煤矿智慧矿山实施具体方案.doc

智慧矿山建设实施具体方案一、智慧矿山建设背景“智慧矿山”的主要内容是把新一代信息技术充分运用在煤炭企业的管理和生产活动中，充分发掘和利用企业信息资源，实现生产安全可控乃至个性化的实时监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、决策支持等功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。建立智慧矿山既可以实现安全管理的数字化，为打造本质安全型矿井提供信息保障，也可以实现生产管理的精细化，为打造高产高效矿井提供决策手段。我省高度重视智慧矿山建设，为了规范智慧矿山的概念和内容，加快智慧矿山的建设力度，山东省政府山东省物联网产业发展规划纲要(2011-2015)（鲁政发2010114号）把智慧矿山建设列为物联网建设的重大示范工程之一，要求全面实施以物联网为基础的包括基础网络平台、矿山数据仓库、工业自动化系统、安全监测监控系统、地理信息系统和可视化平台、安全保障系统、生产技术管理系统、矿山ERP系统和基于生产环境、生产设备、生产人员互连的四维综合指挥调度系统数字矿山示范建设。二、“智慧矿山”发展现状目前，中国有不少矿山企业都加大了信息化建设的投入，为打造智慧矿山而努力，但矿山是一个以资源为开发对象的离散生产系统，主要作业处于地表深处，地质条件复杂，环境恶劣，瓦斯、粉尘、水害、顶底板事故、火灾隐患难以探测和辨识，大型事故时有发生。中国矿山在矿山勘察、规划、设计、生产、管理、全过程监控等信息化领域与发达采矿国家的差距越来越大，中国矿山既没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发和利用，更没有形成系统性能稳定、信息资源充足的矿山信息基础设施，智慧矿山建设任重道远。鲁中集团拥有煤炭储量2亿多吨，精煤洗选能力80万吨，拥有总固定资产13亿元，企业员工5408人的现代化企业集团。2009年改制、2010年组建集团公司来,为促进矿山信息化建设,提高现代企业管理水平,新查庄公司相继建成了以矿区计算机局域网络为基础平台,安全生产监测监控系统和经营管理系统等为核心骨干系统的企业信息化管理系统,初步形成了企业内部信息网络。目前，新查庄公司已经建成了覆盖全矿的网络体系，在安全生产方面，2008年已经建设应用了安全监测监控系统（主要包括采掘工作及井下主要作业场所的瓦斯、粉尘、温度、CO等的监测和超限断电控制的报警）、综合自动化系统、井下人员定位系统、无线通讯系统等。在经营管理方面，应用建设了物资经营考核管理系统、设备租赁系统、人力资源系统、全面预算系统、财务管理系统、运销管理系统、安全闭环管控信息系统、协同办公系统、全面预算内部市场化管理系统、医疗保险、工伤保险、养老保险、职工医疗健康卫生管理系统、视频会议系统等。（一）发展现状1、监测监控系统（1）安全监测监控系统使用的是淄博瑞安特有限责任公司研制生产的安全生产监测监控系统，该系统自2007年10月完成升级，矿井所有采掘作业地点、采区回风巷、主回风巷、煤仓上部、提风机房等岗点均按要求装备了各类监测传感器。可以实时监测矿井生产环境中的各类环境参数，对所有采煤工作面机组、皮带的运行状态进行在线监测，实时统计各个采煤机组、刮板运输机、皮带等机电设备的当班开机累计时间。井下主煤流系统中的煤仓全部安装了煤仓煤位传感器，主煤流系统中的皮带运输机全部安装了设备开停监测，管理人员在生产技术部（调度）就可以全面了解掌控各煤仓煤位状况，皮带开停状态。（2）人员定位系统新查庄公司人员定位系统使用的是常州天地科技有限责任公司研制生产的KJ69J型人员定位管理系统。该系统2009年1月开始安装，6月系统投入试运行，2010年4月1日系统通过集团公司验收正式投入运行。入井人员均配备了人员定位标识卡，并实行无定位卡严禁下井制度。