作人员提供可视化监控大屏，可查看作业人员行为规划、作业车辆轨迹、危险源实时监控数据、异常数据报警等。 建设地上地下一体化三维矿山展示平台，以三维形态查看矿区地形、钻孔勘探、地层构造、煤层储量、开采情况等。 对全矿山实现全方位、无死角监控、对高危地区设置电子围栏、对作业人员作业行为监测等。行为异常可实现实时报警。 应急指挥管理平台根据应急预案可进行应急演练，当有事故发生进，结合三维模型和监控视频进行可视化抢救救援。 2.1方案综述 应用技术 三维模拟和虚拟现实 空间信息技术 借助虚拟现实、三维模拟和人工智能技术建立起来的矿床模型、采矿模拟、地下矿井仿真、井下围岩力场仿真等场景。 以测绘、遥感、全球定位导航技术、地理信息系统为基础的空间信息技术将实现矿山信息采集和处理的实时化、自动化、智能化。 智能采矿技术 云网融合技术 智慧矿山需要智能采矿技术理论的支持，包括无人采矿技术、井下勘探与物探技术、井下快速定位与自动导航技术、地下矿井人员定位技术、自动化指挥调度系统等。 射频识别、红外感应器、全球定位系统、三维激光扫描仪等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。 智能服务技术 数据挖掘技术 从海量数据中提取有用的知识，基于此建立决策支持和智能服务的专家系统，是实现智慧矿山的关键技术。 智慧矿山以严格规范的管理、先进的技术真正实现无人员失误、无机器故障、无系统缺陷、无管理漏洞(“四无”)的人、机、矿山和管理高度融合的矿山安全目标。 2.1方案综述 5G技术 2.1方案综述 优势特点 2.2应用系统 主要由传感感知系统、露天矿区系统、以及技术软件系统组成，可实现对矿山生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等过程的主动感知、自动分析以及快速处理。 2.2应用系统——传感感知系统 人员定位子系统 人员定位模块可实现对井下人员的实时跟踪和定位监测，使管理人员能够随时掌握井下人员的分布状况和运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。 当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。 系统功能 l实时位置显示l真实三维动态显示：井下人员显示、定位基站显示l定位：人员定位、基站定位l轨迹跟踪与回放：轨迹描绘、轨迹列表、历史轨迹 2.2应用系统——传感感知系统 环境监测子系统 根据矿山井下生产实际情况，主要安装CO、风速、温度和氧气传感器，设计选用的传感器均为矿用本质安全型、防爆型，多功能分站与人员定位多功能分站共用。 软件功能 l设备生成：将传感器模型生成预设，包含设备的基本信息：名称、编号、运行状态等。l设备位置显示：可以通过旋转和缩放场景，调整球体模型的显示状态。l设备数据获取：通过读取数据库的方式获取设备的数据，数据包含：当前数值、运行状态和采集时间。l设备信息列表：提供设备列表，显示设备相关信息。l设备数据显示与更新：设备数据定时更新，只更新设备的当前数据，更新时间间隔可以进行调节。 2.2应用系统——传感感知系统 技术特点： l专业性：针对金属非金属露天矿山高陡边坡稳定性监测设计，增设采动应力监测、爆破振动监测。 l复用性：针对临时性边坡监测，监测终端一体化组合拆卸，可回收重复使用。l适用性：适用矿山现场环境，监测终端太阳能供电，数据采集无线传输。 2.2应用系统——传感感知系统 2.2应用系统——传感感知系统 尾矿库监测子系统 尾矿库在线监测及预警系统，是综合传感器技术、遥感技术、电子技术、信息技术、通信技术、计算机技术、网络技术、等多学科手段进行自动监测及预警的系统。可以完成尾矿库监测信息的自动采集、存储、网络分发、预警显示等功能，实现信息化、实时化、网络化，使得尾矿库生产、安全管理人员，可以及时直观的掌握尾矿库安全参数的实际动态。 