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    智慧矿山建设发展方案及趋势的分析与研究

    时间：2023-06-29 21:15:01来源：百花范文网本文已影响人

    宋志海

    中信重工开诚智能装备有限公司 河北 唐山 063000

    我国多个地区都分布有矿山，矿山对于多个行业的发展产生了重大影响。为了更好地提升矿山影响力，近些年来，有部分地区开始将大数据、云计算等技术融入矿山生产中，其为我国矿山事业的发展建设注入了全新的生机与活力，当然现如今智慧矿山建设还处于起步发展阶段，诸多建设问题还需要详细分析和探究，下面，笔者将结合自身认识进行分析。

    1.1 有助于提升矿山生产的安全性

    安全一直以来都是矿山生产的重中之重，矿山生产期间影响安全的因素多种多样，比如说，自然环境因素、生产技术等等。矿山开采与其他项目建设相比存在有显著差异，即矿山处于地下，矿内资源要想被开采出来，采矿人员就比较要深入到地下。经过多年的发展，我国矿山开采技术愈发成熟，安全系数提升，安全事故发生频率有所降低，为了保证矿山安全，许多矿山都引入了安全风险预警系统，但是由于传感层设备的协议不统一，原始数据无法共享，因此容易出现指令不响应的风险，这样可能就会导致危险发生之后无法及时获悉的情况出现，可能会对采矿人员的安全构成极大威胁[1]。智慧矿山的建设在于实现网络的共享互通，这样矿山作业期间一旦发生风险可以在共享技术的支持之下，迅速实现信息交互，可以有效规避风险，保证生产的安全性与稳定性。

    1.2 可以有效降低采矿成本投入，提高矿山企业经济效益

    现如今，信息技术在矿山中的应用早已并非新鲜事，许多矿山都立足于自身发展需要构建了信息技术监控类系统，但是这些系统完全处于独立状态，各系统传感层设备因为协议与传输格式不统一，导致各传感器设备属于本系统专项设备，其无法被参数要求相似的系统所共享，如在一个作业区域，已经布置完成了安全监控系统如一氧化碳、烟雾、温度传感器技术参数不低于火灾监控系统的要求，但是因为无法共享，不仅需要再布置完全相同的传感设备，而且响应线缆、供电设施等均需要重新部署，维护成本因此增加，系统变得更加复杂，操作难度加大。而智慧矿山则是在信息技术支撑下建立起来的，相应系统成功构建之后，可以实现矿山的全方面互通，这样只需要建设一个大的系统就足够了，无须再布设小的系统可以有效应用，而且系统应用更加高效稳定，是实行更强所出现的故障和问题更少，这样成本也就得到了大幅度下降。

    1.3 可以降低劳动强度，提高生产效率

    矿山开采是一项难度极大的工作，采矿人员的劳动强度大，而且在生产期间容易发生各种各样的安全是固定。智慧矿山的建设可以有效解决各类安全方面的问题，而且许多原本需要由人工完成的工作，都可以借助智慧化设备完成，这样煤矿人员的劳动强度得以大幅度降低。此外，生产效率也得到了显著的提升，相较于人工来说，智慧机械设备应用的可靠性与稳定性更强，机械设备可以24小时不停歇的工作，这对于生产效率的提升显然是极为有利的。

    2.1 项目背景

    本次研究项目为融化煤矿，荣华煤矿经过多年的机械化升级改造和持续不断的自动化、信息化系统建设，已经建成智能工作面、皮带运输系统、排水系统、通风系统、压风机系统等多个生产子系统和信息化子系统，有力地的保障了荣华煤矿的生产、运营、管理等需求。智能控制中心建设，实现了部分生产子系统的监测和集中控制，建设完成的子系统未实现跨系统联动，没有报表中心，没有报警推送等功能，只有在控制中心浏览等限制。过程类系统未接入完整，信息类系统未接入，信息系统孤岛严重。目前看手工报表还依然大量存在，导致一数多源， 信息不能共享，线上线下结合办公，影响荣华煤矿生产、经营高效运转[2]。早期建设的信息系统，由于没有统一的标准规范，采用的技术架构陈旧，硬件老化、缺少运维导致性能下降、故障率较多，使用率低下。针对目前荣华煤矿运营管理和生产等现状，实现保障生产安全，提高生产效率， 降低运营成本的需要。依靠先进的管理理念，采用现代信息化、物联网、工业自动化、4G、AI 人工智能、大数据、OLAP分析等技术，建设以高速网络为基础，平台建设为核心，形成以煤矿生产监测、控制、过程管理一体化的管理模式，持续优化生产过程，改进生产工艺，提升管理水平，建立智能化信息化系统，实现智能制造的目标。

    2.2 建设目标

    当前，煤矿行业自动化和信息化，已经从“单机自动化系统”向“全矿井综合信息一体化协同控制平台”迈进，如神东大柳塔、锦界等矿的德国PSI 管控平台，是在“信息化矿山”顶层设计的基础上，将综合自动化平台、地测基础平台、二三维一体化、数据中心、网络通信、子系统接入标准、编码规则建设统一设计，并作为矿井未来信息化整体规划的先行基础来实施，上述顶层设计一旦实现，那么各子系统的智能化升级方向便清晰可辨[3]。因此，荣华煤矿信息化设计及建设要具有超前性，要顶层设计、整体规划、分步分项实施。顶层设计需从煤业公司角度，设定目标和需求，统筹规划和统一设计系统结构，包括应用系统建设结构、数据模型结构、数据存储结构以及系统扩展规划等内容，均需从全局出发、从长远的角度考虑。分步、分项实施，根据系统建设需求，分步骤、分系统建设和接入信息化平台，平台系统需统一设计数据交换接口、协议、流程和规范，保证数据对接畅通，实现各层数据的兼容和互通。系统需具备扩展性，利于后期开发各个公司的手机端APP 应用。

