河南理工大学矿山信息化

回风巷：回风风流所经过的巷道叫回风巷回风巷：回风风流所经过的巷道叫回风巷。盲巷：凡长度超过6M而又不通风或通风不良的独头巷道，统称为盲巷。分区通风(并联通风)：采区或采掘工作面的回风流直接进入回风巷而不再进入其它采掘工作面或用风地点的通风系统。串联通风采掘工作面或硐室的回风再进入其它采掘工作面或硐室的通风方式，称为串联通中国煤炭资源分布中国的煤炭资源较为丰富，目前煤炭储量居世界第一位。全国现已探明的保有煤炭储量为10000亿吨。主要分布在华北、西北地区，以新疆、内蒙古、山西、陕西等省区的储量最为矿井通风系统(P56)矿井通风的重要性：“一通三防”是煤矿安全生产中的重中之重。“一通三防”中的“一通”就是指“矿井通风”，“三防”系指“防瓦斯、防尘、防自燃发火”。煤矿安全生产“十二字方针”通风。有效的矿井通风是煤矿安全生产的最基本保证。矿井通风的任务：①供给井下人员足够的空气，满足人员呼吸的需要；②稀释和排出各种有毒有害气体和矿尘；③调节气候条件，给作业人员一个舒适的环境，以提高工作效率。专业术语通风控制设施的总称。矿井通风方式：是指矿井进风井与回风井的布置方式。分中央式、对角式、区域式、混合式风巷：进风风流所经过的巷道叫进风巷。通风。扩散通风利用空气的自然扩散运动而对掘进工作面或硐室进行通风的方法叫扩散通风。独立风流从主要进风巷分出的，经过爆炸材料库或充电硐室后再进入主要回风巷的风流。上行通风风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式。下行通风风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式。局部通风利用局部通风机或主要通风机产生的风压对局部地点进行通风的方法。循环风局部通风机的回风，部分或全部再进入同一部局部通风机的进风风流中。路线结构形式叫通风网路。风、排水、供电等各种井巷硐室工程(如中央变电所，中泵房等)。主要运输大巷、井底车场及绕道等。开拓方式：井下空气成分：新鲜空气(新风)污浊空气(乏风)井下空气的主要成分：氧气和氮气当浓度小于17％时，呼吸困难、心跳加快，当浓度小于15％时，无力进行劳动，当浓度小《规程》规定工作面进风流中>=20％，意味着氧气浓度的减少，可引起缺氧窒息。甲烷，对空气的相对密度为0.55，难溶于水。一定浓度并遇到高温(650－750℃)时能引起爆《煤矿安全规程》规定：在采掘工作面进风流的瓦斯浓度不得超过0.5％，在采掘工作面和采区的回风流中，瓦斯浓度不得超过1％，在矿井和一翼的总回风流中，瓦斯浓度不得稀释矿内有害气体的措施4242稀释它们所需的风量最大，所以它们是确定矿井风量和工作面风量的主要依据。②抽放瓦斯、煤体注入石灰水以减少H2S和SO2、防止煤炭自燃、采取综合防尘措施等。洒水等措施外，必须等炮烟吹散后方可进入掘进工作面。带自救器。采区通风系统的基本要求:区通风。2.回采和掘进工作面都应独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。3.有突出危险的煤层，回采工作面严禁采用下行通风。冒落区。5.采空区须及时封闭。6.倾斜运输巷道中，不应设置风门。7.掘进巷道与其它巷道贯通前，通风部门必须预先做好调整通风系统的准备工作，贯通后须立即调整系统，防止瓦斯积聚，待风流稳定后，才可恢复工作。8.为了便于在火灾时控制风流、扑灭火灾和防止烟气中毒事故，采区内应选择适宜地点预设反风门或防火门。的总称。有时也单指甲烷CH4。烟煤和无烟煤时期形成甲烷，大部分被保留在煤层中。它有很强的扩散性，在一定的浓度范围内可以燃烧或可以爆炸。7%时，人会死亡。因为此时氧含量只有9%。⑥瓦斯爆炸的条件：(1)一定浓度的瓦斯(5%—16%)(2)高温火源的存在(650℃—750℃) (3)充足的氧气(≥12%)排放瓦斯的原则、职责及基本要求②职责：⑴指挥的职责；⑵撤人的职责；⑶警戒有职责。