解决方案

元图智慧矿山解决方案

1、现状与问题

当前,以信息化带动煤炭工业化,走新型工业化道路,建设新型现代化矿井成为煤炭企业提高矿井安全保障程度、实现高产高效、增加企业核心竞争力的必然途径,更是科技兴矿的重要发展方向。煤炭企业在逐步推动矿井综合自动化与信息化管理,并开始不断推进智慧矿山进程。形成了一定阶段性成果:

1)基础设施建设:构建工业电视系统、数据机房、调度大屏、扩播系统、工业以太网等,如图1-1。

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1-1 智慧矿山基础设施建设

2)专业子系统建设:地测、通防、调度、机电等专业应用系统;安全监控、顶板压力、水文监控、人员管理等监测监控系统;主副提升、皮带运输、水泵房、变电所等生产自动化监控系统;井下广播、3G通讯系统等调度通讯类系统。

总之当前智慧矿山建设存在“信息孤岛”“重复建设”等重大问题,同时缺乏国家与行业标准,导致信息资源难于共享、无法应急联动,如图1-2。为此,我们站在一个更高的科技与应用角度去规划与提升矿山综合自动化与信息化建设,真正推进智慧矿山进而实现智慧矿山样板化与工程化。

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1-2 智慧矿山建设存在问题

坚持科学管理,推进数字化矿山建设是煤炭行业信息化趋势,也是两化深度融合的重要应用。用数字化、信息化改造提升煤炭产业,建设“监、测、管、控一体化”智慧矿山综合管理,实现生产系统和辅助系统自动化控制和智能化监控。基于采掘工程系统建立矿山安全生产监测监控自动化、信息化与数字化管控中心,充分发挥地测工作做为煤矿技术基础工作的作用,推进应用采掘工程的综合管控与安全智能分析,提高矿井信息化装备与现代化管理水平。

2、建设目标

智慧矿山首先是将矿井安全生产技术管理、设计、专家分析以及目标经营管理实现统一的数据管理与应用服务,基于地理空间、工作流、组态等构建智慧矿山智能协同管控平台(CGIS、MAS、CMIS),实现各类专业业务的协同设计、信息化管理与智能分析;其次基于智慧矿山协同管控平台一张图理念(采掘工程图)高度整合与集成监测传感器、自动化设备、人员定位、视频监控、束管监控、矿压监控、储量变化、回采掘进等安全、生产与监控信息,实现安全生产动态管理、集中管控、预警联动与专家决策分析等。

梅安森智慧矿山解决方案是本着整合资源、节约成本、提升管理的理念,建设目标涵盖三个层次:

1)监控、分析、整合:基于2DGIS+3DGIS监控、整合与分析矿山运行核心系统的各项关键信息(地质、测量、安全、生产、调度、自动化、瓦斯监测、视频监控、人员定位、水文监测等)。

2)智能响应应急联动:以集控与数据融合为基础,实现矿井灾害智能分析与预警联动,杜绝安全事故。

3)矿山管理新模式:以数据中心与集控中心等为基础,基于智慧矿山管控体系,以高度集成、智能分析为主要特征的闭环管控、责任明确。

以灾害防治和减员增效出发,通过生产过程自动化、安全监控数字化、企业管理信息化信息管理集约化,最终实现安全管理智慧化,如图2-1。

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2-1 智慧矿山建设目标

3、建设思路

智慧矿山建设思路严格遵照“12341”思路,即在一个智慧矿山管控体系下,构建数据中心与集控中心,形成协同地理信息系统、矿井综合自动化系统与协同管理信息系统三个平台,实现矿井协同设计、安全管理、经营管理与专家分析四类应用,最终基于2DGIS+3DGIS+移动互联实现统一的综合集成与管控

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3-1 智慧矿山建设思路

4、整体架构

智慧矿山整体架构完全遵从智慧矿山“12341”的建设思路, 梅安森团队秉承“专业、先进、实用、灵活”的设计理念,结合煤炭行业特点与智慧矿山趋势,基于统一的智慧矿山管控体系,设计与构建集控中心与数据中心,采用CAD、GIS、组态等技术开发专业的多维一体的智慧矿山智能协同综合管控平台,可形成涵盖从技术层到辅助决策层的各个级别的应用产品,可分级、分专业、基于工作流实现协同设计、安全生产管理、集中管控、经营管理、专家分析与综合发布等应用与服务。进而实现多专业、多部门的协同应用、移动互联与联动报警,通过“构建智慧矿山、整合信息资源”可为智慧矿山深层数据挖掘应用提供信息资源。如:采掘工程一张图共享与协作、灾害预警与应急联动。