在各个人员出入井口、重点区域入口、井下主要巷道等地点均安装了人员定位分站，共安装人员定位分站15台，接收器65个, 实现了对矿井入井人数的实时监测统计及人员活动轨迹历史记录的查询。 （3）井下语音广播系统该系统由济南新云鹏科技有限公司研制生产，语音广播网络主音箱型号：KXY-127-IP型、语音广播副音箱型号：KXYB-127型。2010年5月份投入运行。根据现场实际需要，在所有井下大巷主要车场均安装了语音广播系统音箱。共计安装防爆音箱23台。可以定时定点循环播放语音及音乐音频文件，对井下所有安装扩音系统的地点实现一对一、一对多的广播、喊话。2.自动化控制系统 目前主要监控和自动远程控制-250主排水泵房监控系统、-350水平排水泵房，-550远程泵房，35KV变电所、6KV配电室，北风井、矿内压风机房远程自动化控制，3400采区、81000采区、7900采区皮带运输线集中控制系统、主副井提升机监控系统大屏幕显示系统和工业电视系统等。3.生产监控系统矿主要生产岗点均安装了工业摄像监控，共计安装摄像机15台，所有监控图像数据均同步传输至生产技术部（调度），方便了生产调度对现场的管理掌控。4.无线通讯系统我公司于2008年安装使用了杭州北辰有限公司生产的KT23矿用无线通讯系统，主交换平台采用中兴通信生产的ZXPCS-ES3000企业无线通信系统，下挂3个矿用基站控制器。其中地面基站控制器1台，井下基站控制器2台，基站控制器共带有45个基站。无线通讯系统可满足煤矿井下生产指挥调度及通信的需求，为煤矿企业提供更好的数据通信服务。5.调度通讯系统新查庄公司生产调度通讯系统更换新型设备于2010年10月安装完毕。设备选型为江西联创科技设备有限公司提供的DDK-6M数字调度交换系统，其设计容量为256门，实际在用110门，已做到一机一号。调度台有四部专接电话，可随时接听井下电话、地面行政电话和无线通讯小灵通电话。目前该系统运行稳定，安全可靠。三、智慧矿山建设思路与目标（一）建设思路肥矿集团实施“全面启动，重点突破”的建设原则，“总体规划、分步实施”，把梁宝寺公司作为智慧矿山建设的试点单位。我公司智慧矿山建设按照集团公司统一安排，分阶段分步骤逐步完成智慧矿山建设。（二）发展目标智慧矿山是建立在矿山数字化基础之上，能够完成矿山企业所有信息的精准适时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务的数字化智慧体。根据集团公司的统一部署，力争在“十二五”期间，建立矿山信息采集、处理和服务的交换共享机制,构建以信息平台为核心的集团公司信息共享体系,逐步形成覆盖整个矿区、协调统一的有线和无线网络，能够提供移动的、智能的生产管理和安全监控信息。建立安全生产经营于一体综合管理平台和办公平台，实现智能化管理。以便集团公司领导能够及时、全面、准确地了解和掌握相关单位的安全生产状况，实时掌握生产现场数据，实现对生产一线的实时掌控，有效地做出决策，杜绝重大事故的发生。智慧矿山系统的建设，整合所属单位安全生产的相关数据，建设统一的安全生产管理综合数据库，有效提高安全生产管理能力，提高安全生产管理整体水平。四、智慧矿山建设实施方案根据实际情况，我公司制定了“总体规划、分步实施”的策略，按照规划策略，充分利用现有系统资源，把现有生产系统与ERP系统接入智慧矿山管理平台，现有系统功能不能满足智慧矿山建设要求的，进行软件升级和功能扩充，确实无法实现的，开发建设新系统。（一）基础网络建设智慧矿山建设要求所有信息包括实时数据、多媒体数据和管理数据可以通过网络进行准时、可靠、安全的传输，必要的数据还要求保证时钟同步，因此建设高效、可靠、完备、多业务、可管控的基础网络平台是智慧矿山建设的必备条件。我公司将采用当前先进的第三代（3G）移动通讯技术(CDMA2000/TD-SCDMA/WCDMA),构建覆盖企业自有区域，汇井上井下于一体，融语音、数据、视频等多业务于一体，高可靠、可移动、方便扩展、易于互联的矿用3G无线综合业务传输平台。3G综合业务传输平台的建成，可实现矿山安全生产检测、管理调度、办公等应用的全面移动化。