③基本要求：b风流混合处，经常检查瓦斯度；e、排放瓦斯后，经检查证实，整个独头巷道内风流中的瓦斯浓度不超过1％，氧气浓度不部通风机的正常通风。关于瓦斯的防治：瓦斯防治经验五十条：一是高投入(有3条)。提出治理瓦斯要提取吨煤15元的专项资金，用于CH4专项治理。质专门人才，如何加强干部工人培训等三是严管理(14条)。包括制定防治规划，现场管理(0.8%断电)瓦超限就是事故和干部跟四是强技术(23条)。包括采用先进设备、先进技术以及先进的管理经验。够控制。1、避险系统(P67-72)充：矿井通信系统的作用是：(3)日常生产调度通信联络等。(4)矿井救灾通信系统主要用于灾后救援。技术及装备要求：(1)矿井通信系统应符合有关标准要求，取得矿用产品安全标志准用证的信号必须是本质安全型信号。用于煤矿井下的电话必须是矿用本质安全型防爆电话。 (3)煤矿必须装备矿用调度通信系统。(4)必须设有直通矿调度室的调度电话。(5)积极煤矿井下避难所安全实用、救生、人性化。避难所设置相结合)3、避难所额定人数(满足服务区内同时工作的最多人员；5%富裕系数)4、设置地点(无异常应力、顶板完整、支护完好；前后20m范围应用不燃性材料支护，符合安全出口的相应要求；存放在巷道中的可移动式救生舱)5、有清晰、醒目的标示6、矿井避灾路线图中应明确标注避难所位置、规格、种类7、井巷中应有避难所方位的明显指示8、简明、易懂的使用说明和操作步骤9、建立相应的维护、管理制度10、安全培训和定期演练煤矿井下是一个特殊的工作环境，有易燃易爆可燃性气体和腐蚀性气体，潮湿、淋水、矿尘大、电网电压波动大、电磁干扰严重、空间狭小、监控距离远。因此，矿井监控系统不同于一般工业监控系统，矿井监控系统同一般工业监控系统相比具有如下特点：(1)电气防爆。矿井监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性环境的煤矿井下。因此，矿井监控系统的设备必须是防爆型电气设备，并且不同于化工、石油等爆炸性环境中的工厂用防统成本宜采用树形结构。(4)监控对象变化缓慢。矿井监控系统的监控对象主要为缓变量，因此，在同样监控容量下，对系统的传输速率要求不高。(5)电网电压波动大，电磁干扰严扰严重。(6)工作环境恶劣。煤矿井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外，还有硫化宜采用远程供电。2、我国矿山企业信息化建设的特点(1)侧重硬件基础建设。网络建设、机房、调度中心建设投入较大，为企业信息化的发展构逐步形成。3、矿山企业信息化建设存在的主要问题：(1)信息化建设缺乏系统的整体规划，功能单一、各系统数据各自独立、互不共享，利用集成更难，成本更高。(4)多数系统平台功能不完善，没有应用最新信息技术，如：安全与生产系统集成、三维可视化、远程网络平台等。(5)缺乏信息系统管理制度，多数系统因没有制度管理而无人维护，处于瘫痪状况，甚至许多矿井的系统验收后，就再也没有使用。4、矿山信息化现状：(1)空间基础信息不足：矿山资源复杂性、地质勘探程度、手段的限制、矿床资源与地质环境固有的不确定性等，导致可获得并利用的地质矿产资源信息不足，尤其是数字化、可视化的空间基础信息所占比例相当低。(2)信息孤岛现象严重：缺乏矿山空间数据集成与共享环境，导致包括地质、测量、传感在内的各类矿山静别管理、相互孤立。造成信息重复、浪费，效率低下。第3章煤矿管理软件项目实例1、煤矿自动化、信息化系统建设：进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析及生产状态的实时评估。系统原则：实时性原则、可靠性原则、开放性原则、实用性原则、先进性原则、软件资源丰富性原则、易操作性原则互联性和可扩展性原则、经济性原则与井下子系统通过标准的数据交换方式(如OPC等)进行数据通信与采集，并对数据进行系统、生产监测监控子系统自动控制技术，由监控系统(如：安全生产监控系统)、生产经营管理、管理决策、办公自。