煤矿智能安全监控调度系统

煤矿智能安全监控调度系统一、系统技术架构：从“分散监测”到“协同管控”的跃迁煤矿智能安全监控调度系统以“全域感知、高速传输、智能分析、精准调度”为设计理念，构建感知层-传输层-平台层-应用层四层协同架构，实现从“数据采集”到“价值输出”的全链路贯通：1.感知层：多源异构数据的“神经末梢”整合瓦斯浓度、顶板压力、人员定位、设备运行状态等监测终端，采用本安型传感器（如红外甲烷传感器、微震传感器、UWB定位标签）实现井下环境、设备、人员的全维度感知。针对复杂巷道环境，创新采用“低功耗广域网络（LPWAN）+短距无线通信（UWB）”混合组网模式，解决信号遮挡、多径效应难题，确保数据采集的实时性（采样频率≤1秒）与连续性。2.传输层：工业级通信的“数字血管”依托工业环网（千兆以太网）+5G专网构建“有线+无线”双链路传输通道：有线链路采用时间敏感网络（TSN），保障瓦斯、顶板等关键数据的确定性传输（端到端时延≤10ms）；无线链路基于5G切片技术，为移动设备（如巡检机器人、人员定位终端）提供高可靠通信。通过边缘计算节点对高并发数据（如视频流、振动信号）进行预处理，降低云端算力负荷，提升系统响应效率。3.平台层：智能分析的“决策中枢”基于云计算+边缘计算协同架构，搭建“数据中台+AI算法引擎”双核心：数据中台对多源数据（环境、设备、人员）进行清洗、融合，构建“设备-环境-人员”关联数据库，实现数据资产化管理；AI引擎集成LSTM时序预测模型（预判瓦斯浓度趋势）、CNN图像识别模型（识别皮带撕裂、电机温升异常），通过“历史数据训练+实时数据修正”，实现风险的超前预警与根因分析。4.应用层：场景化服务的“价值终端”面向安全监管、生产调度、应急指挥三大场景，开发可视化监控、智能预警、协同调度、预案推演等功能模块：采用数字孪生技术构建矿井三维模型，动态映射井下真实场景（误差≤0.5米），支持调度人员通过“虚拟场景+实时数据”开展沉浸式指挥决策。二、核心功能模块：安全与效率的双向赋能系统通过“多维度感知、智能化分析、精准化调度”，实现安全管控与生产效率的协同提升：1.安全监测预警：从“事后处置”到“事前防控”突破传统“阈值报警”局限，通过多参数关联分析（如瓦斯浓度+风量+温度耦合分析）识别隐蔽性风险：当掘进工作面瓦斯浓度上升速率＞0.5%/min，且通风量波动＞10%时，系统自动触发“瓦斯突出预警”，联动启动区域断电、风机调速等处置流程，将风险遏制在萌芽阶段；基于微震传感器监测的顶板微破裂数据，结合LSTM模型预测顶板来压时间，提前2小时发布预警，指导工作面合理支护。2.智能调度指挥：从“经验驱动”到“数据驱动”基于设备运行状态、人员位置、生产任务等数据，通过强化学习算法生成最优调度方案：综采工作面换班期间，系统自动规划人员最优通行路径（避开高风险区域），并调度运输设备动态调整运力，使班中生产中断时间缩短30%以上；针对设备故障（如刮板机断链），系统通过故障树分析（FTA）定位根因，自动推送维修方案与备件需求，维修时长缩短40%。3.应急管理闭环：从“被动响应”到“主动推演”系统内置多灾种应急预案库（瓦斯爆炸、透水、火灾等），结合数字孪生模型开展“虚拟推演”：发生透水事故时，系统自动模拟水流扩散路径（误差≤5米），推荐最优逃生路线，并调度救援队伍（基于人员定位数据）精准抵达受困区域，应急响应效率提升40%；灾后通过“事故复盘”功能，结合监测数据与推演过程，优化应急预案与管控措施。三、技术创新与实践成效系统通过“AI轻量化部署、数字孪生动态建模”等技术创新，在晋北某千万吨级矿井实现显著成效：1.技术突破点AI算法轻量化：将CNN模型压缩至边缘节点，实现皮带撕裂、电机温升异常的实时识别（准确率98%），无需依赖云端算力；数字孪生动态建模：通过激光点云与实时监测数据融合，每5分钟更新一次矿井三维模型，为调度决策提供精准空间支撑。2.实践价值验证安全层面：瓦斯超限次数下降65%，顶板事故发生率降低70%，实现“零死亡”安全生产目标；效率层面：生产调度响应时间从15分钟缩短至3分钟，原煤生产效率提升22%；管理层面：减少人工巡检量40%，安全管理人员从“盯屏幕”转向“做决策”，释放人力资源投入技术创新。四、发展趋势与未来展望随着技术迭代与场景深耕，煤矿智能安全监控调度系统将向“智能化、一体化、标准化”方向发展：1.多技术融合深化AI大模型与数字孪生结合，构建“矿井级智能体”，实现风险预测、调度决策的端到端自主化（如自动生成月度生产计划、动态调整通风系统）。2.跨系统协同升级与煤矿ERP、MES系统深度集成，形成“安全-生产-经营”一体化管控体系，实现“安全状态决定生产节奏”的智能联动。3.标准体系完善推动《煤矿智能安全监控调度系统技术规范》制定，规范传感器选型、数据接口、算法模型等技术要求，促进行业标准化发展。结语煤矿智能安全监控调度系统