数字化矿山交流

数字化矿山规划,中国煤炭科工集团常州研究院有限公司2014年,一、项目概述（现状、原则、标准、目标、范围、架构、效益分析）二、项目总体规划（传输平台、云计算中心、平台基础软硬件）三、安全生产运营管控应用规划四、煤矿企业经营管理应用规划,汇报提纲,一、项目概述二、项目总体规划三、安全生产运营管控应用规划四、煤矿企业经营管理应用规划,汇报提纲,一、项目概述,矿井自动化的现状及发展趋势,建设原则与标准,建设目标,覆盖范围,架构及内容,总体拓扑,应用场景,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,第一类（35%）,第二类（60%）,第三类（5%）,矿山自动化及信息化发展历程：,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,行业现状基本实现：安全生产环节数据基本覆盖固定岗位无人、移动岗位少人矿井三维可视化数据、视频、语音三网融合矿井管理流程信息化雏形决策分析智能化雏形,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,国内矿井自动化和信息化建设目前已经到了数字矿山阶段，并初步形成了智能矿山雏形。,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,越来越大的屏幕,却没有规划好显示内容,很多矿井大屏显示单个子系统界面（以工业电视为主），甚至平时关闭大屏幕。,误区之一:重视展示轻内容,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,误区之二:只堆积不处理,密密麻麻的专业数据,却没有一个有用的结论;,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,误区之三:有上传无下发,?,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,控制：接入大量子系统仍然人工调度,管理：展示海量专业数据却没有结论,存在普遍问题：,相对应的煤矿企业自动化及信息化运维管理规范和岗位设置标准缺乏。,矿井自动化的现状及发展趋势,一、项目概述,目前主要的数字化矿山建设软件平台一般有如下几种技术：国内平台软件+定制;常见组态软件+定制;国外平台软件+定制.,建设原则与标准,一、项目概述,围绕提升企业“三个水平”（管理水平、安全水平、自动化水平）、提高企业核心竞争力的目标进行建设，坚持“统一规划、分步实施”原则，坚持按“先进性、可靠性和可扩展性”设计原则,地方标准煤炭行业各专业相关的建设标准,原则：,标准：,建设目标,一、项目概述,全局目标:具体目标：实现矿井固定区域生产现场的“无人值守，有人巡视”移动区域生产现场的“少人值守、有人巡视”，达到管、控、监一体化及减员增效的目的，提升矿井安全与生产管理信息化和决策智能化水平。,覆盖范围,一、项目概述,地面,井下,工业广场,风井场地,主斜井,副斜井,中央变电所,井底避难硐室,等候室,检修联络巷,工作面及运输顺槽回风巷,掘进巷,车场,胶带机大巷和辅助运输大巷,井底煤仓,容量预留,排水泵房,架构及内容,一、项目概述,架构特点：1）整个平台根据生产控制和企业管理，分为了偏向于控制的运营管控平台和偏向于管理的经营管理平台，更符合煤矿的管理特点；2）生产过程中根据应用对象的不同，将管控平台以实际生产过程环节为纽带，划分成三大中心八大环节，平台兼顾集中与分布控制特点，改变了原有煤矿自动化常规子系统的设计及划分方法。3）工业环网按业务应用采用多环设计，包括控制、视频和安全三个完全硬件独立的环网，并采用了工业以太网和MCTP两种方案比较；4）采用控制和管理分开的两个云计算数据中心设计，包括存储移动灾备设计，所有的应用部署于私有云中，保障整个信息化应用平台的稳定和弹性扩展。,架构及内容,一、项目概述,总体拓扑,一、项目概述,效益分析,一、项目概述,通过本项目建设带来的效益：1、加强底层自动化和安全生产过程环节梳理，通过自动化技术和信息化管理，减少固定岗位人员，尤其井下固定岗位人员，加强专业移动运维人员和调度控制人员，实现人本安全，改善工人工作环境，提高工人工作效率；2、重点建设动目标运维管理，对专业移动运维人员和调度控制人员进行科学有效的动目标运维管理，为安全生产过程中的运维保障提供智能化管理手段。