综管平台在煤矿智能化建设中的应用

项目背景

近十年来，随着人工智能、物联网、大数据技术的飞速发展，给许多传统行业都带来了颠覆性变革。将高新技术与传统技术装备、管理融合，实现产业转型升级正成为越来越重要的发展趋势。经过多年发展，煤矿开采经历了机械化、单机自动化、综合自动化、综合信息化等阶段，建设智能矿山是煤矿发展的必由之路。煤矿智能综合管控平台是智能矿山建设的核心内容，是煤矿企业在煤矿安全生产环节实现“集中控制、集中管理、信息共享” 的平台。它是采用数字化、虚拟化、大数据、物联网、云计算等各类新技术，对煤矿生产过程、安全管理环节的大量信息进行存储、表达、挖掘、分析和决策利用，实现煤炭企业生产过程的实时监视、智能决策、统一管控和资源共享。对煤矿安全、高效、绿色开采以及灾害预测具有重要作用。对提高企业经济效益和核心竞争力具有重要意义。

现状与问题

当前各煤矿的信息化建设，都是以独立子系统的方式单独建设，如井上下建设各类信息化系统涵盖了生产管理、安全管理、经营管理等多个办公场景；

地面生产辅助类系统有：园区视频监控系统（井上）、汽车装车系统、调度通讯系统、应急广播系统、无线通信系统、视频监控系统、煤矿双重预防管理信息系统、能耗在线监测管理信息系统、产量监控系统、可视化调度系统、水文监测系统、污水处理系统等

井上下安全生产类系统有：煤矿安全监测监控系统、人员定位系统、瓦斯抽采管网监控系统、 电力监控系统、车辆定位系统（辅运）、原煤主运输系统、副井提升系统、架空人车系统、副井瓦斯抽放系统、瓦斯抽放系统、供排水系统、应急排水系统、空压机监控系统、主扇通风监控系统、探测系统、顶板在线监测、掘进顶板压力监测系统、综采顶板压力监测系统、井下空气质量在线监控与智能预警系统、采空区束管监测系统等。

如上子系统当前基本满足了生产的需求， 但是却无法满足煤矿智能化的需要，无法进一步提升生产效率，实现“减人、无人”目标。

存在问题：

1、各系统数据相对独立，不能实现“采、掘、机、运、通”等主要生产环节、井下环境安全、人员位置信息的综合集成、联动控制与可视化展示。

2、没有建立统一的系统接口标准，没有建立基于统一I/O采集服务。

3、没有建立大数据平台，未将矿井监测监控类系统、生产执行类系统、经营管理类系统的数据全面场景化接入，不能实现分析决策与可视化展示等功能。

4、不具备数据分析能力，未根据业务需求构建识别模型、预测模型、控制模型和决策模型。

5、不能够根据监测与分析计算结果，进行异常信息报警，未实现指挥调度与协同控制。

6、未对井下设备和传感器建立设备模型。

统一构建平台，南向实现数据同源，北向支撑上层子系统业务的灵活“生长”

基于目前矿井综合管控平台存在问题，围绕《国家能源局智能化煤矿建设指南(2021年版)》、《智能化示范煤矿验收办法（试行）》的建设要求，智能矿山综合管控平台，以数据支撑平台为底座，开发统一调度中心、决策支持中心、综合集控中心、安全监测中心、智能移动中心五个业务应用中心，以形成“一平台五中心”的智能矿山综合管控平台的应用架构，实现煤矿安全生产运营业务的管控一体化，并逐步实现煤矿企业数据资产沉淀，形成以数据资产运营为核心驱动力的矿山科技创新与管理转型，实现以数据为支撑的科学决策思维变革，提升矿井智能科学决策水平及高质量发展。

数据支撑平台完成客户侧的IOT数据采集、处理、入库及数据建模，提供数据资产管理及数据开放。

综合管控平台应用以矿井数字孪生X张图为基础，提供统一调度中心、决策支持中心、综合集控中心、安全监测中心、智能移动中心五大中心功能，面向用户提供大中小屏访问方式。

矿井数字孪生X张图，采用三维模型构建技术全面构建煤矿的采、掘、机、运、通各专业子系统、地质环境、井下巷道、作业面、地面工业广场建筑模型，基于统一的地理空间数据库设计，形成井上井下一体化的数字孪生一张图。在一张图的基础上，根据业务需求叠加不同的图层，形成调度一张图、应急指挥一张图、安全监测一张图、集控一张图等X张图的应用。

统一调度中心，实现对作业现场的融合监视、综合调度与协同控制。集成与融合环境、人员、设备以及管理要素，实现煤矿作业现场的融合监视、综合调度以及远程监控，作为煤矿生产调度指挥中心的“中枢大脑”，实现全矿的综合调度与远程协同控制。

综合集控中心，从生产视角实现对各个自动化专业子系统设备数据的采集和应用，形成完整的全矿井综合自动化集中监控。系统建成后，可实现矿井主要生产环节的远程集中监测、控制。

安全监测中心，从安全视角实现对影响煤矿生产的各种灾害因素数据的统一采集、处理和应用，通过数据融合模型及跨系统联动能力，实现灾害信息预警及跨系统联动控制。

决策支持中心，面向矿级管理人员提供煤矿安全生产运营以数字为基础的科学性决策分析。融合煤矿大数据与数据管控平台的算法模型、数据关系，结合智能化煤矿业务应用需求，实现对煤矿重大风险专题分析、安全指标、生产指标、运营指标形成以数据为基础的科学性决策分析，并以安全生产运营大数据看板及个性化门户，实现不同层级、不同专业的业务支撑及可视化。当指标发生异常时，进行指标异常的跟踪处理。

智能移动中心，在手机上实现生产、经营、安全、决策专题的信息展示与推送。通过图形报表的形式随时掌握矿井安全生产动态，实现矿井生产执行系统实时监管，进行生产调度指挥。

展示上支持大、中、小屏。大屏用于调度室集中展示，一张大屏能够便捷查看全矿整体信息、用于生产过程集中监控、安全预警集中管理、实现统一调度和应急指挥。中屏功能用于管理层PC端使用，各级管理人员在自己的办公电脑上即可方便的查看相关信息。小屏用于手机上查看，随时随地了解生产情况，收到预警通知，及时处理。

综合管控平台应用可按需接入矿山统一门户，用户通过矿山统一门户登录访问综合管控应用及其他专业系统应用。

总结

通过构建统一的综合管控平台，实现架构统一，数据融合，充分发挥数据价值，实现基于跨专业场景的联动，提供面向矿级决策分析支撑能力。基于智能化建设整体架构，采用云计算、协同GIS、数字孪生、智能识别、大数据等先进技术，建立统一标准、全面感知、实时互联、高效集成、开放共享的矿井智能综合管控平台。

通过平台实现相关业务 数据的集成汇总，数据在矿山内部各专业各管理部门的横向、纵向流通。从人机环管各个方面建立基于大数据的子系统生产危险源预警模型、安全生产综 合分析模型等，实现安全生产管理的协同调度、集中管控、实时预警与防控，使 各级领导和监管部门能够及时全面的掌握各矿山安全、生产及灾害治理等信息， 实现对地域、业务的全覆盖，为领导决策提供科学依据，从根本上改变矿山安全 生产现有的管理模式，为矿山企业的安全生产保驾护航。（投稿人：谷新亮）