使用数字化、集成化、网络化、自动化的生产和管理设备，实现对主要生产设备工况的实时在线监测,提高设备正常率和开机率；将工作面的相关信息及时传输到地面,并通过计算机网络实现共享,达到生产管理的信息化。一、数字矿山框架制技术等，对矿山安全、生产、经营与管理的各个环节进行网络化、集成化、模型化、数字化、可视化和科学化管理。数字矿山的概念都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。数字矿山就是一个矿山范围内的以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的信息的总称。数字矿山的任务和核心“DM的核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。”数字矿山应该具有6项基本特征:(1)以高速企业网为“路网”；(2)以采矿CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)仿真(CS)、科学计算(SC)与可视化(VS)为“车辆”；(3)以矿业数据和矿业应用模型为“货物”；(4)以真三维地学模拟3DGM和数据挖掘为“包装”；(5)以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保数字矿山功能内涵加工和经营管理等数据(包括图、文、数字数据)，实现全方位的存储、管理和必要的传输，并能够根据数据的性质和需要提供各种必要的表述形式，如查询、制表，形成地图和二维、自动化调度、最佳设备更新寿命的优化等。基于GPS的露天矿计算机调度系统。④实现生产工艺的自动化。如选厂工艺流程自动控制；单台设备的数据采集、处理和相关控制；设备远程操作(也称无人驾驶)；全自动机器人矿样化验室等。P主层次)P)数字化矿山关键技术攻关内容以功能划分的十大子系统：计算机化设计系统6、自动调度系统7、矿区地理信息系统8、选厂数字监控系统9、管理及办公系统10、决策支持系统。P-1177个)数字矿山建设层次导致没有形成符合本企业实际的软件体系。各个矿山之间，甚至矿务局内部之间数据格式不一，无法共享信息。数字矿山的意义(1)提高劳动生产率，降低成本，使自己在市场不景气的情况下仍处于竞争优势地位。(3)寻求更经济的开采贫矿和深部矿床的有效途径。(2)使矿工远离高地温、岩操作环境，彻底改善矿工的安全和健康状况，实现采矿办公室化。数字矿山的理论基础：(1)系统工程学和信息工程学。数据库的构建，来自不同数据源和信息平台的信息系统的集成，系统标准制定等。(2)数字地质学及岩石力学理论。建立三维可视化动态地质模型、遥感数字成像，建立数字高程模型等。(3)现代采矿学。适应远程遥控和自动化作业的新的采矿工艺和方法。(4)无线电和光纤通信理论、空间信息理论、自动定位与导航理论。实现远程遥控和自动化采矿的基础。(5)机械工程学、机器人与自动化理论。开发研制先进的自动化采矿设备。(6)检测监控理论。建立作业环境监测系统、安全生产监测系统、固定设备监测系统、移动设备监控系统等。(7)工程管理科学、运筹学与控制论。建立高速企业网，人、财、物、产、供、销综合分析决策，中长期生产规划，生产方案优化决策等。生产监测监控系统基本功能•实现了从设备运行第一线、调度中心、管理科室和领导办公室的层层联网及信息共享。析，及时设备维护，以降低运行管理成本，减少下井作业人员，实现矿井安全生产、高产高井下数字矿山建设内容排水系统：完成水泵房的数字化，建立自动控制系统，实现无人职守；压风系统：数字化空压机的性能，提高补偿系数，实时控制空压机运行情况，实现高效节能的目的；监控井下压风情况，及时解决出现的问题；调度系统：数字化重要岗位，实时监控其工作状况，采用相应对策及相应的措施，实现智能化调度系统；通讯系统：采用泄电技术和小灵通技术，实现井下矿山无障碍通讯和人员定位；络管控一体化矿山安全预警和决策支持；选矿生产的动态管理和自动控制提供准确及时的数据基础。