,效益分析,一、项目概述,减人分析,井下工人：按设计产量井下每日四班一个工作面核算。1、综采自动化工作面环节：减人岗位主要有刮板机、输送机、破碎机、采煤机、液压支架放架推架等操作工，增加顺槽机尾集控司机，同时维持原有的维护巡检人员，提高其维护巡检效率和水平，跟原先配置人员相比预计可减人30%以上；2、井下运输及生产辅助等环节：减人岗位主要有水泵房、变电所、胶带机、给煤机等固定场所岗位司机。将原有的各专业维护巡检人员合并形成专业化维检队伍，跟原先配置人员相比预计可减人60%以上；,效益分析,一、项目概述,减人分析,地面工人：按设计产量地面每日三班核算。地面运输及生产辅助控制环节：减人岗位主要有主斜井胶带、上仓胶带、变电站、压风机站、灌浆站、污水站、消防水泵房、锅炉房、地热泵房等固定场所岗位司机，将原有的各专业维护巡检人员合并形成专业化维检队伍，同时增加调度指挥控制中心人员，跟原先配置人员相比预计减人可达50%以上。,一、项目概述二、项目总体规划三、安全生产运营管控应用规划四、煤矿企业经营管理应用规划,汇报提纲,二.项目总体规划,构架内容及总体拓扑,网络传输平台规划,云计算数据中心规划,调控中心及中心机房规划,平台基础软件规划,二.项目总体规划,工业环网（采用工业以太环网架构）控制环网（主干万兆、隔爆兼本安型，传输自动化类实时数据）视频环网（主干万兆、隔爆兼本质型，传输IP视频）安全环网（主干千兆、本质安全型，传输安全类实时数据）管理网（采用商业网络，树形架构）网络安全（采用网闸加防火墙隔离）,传输平台,传输平台,二.项目总体规划,1.工业环网控制网,二.项目总体规划,传输平台,向工作面延伸支线采用本质安全型千兆工业交换机。,1.工业环网视频网,二.项目总体规划,传输平台,向工作面延伸支线采用本质安全型千兆工业交换机。,1.工业环网安全网,二.项目总体规划,传输平台,2.企业管理网平台,二.项目总体规划,传输平台,3.网络安全,二.项目总体规划,传输平台,二.项目总体规划,云计算数据中心,管控与管理层通过防火墙和网闸物理隔离，两个数据中心更加安全，各自独立运行，大大增加了整个数据中心的可靠性和可用性。DRS（分布式资源调度程序）自动根据应用分配主机。,Microsoft,Vmware,Citrix,方案规划,云计算数据中心,二.项目总体规划,云计算数据中心,拓扑图,二.项目总体规划,云计算数据中心,拓扑图,二.项目总体规划,云计算数据中心,优点,物理容灾物理硬件出现故障，实现零停机迁移虚拟机提升服务器使用率相同硬件能提高搭载虚机量提高300服务器使用率简化管理以主机为单位的保护管理主机：一次性安装，部署虚拟机：无代理配置自动继承的保护虚拟镜像即装即防即便裸机也能立即保护,二.项目总体规划,包括调度中心、控制中心、会议中心及中心机房。建立以调度中心为指挥平台、控制中心为煤矿生产各环节联合生产控制平台、会议中心为应急指挥决策平台的多维一体化安全生产调度，实现矿山安全生产过程的数字化综合调度指挥。,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,二.项目总体规划,调度及控制中心布置及功能区域划分（方案一）,调控中心及中心机房,调度及控制中心布置及功能区域划分（方案二）,集中控制区,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,中心机房建设内容：,机房装饰装修机房配电机房空调通风消防防雷接地动力环境监控,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,设计标准：大于等于国家B级,配电：采用双回路电源+柴油发电机，配备UPS后备电源在线不小于1小时。,综合布线：采用上走线方式。,二.项目总体规划,调控中心及中心机房,平台基础软件,二.项目总体规划,控制,管理,三维,与企业ERP及OA接口,二.项目总体规划,平台基础软件,平台采用数据采集、业务执行和业务监管共三层应用架构模式。建立统一的软件运行框架体系，实现管理应用软件的统一数据存储和统一认证登录。完成统一的数据采集和交互。