集团公司省内矿区范围内的3G综合业务传输平台由集团公司统一规划，拟在集团公司总部设置一套核心网，将鲁西南新区三对矿井和肥城老区各矿井接入，在集团公司本部和每个生产矿井地面建设一个接入宏基站，覆盖范围25公里，井下采用防爆微基站，根据实际需要进行网络覆盖。但该方案没有备用冗余设备和专有线路，安全性和可靠性得不到有效保障。具体采用何种方案搭建3G综合业务传输平台视集团公司统一安排。（二）智慧矿山平台1. 整体架构智慧矿山平台以地理信息系统平台和矿山数字化平台为基础，由数据采集和传输网络层、信息展现层、数据储存层（数据库）、系统配置层（DBA）、核心应用层、数据挖掘层、决策指挥层和WEB操作层构成，实现信息的完全共享和各种业务的无缝集成，系统结构见图，可简单描述如下：（1）数据采集和传输网络层：该层主要包括服务器、交换机、路由器、线路和采集设备等网络设施建设。（2）信息展现层：主要包括图形工作站、大屏幕、电视墙、视频会议、投影设备、喷绘设备、3G智能终端等相关设施建设、基于GIS的综合查询和基于门户网站建设的WEB应用。（3）数据储存层（数据库）：从逻辑上把数据库划分为静态数据库、实时数据库和多媒体数据库，实现分布式管理，其中静态数据库存放普通数据和静态文档，实时数据库存放监测监控的实时数据，多媒体数据库存放工业电视系统和通讯系统的视频片段和音频片段。（4）系统配置层（DBA）：主要功能是数据库结构定制、角色和用户设置、流程定制、WEB发布管理、综合管理界面设置、系统间联动设置、编码管理、报表格式定义等。（5）核心应用层：主要包括矿山数字化平台、生产技术管理系统、安全管理系统、生产信息综合查询系统。（6）数据挖掘层：主要包括安全检查、质量检查、查询结果的导入导出等，该层主要用于信息的挖掘、分类和汇总。（7）决策指挥层：主要包括效益分析、计划制定和调整、工程进度控制、生产和安全隐患的集体会诊、可视化指挥调度等。（8）WEB操作层：通过DBA 的WEB发布设置，实现Internet上的远程操作和信息管理。2. 智慧矿山管理平台智慧矿山建设需要有一个强大的管理平台做支撑，以满足技术的发展和需求变化的需要。管理平台实现数据库定制、数据编辑界面定制、基础数据管理、人员信息维护、权限管理、WEB界面定制、数据导入导出、报表定制、流程管理、系统接口管理等功能。3. 核心应用系统3.1 安全生产应用系统3.1.1 三维矿山地理信息系统三维矿山地理信息系统(MGIS)是以计算机为基础,应用测量、摄影测量与遥感等技术采集信息,并通过机械制图和图像处理等手段,紧密结合矿山的空间与资源特征构建起来的一种信息系统，不仅具有地理信息系统的通用管理功能和空间分析功能，而且具有一般CAD软件的强大绘图能力和辅助设计能力，同时具有强大的三维可视化功能和矢量图形组态功能。对于指导矿山的规划、日常生产、管理、环境监测以及安全预警等各方面有重要作用。三维矿山地理信息系统按照集团公司科技信息中心统一部署今年将在我公司进行开发。3.1.2 生产技术管理系统集成地测地理信息系统、采矿协同设计系统、智能化矿井通风系统、输配电地理信息系统等大型专业功能，使资源各专业完全共享，为矿山的勘探、设计、生产、管理和决策提供一个强大、统一的可视化信息系统，实现各专业之间的动态联动。3.1.2.1 地测地理信息系统地测系统是整个矿山地理信息系统的基础，可以为整个采矿设计、安全高效开采提供地质保障的基础平台，实现地测相关台帐的录入与处理、图形的录入与处理、各种矿图的自动生成和编辑、三维建摸与可视化、属性管理、储量评价、地质分析和地质报告修编等200余项功能。3.1.2.2 采矿协同设计系统采掘设计是煤矿建设不可缺少的一项重要内容，必须开发一套采掘设计系统并且与地测系统联动。采矿协同设计系统实现对采区巷道、车场线路、交叉点、巷道断面、硐室、主运输皮带、地面设施保安煤柱、井巷工程、断层保护煤柱、提升绞车、运人系统、压风系统、排水防尘系统、支架等的（选型）设计。