综合机械化采煤是指采煤工作面中采煤机、可弯曲刮板输送机和自移液压支架等主要设备组顺槽运输采用带式输送机也实现了相应的机械化。二、三维矿山建模方法料比较完备的基础上，结合相应软件建立起来的三维模拟图形，可以相当真实地立体展示地表形态和生产现场实际情况，模拟再现生产现场的调度指挥。•矿山建模是数字矿山的重要组成部分，建模范围主要包括地表、地物、。三维矿山建模技术流程1.地形图绘制利用GPS等先进测绘手段绘制地形图，主要包括:平面控制测量、GPS控制网测量、高程2.三维地形的建立利用高精度数字高程模型(DEM)和数字正射模型(DOM)或更先进的三维建模模型建立三维地形，从而表达区域地形地貌。3.三维模型和三维景观的制作型地物的三维建模，主要包括永久性建筑及其附属物;三维景观包括4.信息数据库建设建立信息数据库，其包含重点地区的矢量信息、属性信息和地标信息等内容，用于与相关地物的关联，点击地物时可看到这些信息。5.三维管理软件开发规划、模拟现场、增减建筑物(授权)等功能，并实现对三维地图内容的任意比例尺、任意角度浏览和对现场的管理。虚拟现实令虚拟现实，也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。令自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系令将虚拟现实技术运用到煤矿生产中无疑具有非常重要的意义，本文运用Maya和Virtools的强大功能实现了煤矿生产虚拟现实生产系统的仿真和漫游。第五章虚拟现实在煤矿领域的应用1.虚拟现实在煤矿领域的应用(l)矿井规划、设计与辅助决策(2)井下作业模拟与设备操作训练VR创造出的矿山生产环境具有逼真、交互的特点，可以模拟采矿作业过程和空间环境，适于井下作业模拟与虚拟培训。(3)井下环境风险评估风险评估目前已成为现代矿山生产管理的重要工作，其主要内容是评价人员对生产过析的结果，甚至可能导致人为的失误，造成灾难性后果。虚拟现实技术的发展为风险评价提供了有效的手段。在计算机生成的虚拟环境中，可以交互式地对作业空间进行多角度观测，实现对生产过程更加科学的评估。(4)事故调查与分析在计算机里再现事故发生的过程，事故调查者可以从各种角度去观测、析事故发生的式地改变VR环境中模型的参数或状态，找到如何避免类似事故发生的途径，制定相关预防(5)安全监察与危险识别通过基于VR的安全监察与危险识别训练系统，训练者在VR生成的虚拟作业现场导航，对各种动态目标和静态对象进行观察，以识别潜在的危险、风险和行为;一经发现危险源，使用者必须回答一系列相关问题，选择出正确的危险处理方法，实现训练目标。诺丁汉大学开发的SAEF-VR系统是虚拟现实在安全监察与危险识别中的典型应用之(6)矿井火灾、瓦斯等事故仿真通过模拟真实的矿井作业环境，并结合通风网络分析和CFD模拟的结果，可以逼真地展示出火灾或爆炸发生的动态过程除了模拟烟火弥漫状况外，还可通过人机交互作用显示2、虚拟技术在煤矿中应用的不足(1)目前国内外煤矿VR系统中，着重于虚拟环境图形信息的几何表达，基本未着重考虑虚拟环境的智能性问题；辆等高级实体的行为建模与研究，不能表现高级实体在环境中的行为方式及其与虚拟环境的交互作用; (3)缺少对井下物理环境的逼真表达与模拟方法，或者使用了过于简单的自然环境模型，造成虚拟环境与真实世界有较大差异，严重制约了VR系统的应用价值。3、虚拟现实技术在煤矿安全生产中的应用：(P1565个)1、目前，我国煤矿企业信息化建设主要包含哪些方面及其特点？(P173-175)(1)我国煤矿企业信息化建设主要包含哪些方面：主要包含决策信息化、管理信息化、安全信息化A)六大系统：监测监控系统、井下人员定位系统、井下紧急避险系统、矿井压风自救系统、矿井供水施救系统、矿井通信联络系统B)管理系统C)虚拟矿山D)智能矿山(2)矿山企业信息化建设的特点管理系统、物资供应系统、煤炭销售系统、调度管理系统、瓦斯安全监测系统、人员定位系统、地测制图系统等。