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4-1 智慧矿山整体架构

5、方案优势

1)统一的数据传输平台

综合硬件传输平台是基于统一的TCP/IP传输网络,并提供具备多种数据输入接口(包括光口、网口、RS485、WIFI、3G、RFID等)的统一接入设备,实现煤矿现有的安全监控、人员定位、无线通信、扩播通信、程控调度、视频监控等各类子系统的统一传输,以及各个系统的数据共享及融合 ,同时,解决大数据的电缆传输也是关键技术之一。

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6-1 统一的数据传输平台

2)统一的数据管理

采用“基于实时+关系数据库的数据组织与存储”实现数据统一管理,达到数据共享。

1)实时数据主动向终端推送机制

2)可配置的多并发数和大数据吞吐量,提供多用户高频率的访问

3)高效的实时与历史数据查询

4)典型数据压缩比,节约磁盘存储空间

5)可有效解决SQL数据库在大数据量、多并发、高频率访问下容易出现拥塞、崩溃等现

3)统一的业务整合

采用二维、三维协同一体化的解决方案基于采掘工程一张图实现专业协同设计、业务协同管理、综合集成与管控

1)基于GIS+CAD实现生产专业二维协同设计,实现与任何版本CAD的无缝接合

2)基于WebGIS+MIS实现安全生产业务协同管理与即时通讯应用;

3)基于3DGIS与基础测量数据实现矿井三维采掘工程系统虚拟重构与动态更新。

4)实时的智能分析

实时对各类故障进行报警分析与应急联动等,并可以远程控制。

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6-2 报警应急联动

6、建设内容

1)基础子系统

在现已经建设子系统的基础上,结合现场实际情况开展基础设施子系统、监测监控子系统和过程控制子系统接入或新建。

2)数据中心

通过网络、SCADA和数据集成技术,建立规范、标准的数据接口,整合所有控制类子系统的监测数据、业务数据和过程数据, 数据中心支持实时数据的大容量访问,快速数据传输与应用;实时数据更新及时;支持实时数据、关系数据与空间数据等多源数据存储;实时数据与关系数据合二为一。

3)生产专业协同设计平台

生产专业协同设计平台基于 GIS+CAD技术实现“统一数据库”、“一张图管理”、“协作共享”,完成地测、通防、机电、生产等专业图形一体化协同设计,形成涵盖地测、通防、机电、生产、监控、调度等多种矿图数据于一体的生产专业空间数据中心,最终实现矿井生产动态更新、综合协调管理与共享协作。

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6-3 协同设计应用

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6-4 协同设计应用

4)安全生产协同管理平台

安全生产协同管理平台以权限控制和流程化管理为基准,以用户手机、PC电脑、即时通讯平台为系统集成入口,以生产所涉及的各专业信息为内容,以网络共享和终端通讯为信息发布模式,从而做到及时、有效、便捷的沟通和决策。基于网络、工作流与WebGIS等技术实现矿井地质、测量、采掘、通防、机电、调度、安全等专业业务的网络化与流程化管理实现专业文档、数据、报表与图形的网络填报、汇总与审批。平台具有统一数据、统一平台;单点登录、权限控制;流程管理、责任明确等特点

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6-5 平台体系结构

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6-6图形管理

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6-7 图形资料浏览

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6-8 趋势分析

5)专家知识分析平台

专家分析平台是基于云端服务器集群系统,通过煤矿各类灾害专家分析系统的设计,实现各类灾害的实时预测预报,达到充分利用矿井各类生产信息,并据此形成成套的专家分析子系统。

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6-9 云端专家分析平台

1)煤与瓦斯突出实时诊断系统

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6-10 煤与瓦斯突出实时诊断系统

2)通风在线监测与实时解算

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6-11 通风在线监测与实时解算

3)突发事故的应急救援指挥管理

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6-12 应急救援指挥管理

6)综合集成发布与管控平台

基于采掘工程系统采用WebGIS、3DGIS或移动互联技术实现环境监测监控管理、人员定位管理、水文监测监控、束管监测监控与视频监控管理等信息的综合集成与报警联动应用,达到监测传感器、人员路线以及视频传感器的位置化服务、网络化管理与快速联动。

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6-13 综合集成发布与管控架构

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6-14 基于WebGIS的综合集成发布与管控

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6-15 基于3DGIS的综合集成发布与管控

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6-16 基于移动互联综合集成发布与管控