2.2应用系统——传感感知系统 2.2应用系统——传感感知系统 地压监测子系统 深部地压在线监测及预警系统，是综合传感器技术、电子技术、信息技术、通信技术、计算机技术、网络技术等多学科手段进行自动监测及预警的系统。可以完成深部地压监测信息的自动采集、存储、网络分发、预警显示等功能，实现信息化、实时化、网络化，可以及时直观的掌握井下深层地压安全参数的实际动态。 2.2应用系统——传感感知系统 2.2应用系统——传感感知系统 微震监测技术是利用岩体受力变形和破坏过程中产生的声波来监测工程岩体稳定性的技术方法。微震监测技术在三维实时监测和灾害时空预警等方面具有突出优势，近年来广泛应用于矿山地压灾害监测领域态。 2.2应用系统——传感感知系统 微震监测子系统 软件系统充分利用互联网+、大数据、云服务、深度学习、人工智能等技术，并配合微震专家组，为用户提供专业的数据分析服务，定期为业主发布开采安全诊断报告，指导矿山安全高效生产。 2.2应用系统——露天矿区系统 l系统自动分派工单，工单关联的矿用自卸车、挖机、铲车接收信息，确认后进入接单程序。 l每台挖机圈定工作范围，当矿用自卸车到达挖机装车范围内时，挖机司机手机会显示进入装车范围的车辆编号，卡车司机发出装车邀请，铲车司机进行确认，确认成功后进行装车，装车完成后，挖机确认完成。 l当满载车离开生产现场接近储煤场和排土场时，会经过一套车辆计数系统，对车辆进行拍照，打卡，过磅称重，数据传输到云平台数据库。 l称重传感器实时测量回传矿用自卸车装载量，实现采掘、运输以及堆场三方产能验证。 l当车辆出现异常时，系统后台会及时显示，然后通过车辆终端报警以及直接对讲方式告知司机，并指导司机操作。 2.2应用系统——露天矿区系统 系统综述 主要软件系统 2.2应用系统——露天矿区系统 系统功能 l在系统中嵌入矿区真实二维地图，对于矿区整体情况有大致了解；l同时可对二维地图进行电子围栏圈定，通过GPS定位系统实现矿车在地图上的实时位置显示；l可在二维地图上实现设备轨迹回放，为绩效考评保留依据；l在地图上圈定电子围栏，用以规范车辆管理，若车辆超出位置识别区域，则系统会自动报警；l合理规划车辆行驶路线，节省调度成本（车辆磨损和油量消耗）；l三维展现为卡调调度系统提供三维展示，能够看到矿车、电铲的位置信息，平台的信息。系统为三维GIS软件平台提供基础数据，三维GIS运用这些数据以动态的方式再现采场生产场景。三维展示场景的放大、缩小、漫游、全图等功能。 2.2应用系统——露天矿区系统 车辆管理子系统 2.2应用系统——露天矿区系统 系统功能 l车辆基本信息：明确车辆的工作类型、所属班组及对应班次，并与司机相互对应。l车辆基本状态：显示车辆的油耗情况，车速情况等。l车辆考勤：通过车辆打卡系统及人员打卡系统可体现车辆刷卡次数与刷卡时间。l车辆定位：结合二维卫星地图，三维模拟地图，将每个车辆的位置实时显示。l语音调度：支持双向对讲，司机或者监控中心有紧急情况可直接互相联系。l车辆汇总：车辆状态整体汇总，凸显可调度车辆、正在维修车辆和出现故障车辆。 2.2应用系统——露天矿区系统 车辆管理子系统——车辆计数 基本架构 应用流程 l在车辆关键路口，放置车辆计数设备。l车辆行驶到计数设备旁边→通过车辆内置RFID刷卡→读卡器接读取出车号信息传输给摄像机→摄像机拍照→语言播报→显示屏显示→将数据通过4G网络上传。l多层数据存储（内置SD卡存储，U盘存储，云平台数据存储，监控中心本地存储）保证数据的安全。l刷卡记录不可修改，保证技术安全准确。l刷卡时间后台加密设置，防止车辆短时间内多次刷卡。 2.2应用系统——露天矿区系统 车辆管理子系统——车辆称重 系统功能 l实时判断车辆的装载状态，空载，正在装载还是满载。l计算车辆的空载时间、装载时间和满载时间，优化调度时间，提高车辆运