1信息化管理机构逐步形成。2、煤炭企业信息化的建设目标理集约化,最终构建煤矿信息化的“三个统一平台”。令以矿井工业以太环网为基础的“统一的高速信息传输平台”。令以海量监测监控数据挖掘和信息融合为基础的“统一的软件集成平台”。令以智能数据处理和联动为基础的“统一的技术管理平台”。煤炭企业信息化的意义(1)提高煤炭企业安全生产管理水平。(2)采用先进的采煤设备、技术和工艺，提高生产行。(5)实现资金的集中管理。(6)树立企业的良好形象。(7)提高人力资源与企业素质。(8)实现无纸化办公。煤炭企业信息化的内容：第一层实现生产环节全过程自动化。第二层实现管理信息化和办公自动化。第三层实现管理与控制一体化。我国煤炭企业在信息化软件实施中，必须把握好以下几个方面：(1)摒弃传统的低效率的管理环节，改良管理模型，由上自下转变观念，寻求新的改革路 (3)建立完善的员工信息化培训体系，在企业内部形成信息化学习的氛围。(4)解决好各个阶段性功能模块开发后的可扩展性和关联数据的对接预留，实行数据的统3、智慧矿山建设的背景及总体目标总体目标：基于物联网实施模式的智慧矿山建设与示范工程山建设模型；②有线(以太网)/无线全覆盖的传输架构；③智慧矿山自动化系统及接入技术的研究及关键装置；④能化监测预警信息系统平台；可视化、智能化、自动化方向的发展。意义：(1)物联网(传感网)产业是国家重点培育发展的六大新兴产业之一；(2)矿山安全高我国矿山安全生产水平具有重要意义。智慧矿山建设的技术原理1.基于物联网的矿山建设实施模式2.关键技术获取方面：采掘工作面动态信息、人员定位信息、生产控制信息等实时获取技术。息传输方面：基于工业以太网、宽带无线网络和无线传感器网络的网络传输结构。信息处理方面：煤矿井上/下人员、设备和环境的实时、安全、高效的智能化监测预警信息1)基于物联网的智慧矿山建设理论体系2)基于物联网的混合网络传输平台理论体系3)智慧矿山自动化系统及接入技术的研究4、煤炭企业信息化系统建设内容煤矿综合信息化系统建设内容主要包括以下几个方面：5、现代煤矿信息传输系统主要包括：输骨干网络等6、系统的建设原则及应具备的功能系统可靠性：系统必须稳定可靠，只有一个稳定的系统方能为煤矿安全提供可靠的通信。全面覆盖：系统必须覆盖到全矿井下大部分工作区域及通行，不留死角于缩短建设周期互联互通：通信联络建设完成后利旧的各系统之间必须实现互联互通统一管理：建成后的系统必须具备统一调配指挥的能力7、信息化建设中应该重点关注和规避的风险包括以下六大风险：企业信息化建设的目标不明确，期望值过高；项目管理失控，计划拖期，成本超支；选择软期投入不足，系统后期运行、维护困难；片面追求技术先进性的风险第七章电子商务与矿山信息化.利用计算机技术、网络技术和远程通信技术，实现整个商务(买卖)过程中的电子化、而是通过网络，通过网上琳琅满目的商品信息、完善的物流配送系统和方便安全的资金结算系统进行交易(买卖)。商务发展呈现6个特点(P201)3、电子商务可以做什么？怎样营利？提示：1.企业宣传2.企业管理3.生产4.销售、采购5.多企业合作、含中介矿山里的电子商务：1.生产管理(六大系统、G2C；集团管理，企业内部管理(办公室自动化)；办公自动化系统)2.形象宣传(企业门户网站；宇通公司；富士康)3.服务平台，中介服务(平台型电商(电缆交易网))4.采购(消耗品采购、管理(彩虹吉利集团1,2)；销售与生产一体化管理(宇通客车、物流合作FedEx1,2))5.尾货处理(对多余物资的处理(英国海军、美国海军))6.职业培训(虚拟现实技术的应用)7.售后服务(宇通；LENOVO)8.大数据。正、订货批量决策、价格波动、短缺博弈、库存责任失衡和应付环境变异.库存等程序来简化补充过程。起———也就是说供应链要能对新的需求信息做出迅速反应。的人数，以此来理解是什么推动每天3,000个存货品种的售出。这些信息注入到反应迅速的出色，在日本便利店行业中创下每平方尺销售额最高的佳绩，一年库存周转55次