关于煤矿智慧矿山网络系统的探讨

关于煤矿智慧矿山网络系统的探讨

安传栋齐学海

新汶矿业集团山东泰安271219

摘要：随着煤矿的持续开采,煤矿作业环境日益多变、恶劣,建设智慧矿山网络系统,实现煤矿领域的自动化、可视化、智慧化成为当下的应用热点,目前智慧矿山网络系统已逐渐被应用到煤矿的各个领域。而煤矿环境作为高危险作业区域,现有的煤矿监控网络系统在实际使用过程中已暴露出了各类故障问题,已无法满足当今煤矿环境的高性能、高效率、高安全性要求,提高煤矿作业的生产效率和安全性,实现煤矿环境的智慧化监控和控制,已成为目前各煤矿企业关注的重点。

关键词：煤矿；智慧矿山；网络系统

1智慧矿山重要特征

在中国矿山信息化建设的发展过程中,自动化矿山、信息化矿山、数字化矿山等概念相继涌现。对于这三者的本质特征,已有学者进行了详细阐述。相比自动化矿山、信息化矿山、数字化矿山等发展阶段,智慧矿山是矿山企业未来发展的一个新方向,是一个技术水平更先进的矿山发展阶段———拥有更精准全面的井上井下环境感知能力、更强大的网络互联能力、更准确的多学科融合的智能应用服务。智慧矿山的重要特征如下:

1.1透彻感知

智慧矿山能够充分利用各种先进的传感器及其他设备获取信息,对矿山生产运行与经营管理过程中涉及的地质、测量、生产、井下环境(特别是重大危险源)、设备设施、物资、人员等任何事物的状态进行实时感知,并能可靠地获取精确的数据。

1.2深度互联

智慧矿山具备“人-人”、“人-物”、“物-物”无障碍互联互通的能力。针对透彻感知获取的实时数据,智慧矿山能够通过统一的元数据标准对其进行分类组织与编码,并结合统一的通信接口和传输协议,构建顺畅的数据交互渠道,实现各种智能化应用系统之间数据的深度共享,为多学科融合分析提供必要的数据支持。

1.3高度智能

智慧矿山拥有主动感知、自动分析能力,能依据深度学习的知识库,形成最优决策,并对矿山设计、生产、安全、经营管理等各环节实施自动调控。这是智慧矿山区别于其他矿山概念的最典型特征,因为其他矿山发展阶段主要依靠人脑来进行决策。智慧矿山的高度智能主要体现在:(1)装备的智能化。对矿山运行的所有环节,实现成套智能化装备的全覆盖,能高效协同地执行矿山自动运行的各项决策,并完成各类基础数据的采集。(2)决策分析的智能化。能通过大数据挖掘与分析,为矿山所有系统的高效协同运行主动提供解决方案,同时通过不同应用之间的数据交互,实现多系统、多专业数据的智能融合分析。(3)知识库的深度学习。具有系统自学习功能,能实时根据反馈信息,不断完善用于主动分析与决策的知识库。(4)自动运行。在没有人工干预的前提下,矿山能够保持高效的自动运行,甚至不断地提升运行效率。

2传统矿山监控系统现状分析

结合煤矿环境现状可知,国内大部分煤矿企业都在煤矿安装了具备各类功能的矿山监控系统,可针对工作环境中的基本运行情况进行实时显示及报警提示,由此提高了煤矿作业环境的安全性。但传统的煤矿监控系统在使用过程中仍存在较多问题,离智慧矿山监控系统还存在一定差距。传统的矿山监控平台一般功能均为简单地将视频信号进行接入显示,通过矩阵键盘或配置软件对大屏进行操作,并在矿端的计算机中安装有各系统的软件,若想要显示子系统图像,则需将相应子系统中计算机的VGA信号接入大屏。在此种操作模式下,煤矿用户监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、通讯联络系统等各子系统均需单独显示,无法在同一个平台上进行数据整合、综合呈现;并且大屏只能简单地显示视频信号,而诸如整个矿井的井田地形图、矿井地质剖面图及水平切面图等则无法高清呈现,大屏系统高清、大信息量显示的能力也未充分体现。此外,信号切换也需要用专用软件或矩阵键盘进行,操作相对困难。

3智慧矿山网络系统总体优化方案设计

结合当下物联网系统平台,所建设的智慧矿山网络系统主要包括了实时数据监控、运行环境监控、人员定位、演示接待等应用场景,其具体系统方案组成如图1所示。该系统中的大屏显示系统不仅实现了各业务系统信息的综合、关联显示,并充分发挥大屏高清显示能力,能清晰显示煤矿矿井细节、人员信息及监测数据。而整体大屏显控操作在一个终端上就可全部完成,简单易用。环境监控是确保矿山安全的关键,包含对矿井下瓦斯、一氧化碳、水门及风门、风筒压力等进行实时监控。在环境监控应用场景中,以矿井地图为显示基础,将各生产监控子系统的数据关联、整合。在矿井地图上点击监测点,该监测点对应的人员信息、瓦斯信息、风速温度等图文信息均可同时呈现,包括监控视频等视频信息也可集中显示。

图2智慧矿山网络系统总体优化方案

1)减人效益:通过对河南永煤矿的人员调查可知,该煤矿通过采用智慧矿山网络系统后,在煤矿生产、机电、通风、皮带等减少了约100个岗位,每年节约人工工资约1000万元左右。

2)节能效益:通过使用智慧矿山网络系统,各系统设备的运行效率显著提高,煤矿企业的整体生产能力明显增强,企业每年可节约电费约500万元左右。

3)增产效益:智慧矿山实施后,实现了对重要设备参数的实时监测,为设备检修提供了科学依据,极大地减少停电范围和时间,有效地避免了瓦斯积聚事故的发生。

4)管理效益:通过智慧矿山系统的故障远程视频诊断系统,地面相关技术人员可通过手机上网,实现对煤矿现场的实时查看,并及时作出对应决策,从而降低了企业在此方面的经济投入,缩短了问题反映时间,提高了企业管理效率,有效解决了第一时间到达“现场”问题。

结论

加快中国智慧矿山建设,是确保煤炭工业安全、高效、经济、绿色发展的必然选择。智慧矿山是矿业科技创新的前沿方向,也是矿山行业可持续发展的可靠保障。通过对智慧矿山的重要特征与实现途径进行初步探讨,以期能为中国智慧矿山建设提供参考。

参考文献：

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