智能化礦山技術(shù)培訓(xùn)課件

1、智能化礦山技術(shù) 2020年5月目錄 | Contents一 智能化礦山概述 二 智能化礦山定義及主要內(nèi)容三 智能化礦山現(xiàn)狀及存在問(wèn)題四 智能化礦山頂層設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)五 智能化礦山技術(shù)研究實(shí)踐智能化礦山概述01第一部分智能化礦山的概述智能化礦山是采礦技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、3S（GIS、GPS、RS）、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及軟件軟件技術(shù)的總集成。智能化礦山為打造高產(chǎn)高效的本質(zhì)安全型礦井提供信息保障，智能化礦山能夠?qū)崿F(xiàn)礦山生產(chǎn)管理的精細(xì)化、自動(dòng)化、智慧化和無(wú)人化。智能化礦山已成為現(xiàn)代采礦企業(yè)安全、綠色、高效和低耗開(kāi)采的必由之路。智能化礦山的定義及主要內(nèi)容02第二部分

2、智能化礦山的定義智能化礦山是建立在礦山數(shù)字化基礎(chǔ)上的能夠完成礦山企業(yè)所有信息的精準(zhǔn)適時(shí)采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、可視化展現(xiàn)、自動(dòng)化運(yùn)行和智能化服務(wù)的數(shù)字化智慧體。 通過(guò)數(shù)字化再造使整個(gè)礦山具有自我分析能力和決策能力，使礦井的人、機(jī)、環(huán)境處在高度協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體中運(yùn)行； 通過(guò)不斷地收集、學(xué)習(xí)和濃縮相關(guān)專(zhuān)家的最新知識(shí)，使智能化礦山的神經(jīng)中樞具有眾多專(zhuān)家集體決策的能力。智能化礦山的主要內(nèi)容將礦井所有內(nèi)容處理成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)可以接受、儲(chǔ)存、拷貝、加工和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字信息，并保證信息的完整性。數(shù)字化基礎(chǔ)智能化礦山的主要內(nèi)容準(zhǔn)確采集到任何地點(diǎn)、任何時(shí)間所需要的安全、生產(chǎn)和管理等信息，并保證信息的及時(shí)性。精準(zhǔn)實(shí)

3、時(shí)采集智能化礦山的主要內(nèi)容所有信息包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)可以通過(guò)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、可靠、安全的傳輸，必要的數(shù)據(jù)要保證時(shí)鐘同步。網(wǎng)絡(luò)化傳輸智能化礦山的主要內(nèi)容通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式、開(kāi)放的通信協(xié)議和統(tǒng)一的管理規(guī)范所定義的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用中信息的互聯(lián)互通，確保數(shù)據(jù)的唯一入口和一致性。 規(guī)范化集成智能化礦山的主要內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的所有信息和模型均可用四維地理信息系統(tǒng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、模擬仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和可視化分析技術(shù)表達(dá)和展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)透明管理?？梢暬宫F(xiàn)智能化礦山的主要內(nèi)容對(duì)主要生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)、監(jiān)聽(tīng)監(jiān)視環(huán)節(jié)、時(shí)效性強(qiáng)準(zhǔn)確度高的環(huán)節(jié)以及環(huán)境惡劣、易疲勞環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化、無(wú)人化。

4、自動(dòng)化運(yùn)行智能化礦山的主要內(nèi)容在諸如危險(xiǎn)源辨識(shí)、災(zāi)害預(yù)防、方案設(shè)計(jì)、計(jì)劃編制、過(guò)程控制、經(jīng)濟(jì)分析、調(diào)度優(yōu)化等方面，提供智能化工具和綜合決策支持，最大限度地降低腦力勞動(dòng)強(qiáng)度，避免認(rèn)為決策失誤。 智能化服務(wù)智能服務(wù)器方案設(shè)計(jì)計(jì)劃編制災(zāi)害預(yù)警過(guò)程控制決策支持調(diào)度指揮智能化礦山的主要內(nèi)容智能化礦山現(xiàn)狀及存在問(wèn)題03第三部分國(guó)外德國(guó)魯爾集團(tuán)澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)院瑞典的艾鐵克巴西卡拉雅思加拿大托騰國(guó)內(nèi)中國(guó)煤炭科工集團(tuán)神華集團(tuán)陜煤集團(tuán)黃嶺礦業(yè)山西晉興能源公司智能化礦山技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀智能化礦山現(xiàn)狀及存在問(wèn)題國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀德國(guó)魯爾曾經(jīng)是歐洲最大的煤炭能源及重工業(yè)中心，誕生了一批煤炭行業(yè)制造企業(yè)，使德國(guó)煤炭開(kāi)采裝備制造

