煤矿智能化实施方案设计

1、贵州钰祥矿业集团投资有限公司水城县比德乡河坝煤矿矿山智能化建设实施方案O一九年六月二十五日矿山智能化建设实施方案一、智能化矿山建设简介“智能化矿山” 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。建立智能化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。二、智

2、能化矿山建设思路与目标（一）建设思路 河坝煤矿实施“全面启动，重点突破”的建设原则， “总体 规划、分步实施”，我矿智能化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能化矿山建设。（二）发展目标智能化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，力争在两年时间内， 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煤矿信息共享体系，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

3、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。三、智能化矿山建设实施方案根据实际情况，我矿制定了 “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系统接入智能化矿山管理平台，现有系统功能不能满足智能化矿 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。（）基础网络建设智能化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

4、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能化矿山建设的必备条件。我矿将采用当前先进的移动通讯技术, 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、 易于互联的矿用无线综合业务传输 平台， 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。（二）智能化矿山平台1. 整体架构智能化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

5、全共享和各种业务的无缝 集成，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、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

6、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. 智能化矿山管理平台智能化矿山建设需要有一个强大的管理平台

7、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

8、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。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。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

9、功能。3.122 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。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

10、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。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。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

11、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。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

12、。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。智能化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。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

13、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，我矿现试运行中，不再单独建设本质安全管理系统。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，实现从监测监控一信息汇集挖掘一分析诊断一预测预报一信息发布（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

14、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

15、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

16、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，是智能化矿山建设水平的重要表现之一。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

17、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

18、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 经营管理应用系统人力资源系统 人力资源

19、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。我矿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能化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。323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。我矿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

20、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。324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，并结合智能化矿山系统的平台优 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。我矿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 入智能化矿山平台，不再开发新的机电设备管理系统。成本控制管理成本控制管理以生产工序为依据， 通过成本预算、 汇集、 核 算和控制分析对生产过程的可控点进行有效管理， 实现生产经营 成本的可控和在控，达到增加经济效益的目的。我矿现有物资经营考核系统实现了材料成本的核算， 设备租 赁系统实现了设备成本的核算， 全面预算内部市场化系统部分实 现了人力成本的核算， 将物资经营考核系统与设备租赁系统的成 本核算数据引入全