3.1.2.3 智能化矿井通防系统提供一套系统理论完善、算法先进、高智能的可视化通防系统并且实现与地测、采掘、运输、监测监控等系统联动运行，在设计或改造通风系统时，可绘制通风系统图、通风网络图和通风系统立体示意图，风机选型与调节、自然分风、按需分风的解算，最优设计与改造，最优调节与控制，风网管理，风机管理，通风报表，故障诊断、灾变处理、实现按需供风等，可与瓦斯监测系统进行无缝集成。3.1.2.4 输配电地理信息系统该系统应是一套无缝集成输配电CAD、输配电GIS两大功能，集绘图、计算、管理、优化、统计于一体，可以同时完成设备参数库的建立、供电系统图的绘制、数据调用、标注、修改、储存、输出，故障电流计算、继电保护装置整定计算，电网数据的可视化管理的供电系统，可以计算双回路和多级复杂电网。3.1.2.5 综合管网管理系统包括给排水管网、压风管网、注浆管网、防尘管网、瓦斯抽放管网、通讯线网等的设计和管理，系统可以建立各种设备、管件和各种设施等参数库并进行增添、修改、查询、统计、修改；并在此基础上可以绘制地面地下各种管网布置图并进行属性管理。可进行平差计算和设备选型计算，也可根据系统图和数据库自动进行复杂管网平差计算、设备工况计算、管道和管件选型计算、设备管道统计计算、设备选型计算等；并能够进行图文双向查询。以上生产技术管理系统按照集团公司统一规划进行开发。3.1.3 矿山灾害预警灾害预警是实现本质安全的重要内容，根据各种二维、三维地理信息系统（瓦斯地质模型、水文地质模型、地应力地质模型、地温分布模型）和各种监测信息，利用系统提供的数学、力学模型自动进行动态参数预测和异常叠置分析，再结合各种灾害发生的条件和规律，进行灾害预警。就可以进行灾害预警。3.1.4 矿山事故仿真利用三维建模引擎和仿真技术，有效模拟各种矿山地质灾害和生产事故，可为灾害防治、应急预案编制、安全教育、应急培训和应急指挥提供强大的技术支持。智慧矿山系统可实现火灾事故、水灾事故、瓦斯爆炸事故、煤突出事故、冒顶透水事故、跑车事故等的仿真模拟。矿山事故仿真系统暂时不予建设。3.1.5 本质安全管理系统安全管理系统包括隐患闭环管理、走动式管理、安全评价、动态检查与整改、安全事故管理、三违管理、工伤管理等，能对来自不同信息源的信息进行管理分析，对各种隐患进行排查，并结合生产系统进行整改，使得整个矿山生产在本质安全性下按计划的进行，实现远程管理、移动办公，对生产现场安全信息的快速反馈、动态跟踪与闭环控制，提高对企业整体安全管理工作的监控能力。安全闭环管控信息系统已经在集团公司进行推广，我公司现试运行中，不再单独建设本质安全管理系统。3.1.6 三维监测监控展现平台三维监测监控展现平台以四维地理信息系统为基础，通过地面地下的传感器网络、RFID网络、视频监控网络、无线通讯和工业自动化网络等新技术在采矿行业的深层应用，实现从监测监控信息汇集挖掘分析诊断预测预报信息发布（通过计算机屏幕和手机短信）决策支持的闭环运行。三维监测监控展现平台的主要内容包括：开发矿山三维物联网浏览器、工业现场三维组态软件及实时数据交换平台中间件开发，提供三维工业虚拟现场的组件接口，制定面向协议融合的软件结构、数据格式、存储转发机制、数据接口、路径选择等技术规范，实现智能传感器采集数据的跨协议传输，集成井上下通讯系统；安全监测系统；人员定位管理系统；压风自救系统；供水施救系统；应急救生系统；主运输监测监控系统（主皮带监测监控、井下信集闭系统）；主副井提升监测监控系统（主井提升监测监控、副井提升监测）；排水监测监控系统（中央泵房、采区泵房监测监控系统）；输配电监测监控系统（地面变电站监测监控、中央变电所监测监控、采区变电所监控）；水处理监测监控系统（矿井水处理监测监控、生活水处理监测监控）；通防监测监控系统（束管监测、瓦斯源监测、通风机房、压风机房监测监控系统）；瓦斯抽采监控系统；地面生产监测监控系统（选煤厂、装车系统、地面运输监测监控系统、称重系统、供热站监测监控、锅炉房监测监控）；工业电视系统；综采工作面设备监测系统；矿压在线监测系统；水文监测系统；产量监测系统等等。