与以下应用设计交互接口：（1）地测空间管理系统（2）煤炭运销管理系统（3）物资供应管理系统（4）设备资产管理系统（5）人力资源管理系统（6）财务管理系统,井上、下、内、外一体化建模,二.项目总体规划,平台基础软件,二.项目总体规划,平台基础软件,模拟下井、查询当前环境人员信息,设备属性查询和“穿透式”查询,顺槽皮带和工作面机电建模,给排水供液系统建模,二.项目总体规划,平台基础软件,安全监控集成表现,采掘进度管理,工作面二、三维联动,给排水系统表现,二.项目总体规划,软件平台,一、项目概述二、项目总体规划三、安全生产运营管控应用规划四、煤矿企业经营管理应用规划,汇报提纲,三.安全生产运营管控应用规划,综采工作面环节,地面控制中心设置综采工作面分控中心，面向采煤队，实现顺槽机尾现场控制中心的扩展，在地面实现远程集控。,控制中心,三.安全生产运营管控应用规划,主煤流运输环节,结合矿井环境监测、生产保障系统等辅助，实现煤炭生产、运输远程监测、综合调度与集中控制。,控制中心,三.安全生产运营管控应用规划,主煤流运输环节包括：1、胶带机集控2、产量监控3、选煤厂集控接入,控制中心,三.安全生产运营管控应用规划,主煤流运输环节,辅助运输环节,实现对辅助运输、通信、环境监测等专业的联合调度指挥集控。,控制中心,三.安全生产运营管控应用规划,辅助运输环节包括：1、物资管运2、胶轮车运输监控,根据环境监测，实现矿井通风的监测、综合调度及远程集控。,安全保障环节,控制中心,三.安全生产运营管控应用规划,该应用环节包括的部分：安全监测监控工业视频监控煤矿井下人员定位矿灯房信息化管理系统矿井综合信息发布粉尘综合防治火灾束管监测水文监测顶板压力监测通风机监测大型机电设备故障智能诊断分布式光纤测温紧急避险安防监控,生产辅助控制环节,实现涉及为煤矿生产实现辅助功能的自动化部分集中监测监控，如排水、压风、制氮、锅炉等系统。,控制中心,三.安全生产运营管控应用规划,该应用环节包括的部分：井下排水控制矿井水处理生活污水处理井下供水监控应急排水集控制氮站监控黄泥灌浆站监控压风制氮监控锅炉房集控,供配电环节,供配电环节在地面分控中心实现整个矿井供电网络、井上下变电所、中心机房、网络设备供电状态的远程监测监控，各级开关柜防越级跳闸，并对后备电源实现智能化管理。,控制中心,三.安全生产运营管控应用规划,动目标运维管理环节,以井下智能PDA为公共的终端应用平台，利用全覆盖的CDMA无线通讯网络传输，实现井上下移动岗位人员针对煤矿煤矿企业经营管理的综合应用.其主要包含的应用部分如下：隐患处理闭环管理煤矿井下人员违章监察菜单式巡检煤矿安全生产质量标准化信息化井下安全人员（瓦斯）巡检煤矿设备点检管理移动终端安全生产数据查询班组及岗位移动调度管理,调度中心,三.安全生产运营管控应用规划,本环节将调度通信（行政调度、生产调度、无线通信三合一）、IP广播系统融合为一体，形成有线/无线融合、井上井下一体化的综合通信联络。,调度中心,三.安全生产运营管控应用规划,调度通信环节,在数字化矿山平台基础上，通过专业模型和关键技术实现以下智能决策模块：1、基于二维的区域作业环境评估、生产效能评估（包括停机分析）、2、基于三维的危险源预控管理、通风仿真决策、火灾模拟分析、井下管网决策、供电网络分析、地质剖切分析、透水淹没决策、应急救灾。,决策中心,三.安全生产运营管控应用规划,决策中心,三.安全生产运营管控应用规划,决策中心,三.安全生产运营管控应用规划,避灾路线,火灾分析与模拟,通风在线解算分析,透水淹没分析模拟,决策中心,三.安全生产运营管控应用规划,地质地层、地表、巷道、钻孔、一体化综合展示,地质模型任意剖切分析,决策中心,三.安全生产运营管控应用规划,一、项目概述二、项目总体规划三、安全生产运营管控应用规划四、煤矿企业经营管理应用规划,汇报提纲,四.煤矿企业经营管理应用规划,煤矿企业经营管理主要为提升企业信息化管理水平服务，应用服务器部署于经营管理云计算数据中心，为各管理环节提供应用服务。,四.煤矿企业经营管理应用规划,生产调度管理系统,四.煤矿企业经营管理应用规划,生产成本管理系统,四.煤矿企业经营管理应用规划,生产衔接管理系统,四.煤矿企业经营管理应用规划,机电设备管理系统,机电设备管理系统主要实现设备采购计划管理，设备档案管理，设备的调拨、转移、报废、变动管理，运行及维修管理，统计报表，备品备件管理等一系列管理事务；提供设备台帐查询、设备卡片查询，设备管