    3.1 平台架设特点与要求

    综合管控平台:采用我公司的智慧化矿山云平台，基于云平台架构、集团化、智慧化、微服务化、B/S、C/S、移动应用一体化的开放性、易维护、易扩展的持续迭代智能矿山综合管控平台。底层架构:基于我公司升级版KC-Cloud V3.0云架构体系，所有的核心服务运行于Linux平台。架构优势：自主研发、任意扩展。服务稳定和可靠性：基于私有云服务，各种应用服务独立运行于虚拟机上，采用实时看群集和调度监控保证服务在线，并且采用了基于最稳定的Linux系统，保证了系统的安全，服务的稳定和可靠。控制可靠和稳定性：采用基于系统集群和故障瞬间转移技术，并且在物理上采用冗余技术，可以在出现服务器、交换机、系统故障实现毫秒级的故障切换，保证了控制及时、安全和可靠。WEB采用无插件式H5方式开发，支持跨平台技术，采用分布式数据发布方式，基于WIN10风格，降低服务器端压力，使系统安全高效。组态页面数据通信与统一数据接口网关采用订阅消息机制，支持控制功能。全平台无插件，支持跨平台，所以实时数据、报表、趋势、报警、视频、控制可以在WEB页面上实现。

    3.2 系统作用

    复杂巷道、硐室、管线自动建模技术。本系统解决了过去巷道模型生成后无法实现各种硐室的自动生成。系统支持自动处理多叉巷道路口算法和截面生成，可以是不同截面大小，并且可以生成各种硐室，支持模型的布尔算法。生成后可以自由地在三维巷道内漫游，巷道内模型包含真实的贴图、是以真实地截面数据自动生成巷道。巷道内模型的自动生成算法技术处于国际领先，在对其他国外软件的比较中，也没有专门对硐室的处理算法。生成后的管道、线缆、皮带按实际的现场情况分布到各个巷道里面，这样解决了模型维护和管路等变化带来的巨大维护工作量。以煤矿物质管理信息化技术为例，煤矿物资管理信息化是煤矿企业提高工作效率、减低生产成本的关键步环节。随着网络化、信息化、数字化时代的到来，煤矿企业物资管理信息化程度已经成为决定企业效益的重要因素。

    3.3 基于二维码的设备管理系统的构建

    现有机电设备管理存在问题主要表现在以下方面[4]：一是资料管理，设备资料纸质管理零散、分散，查找费时费力，资料利用率非常低，偶尔有丢失资料的情况出现。二是实时性差，巡检人员发现设备故障后，对设备的维护单位不能及时定位，同时不能够做到实时的维护通报。这样会造成设备故障延时维修，存在安全隐患，影响正常效率。三是信息孤岛，各个系统单独运行，数据只能在各个系统上查看，数据无法互联互通。设备管理难，设备管理方面，每个系统只能管理本系统设备，无法做到设备信息共享。四是系统使用率低，原有巡点检系统大多基于射频卡，系统需要专用PDA作为读取工具，单机运行模式，人员参与少、系统使用率低。全体员工没有办法都参与进来，系统没有发挥出应有的功能。五是多部门协作难，部分设备存在多部门共同使用的情况，设备故障多个部门协作时间周期长。传统记录填报工作量大，维护记录，巡检记录、检修记录，手工填报，工作量大，弊端多。系统功能单一，单方面巡点检系统，只是作为设备巡检，无法完成企业其他需求。系统不开放，现有系统基本上都是基于专用平台来实现，无法做到多接口实现方式。针对以上问题，提出基于二维码的简单高效方式实现机电设备动态管理功能，这个功能可以直接嵌入统一的移动监管平台。煤矿企业现有物资种类繁多、数量庞大。对这些物资的管理较为复杂。为了有效提高煤矿企业物资管理的能力和工作的效率，降低物资的采购成本，提高物资的利用率和使用寿命，为企业领导的决策提供物资管理方面的支持信息，开发一套基于企业资源计划的物资管理系统变得非常有必要。

    3.4 物资管理系统构建

    煤矿物资管理信息化是煤矿企业提高工作效率、减低生产成本的关键步环节。随着网络化、信息化、数字化时代的到来，煤矿企业物资管理信息化程度已经成为决定企业效益的重要因素[5]。煤矿企业现有物资种类繁多、数量庞大。对这些物资的管理较为复杂。为了有效提高煤矿企业物资管理的能力和工作的效率，降低物资的采购成本，提高物资的利用率和使用寿命，为企业领导的决策提供物资管理方面的支持信息，开发一套基于企业资源计划的物资管理系统变得非常有必要。本系统的架构采用B/S轻量级架构，方便网络化协同办公，并且物资管理系统与设备管理、在线监测等系统进行无缝对接关联。包括出库管理和入库管理。包含盘点管理、报损报溢、调拨管理、库存查询、库存警告等模块。包括仓库明细、入库明细、出库明细等功能。包括商品信息、厂家信息、仓库信息等功能。

    智慧矿山建设是未来相关行业发展的重要趋势，而要想使得智慧矿山得到更加高质量的建设，那么就需要投入更多的人力、物力和财力，加强技术研发，否则的话一系列工作的实施都将会沦为空谈，这对于相关技术的发展壮大显然是极为不利的，只有明确智慧矿山建设的重点，并不断对智慧矿山的内容进行丰富，才能使得相关行业朝着更好的方向发展，才能更好地推进相关产业发展壮大。

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