系统不仅可以实现实时数据的图形显示、报表查询、声光报警、快速定位，更重要的是可以通过虚拟现实技术，实现对监控信息的真三维模拟，实现所见所得；既可以分层、分窗口显示，也可以实现所有信息的叠加和全局漫游，达到井上下的通明管理，使人们对着计算机屏幕，就如身临其境，为正常生产和应急指挥提供可视化支持。该系统可以实现矿山所有内容的透明管理和三维实时动画展现，看到每个监测系统的各种安全环境参数，人员、设备具体空间位置、状态等信息，是智慧矿山建设水平的重要表现之一。 3.1.7 综合调度指挥系统生产调度是煤矿安全生产的综合性管理工作，与经营管理和生产技术管理联系密切,需求信息量大，要求及时。综合调度指挥系统的主要目标就是采用计算机来实现生产调度管理中的各项业务功能，通过网络通信和数据共享完成生产调度管理的业务流程和处理；通过对日常生产的产量、进尺、运量、销售销、市场需求量、矿内站台库存量、煤质参数等及生产计划的完成情况的掌握，对生产、销售数据进行统计、分析和处理，对生产动态和生产趋势的掌握，以及发生重大生产事故时紧急调度处理，保证煤炭生产能够正常合理地不间断地进行。综合调度指挥系统可实现地理信息查询、预警信息发布、综合信息查询、日常调度管理、应急指挥、应急预案管理和应急预案快速启动等功能。利用该系统可实现把在C/S平台上建立的二维和三维地理信息系统自动转化为WEB地理信息系统，通过浏览器在B/S结构上实现了面向位置的生产、安全、管理等信息的查询、审核和分析，通过短消息平台、广播系统和声光设备进行信息的定期预报、超前预警和快速报警以及应急系统的快速反应和动态联动，可以通过实时三维模型查询各种地理信息、地质信息、设备信息、工程信息和生产信息，集中显示监测监控系统、运输提升系统、防排水系统、工业电视系统、人员定位系统的实际状态、以及移动设备和人员的位置，也可以显示避灾线路和救灾线路，可以进行人员和设备的跟踪和井上下漫游，结合井上下通讯系统，实现基于虚拟现实的三维指挥调度、应急指挥和应急预案快速启动。生产调度是矿山生产的指挥中心，是保证各项工序按计划进行的神经中枢，综合调度指挥系统以项目管理为主线，以生产技术管理核心，以调度控制为手段，以实测数据为成果，能够很好的融合安全管理中的监测、检查、诊断、评价、预警、预报、防治、快速响应、应急联动和决策指挥全过程，它是矿山本质安全保障体系的核心。3.2 经营管理应用系统3.2.1 人力资源系统人力资源管理通过数据的统一收集整理，实现数据的规范性与共享性，使原来分散的人力资源信息得以整合并共享。主要包括：组织机构管理、员工基本信息管理、日常考勤管理、劳动合同管理、安全培训管理、绩效考核管理、薪资管理等。我公司现使用的人力资源管理为宏景世纪开发，需要通过平台接口将数据提取至智慧矿山管理平台进行整合并共享，不需再单独开发人力资源系统。3.2.3 物资供应管理系统物资供应管理系统实现企业物资供应和物流业务的规范化、信息化管理，包括计划管理 、比价管理、合同管理、采购管理、库存管理、资金管理、查询统计等功能。我公司现有物资经营考核系统实现了部分物资供应管理系统的功能，但在计划管理 、比价管理、合同管理、采购管理等方面尚有不足，因山能集团有可能统一开发物资供应管理系统，故暂时不予开发新系统，待山能集团和集团公司统一安排再定。3.2.4 机电设备管理系统机电设备管理系统实现设备与备件采购管理、档案管理、现场管理、维修管理、供电管理、特种设备管理、配件管理、备件管理等相互关联的工作模块，并结合智慧矿山系统的平台优势，将机电设备管理系统的设备参数数据（包括性能、状况、位置等）在煤矿GIS平台上进行数据共享，充分发挥设备使用效率，形成一个涵盖从企业设备管理部门区队现场整个矿机电设备管理工作和管理要素的信息管理平台。我公司现有设备租赁系统实现了机电设备管理系统的绝大部分功能，原则上只需对现有系统进行功能扩充，通过接口程序连入智慧矿山平台，不再开发新的机电设备管理系统。3