5、技術(shù)長(zhǎng)期領(lǐng)跑世界。由于資源和開(kāi)采成本的制約而關(guān)閉，煤機(jī)裝備制造企業(yè)大多被兼并重組。 位于德國(guó)北羅納河威斯特法利亞地區(qū)的漢巴赫的露天礦之一，年產(chǎn)量達(dá)到4600萬(wàn)噸。智能化礦山現(xiàn)狀及存在問(wèn)題國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)是世界第二大產(chǎn)煤國(guó)，目前全美井工長(zhǎng)壁開(kāi)采煤礦有約60個(gè)，普遍應(yīng)用IMSC（ IntelligentMiningService Center ）智能高效開(kāi)采。澳大利亞的CSIRO（安聯(lián)邦科學(xué)院）的5個(gè)實(shí)驗(yàn)室：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、遠(yuǎn)程管理中心、煤環(huán)境研究實(shí)驗(yàn)室、選煤實(shí)驗(yàn)室、巖石切削實(shí)驗(yàn)室。智能化礦山現(xiàn)狀及存在問(wèn)題國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀以中國(guó)煤炭科工集團(tuán)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等為代表的研發(fā)機(jī)構(gòu)，在地質(zhì)信息 智慧礦山建模

6、、生產(chǎn)自動(dòng)化、安全監(jiān)控、管理信息化等方面開(kāi)展了大量的理論和實(shí)踐工作，神東、陜煤黃陵、陜北張家峁、延長(zhǎng)巴拉素等在數(shù)字化礦山建設(shè)、生產(chǎn)系統(tǒng)智能化等應(yīng)用方面取得了突破性進(jìn)展。陜煤集團(tuán)黃陵一礦神華錦界煤礦智能化礦山現(xiàn)狀及存在問(wèn)題存在問(wèn)題信息孤島：各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)沒(méi)有深度融合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分利用和智能化管控。標(biāo)準(zhǔn)不健全：數(shù)字化建模、通信、智能化礦山架構(gòu)等方面都缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，難以實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨平臺(tái)集成應(yīng)用。關(guān)鍵技術(shù)突破：井下定位、高清視頻圖像獲取及應(yīng)用、智能化采掘裝備等關(guān)鍵技術(shù)。智能化礦山現(xiàn)狀及存在問(wèn)題智能化煤礦頂層設(shè)計(jì)及系統(tǒng)架構(gòu)04第四部分智能化煤礦總體系統(tǒng)架構(gòu)1-智能化管控平臺(tái)3-網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、資

7、源視圖10-智能應(yīng)用系統(tǒng) 智能化煤礦頂層設(shè)計(jì)及系統(tǒng)構(gòu)架煤礦智慧大腦智能化管控平臺(tái) 統(tǒng)一開(kāi)發(fā)平臺(tái)：開(kāi)發(fā)智能礦山生產(chǎn)系統(tǒng)、安監(jiān)系統(tǒng)、智能保障系統(tǒng)、智能決策分析系統(tǒng)、智能經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)、智慧園區(qū)等場(chǎng)景化APP支持服務(wù)。 監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)化、控制自動(dòng)化、管理信息化、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)自動(dòng)化、知識(shí)模型化、決策智能化；實(shí)現(xiàn)煤礦的數(shù)據(jù)集成、能力集成和應(yīng)用集成。智能化煤礦頂層設(shè)計(jì)及系統(tǒng)構(gòu)架智能化煤礦-“一張網(wǎng)、一片云、一視圖”“一張網(wǎng)” 建設(shè)覆蓋整個(gè)礦區(qū)的通信和感知網(wǎng)絡(luò)； 建設(shè)5G融合一張網(wǎng)，根據(jù)需求設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景 切片，滿足不同帶寬、時(shí)延和接入密度的要求； 建設(shè)光纖接入骨干網(wǎng)，滿足智能化開(kāi)采多樣承載需求，充分考慮業(yè)務(wù)安全性及網(wǎng)絡(luò)

8、故障不擴(kuò)散原則，有效支撐基于5G各應(yīng)用場(chǎng)景。5G融合網(wǎng)絡(luò)云數(shù)據(jù)中心GIS空間信息服務(wù)“一片云”“一視圖” 基于云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析能力，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，構(gòu)建煤礦大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)； 基于微服務(wù)架構(gòu)和人工智能算法構(gòu)建智能數(shù)據(jù)引擎，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯快速組態(tài)化構(gòu)建和智能決策； 形成實(shí)時(shí)反映煤礦運(yùn)行狀態(tài)的煤礦領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙。 基于最新的空間信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)資源的“一張網(wǎng)、一張圖、一個(gè)庫(kù)”管理，使煤礦生產(chǎn)能夠“看得見(jiàn)、管得了、控得住”。智能化煤礦頂層設(shè)計(jì)及系統(tǒng)構(gòu)架智能化煤礦-十大系統(tǒng)煤礦智慧中心及綜合管理系統(tǒng)高速通信網(wǎng)絡(luò)及精準(zhǔn)位置服務(wù)系統(tǒng)地質(zhì)保障及4D-GIS動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)巷道智能快速掘進(jìn)系統(tǒng)工作面智能協(xié)同控制

9、系統(tǒng)煤流及輔助運(yùn)輸智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)井下環(huán)節(jié)感知及安全管控系統(tǒng)固定場(chǎng)所無(wú)人值守智能管理系統(tǒng)煤礦智能洗選系統(tǒng)智慧場(chǎng)區(qū)與經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)智能化煤礦頂層設(shè)計(jì)及系統(tǒng)構(gòu)架煤礦智能化分類(lèi)、分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，智能化煤礦標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè) 基于我國(guó)煤層賦存條件復(fù)雜多樣，智能化煤礦建設(shè)不均衡的特點(diǎn)，制定智能化煤礦分類(lèi)、分級(jí)技術(shù)條件與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，智能化采煤工作面分類(lèi)、分級(jí)技術(shù)條件與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，搭建智能化煤礦編制體系架構(gòu)。智能化煤礦分類(lèi)、分級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)智能化煤礦標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)智能化煤礦頂層設(shè)計(jì)及系統(tǒng)構(gòu)架智能化礦山關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)實(shí)踐05第五部分泛在感知模型驅(qū)動(dòng)人機(jī)環(huán)協(xié)同彈性供給您縱向集成橫向集成端到端集成數(shù)據(jù)挖掘知識(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)建模傳感器和控

10、制器泛在網(wǎng)絡(luò)通訊條碼/UWB訂單生產(chǎn)彈性保障管控打通深度互聯(lián)互通以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)全面透徹的感知定制化產(chǎn)品智能化煤礦的特征高度集成人工智能虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能穿戴HI+AI混合智能 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)采系統(tǒng)設(shè)備群健康狀態(tài)評(píng)價(jià)-狀態(tài)表征開(kāi)采系統(tǒng)衰退行為與變工況下的剩余壽命預(yù)測(cè)研究-趨勢(shì)表征融合生產(chǎn)調(diào)度和維護(hù)行為的開(kāi)采系統(tǒng)雙層機(jī)會(huì)維修決策模型-決策機(jī)制開(kāi)采系統(tǒng)健康狀態(tài)評(píng)價(jià)、壽命預(yù)測(cè)與維護(hù)決策 構(gòu)建系統(tǒng)級(jí)的健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法和剩余壽命預(yù)測(cè)方法，為智能化開(kāi)采提供可靠性保障煤礦智能化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)實(shí)踐基于信息“實(shí)體”的數(shù)字煤礦智慧邏輯模型 信息實(shí)體及虛實(shí)映射機(jī)理-信息表達(dá) 信息實(shí)體智能匹配、推送及智慧煤礦數(shù)據(jù)交互-

11、信息交互 基于開(kāi)采行為預(yù)測(cè)推理的智慧邏輯模型進(jìn)化機(jī)制-信息更新 實(shí)現(xiàn)煤礦多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表達(dá)，形成支持不同子系統(tǒng)邏輯關(guān)聯(lián)規(guī)律的煤礦整體數(shù)字模型。煤礦智能化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)實(shí)踐四種煤礦智能化開(kāi)采模式薄及中厚煤層智能化無(wú)人開(kāi)采模式綜放工作面智能化操控與人工干預(yù)輔助放煤模式大采高工作面人機(jī)環(huán)智能耦合高效開(kāi)采模式復(fù)雜條件機(jī)械化+智能化開(kāi)采模式煤礦智能化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)實(shí)踐1 薄及中厚煤層智能化無(wú)人開(kāi)采模式 黃陵礦區(qū)煤與油型氣共生薄、中厚和厚煤層條件下的安全高效智能化開(kāi)采成套技術(shù)及裝備，在2014年實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化地面遠(yuǎn)程監(jiān)控、工作面無(wú)人操作的智能化開(kāi)采。黃陵礦區(qū)常態(tài)化遠(yuǎn)程監(jiān)控工作面無(wú)人操作的智能化開(kāi)采煤礦智能化

12、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)實(shí)踐2 大采高工作面人-機(jī)-環(huán)協(xié)調(diào)智能耦合高效綜采模式 針對(duì)6-9米大采高和超大采高條件下，大空間、強(qiáng)礦壓 采動(dòng)失穩(wěn)、形成冒頂片幫等問(wèn)題，利用智能耦合控制技術(shù)，形成了超大采高工作面液壓支架-圍巖智能耦合控制技術(shù)。兗礦集團(tuán)金雞灘煤礦自2016年，首家成功實(shí)施8.2m以上超大采高智能化綜采，達(dá)到日產(chǎn)量6.16萬(wàn)噸，月產(chǎn)153萬(wàn)噸，年產(chǎn)1500萬(wàn)噸，回收率98%以上，創(chuàng)綜采高度、產(chǎn)量及效率世界最高紀(jì)錄。煤礦智能化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)實(shí)踐3 綜放工作面智能化操控與人工干預(yù)輔助放頂煤模式 大同塔山煤礦20m特厚煤層，應(yīng)用特厚煤層大采高綜放開(kāi)采成套技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)了14-20m特厚放頂煤開(kāi)采，形成了智能操控與人工干預(yù)輔助放煤模式。世界首套7m超大采高智能化綜放成套裝備在大同塔山煤礦成果應(yīng)用，解決了硬煤特厚