基于SCADA的智慧煤矿关键技术分析与实践

为顺应国内建设智慧矿山的技术革新和发展趋势,在现有煤矿子系统结构、网络结构及硬件设备的基础上,分析结合国内智慧煤矿关键技术,运用SCADA软件三维技术,搭建了立体数学模型,构建了复杂的数据计算、动画展示系统,实现了所有信息的精准实时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展示、自动化操作和智能化服务,使得信息资源和设备资源...     

矿山灾难性事故模拟训练系统的设计与实现

研究了矿山灾难性事故模拟训练系统的设计和实现技术。给出了矿山灾难性事故模拟训练系统的原理，该系统的矿难环境模拟系统主要由模拟烟雾、高温加热、通风、光电模拟、矿山灾难音响等子系统组成；该系统的智能控制系统主要由监控定位、遥测监护、对讲等子系统组成。探讨了先进的智能控制技术、无线通讯技术、无线射频技术等在矿山灾难性事故模拟训练中的应用。     

关于北衙露天金矿数字矿山建设的思考

为更好的提高生产效率和保持可持续发展,北衙露天金矿在原有信息化建设的基础上进行全面的数字矿山建设。通过将原各子系统融合搭建数据采集平台,形成企业数据中心；以SURPAC、DIMINE等三维矿业软件为基础搭建新的地质模型体系使得设计、生产各环节更精细,同时建成完备的生产技术管控平台；梳理各管理、技术、生产流程,提炼与分析生产数据形成矿山生产执行系统。整套数字化技术运用大大提高了矿山资源利用率和生产效率。     

开滦集团三维矿山应急救援指挥决策系统

基于物联网的数字矿山建设将原本孤立的矿山安全和自动化系统整合到一个集成的平台上,彻底解决矿井各信息化子系统的"信息孤岛"问题,实现真正意义上的井下环境及人员监控、语音、视频、自动化控制等的多网合一。在煤矿事故发生时,借助此系统可以对各类信息的统一管理、共享和分析,提供决策信息和解决方案,并自动反馈给相应的系统和设备,为矿山安全保驾护航。     

水泥原料矿山生产过程智能控制与仿真应用

根据水泥原料矿山的生产工艺特性,利用微型计算机DCS集散控制技术与现场总线技术,设计了矿山生产过程分层递阶控制结构。针对工艺各子系统中的不确定性、非线性、时滞性及子系统间的关联性,在基础层面采用现代控制与神经网络控制相结合;在协调优化层面实施自适应遗传算法等综合集成智能控制技术进行生产过程全局优化。同时采用了智能技术与Simulink相结合的系统仿真方法,确保了生产过程控制效果的稳定性、逼真性。     

多碎少磨降低选矿生产成本实践

马钢南山矿业公司为实现质量、精益、平安、人文、科技、可持续"六型"矿山工作持续推进及最大限度节约生产成本的企业目标,以和尚桥选厂破碎系统为例,在碎矿现有设备和工艺流程的基础上,从选矿工艺的破碎作业工序探究以"多碎"促"少磨"并给出了具体实施方案,可有效降低选矿生产成本,促进矿山可持续发展。     

基于联动机制矿山安全应急系统研究

分析了当前矿山安全应急救援的现状和存在的问题,描述了基于联动机制矿山安全应急管理系统的概念和作用,提出以应急联动服务平台为核心的矿山安全应急联动系统的体系结构和功能特点。该系统在整合和利用矿山现有条件的基础上,采用现代信息等先进技术,建立成为集通信、指挥和调度于一体,高度智能化的矿山应急指挥调度系统。     

某铜矿井下安全避险“六大系统”的建设与应用

结合国内外矿山发展趋势,某铜矿在现有开采基础上,进行井下"六大系统"建设和信息化升级。通过建设和应用综合信息管理平台、监视监控系统、人员定位系统、通信联络系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统,达到井下信息技术装备升级,井下、地面信息互通的目的,为矿山的事故应对、应急救援和安全生产提供有力技术支持。     

基于煤矿企业的矿山物联网应用技术研究

阐述了矿山物联网的架构、网络平台、软硬件系统和技术标准,针对煤矿生产实际情况,分析了矿山物联网的主要子系统.通过对矿山物联网应用技术研究,为我国矿山物联网产业的发展在概念界定、体系架构、技术标准、示范矿井建设等方面起到引领性的作用.     

矿山井下紧急避险系统关键技术研究

矿山井下紧急避险系统作为安全避险“六大系统”的重要组成部分,研究其关键技术具有重要意义。以会泽分公司避难硐室建设为例,在对矿山紧急避难路线进行三维设计的基础上,根据额定人员及国家规范对避难硐室内部结构、尺寸及断面形状进行了设计,并对避难硐室内部关键子系统如供氧系统、监测监控系统、压风自救系统和环境控制系统等系统的关键技术进行了研究。结果表明：该系统设计规范、安全可靠、经济适用,可为矿山井下紧急避险系统建设提供指导。     

基于虚拟样机的盾构掘进机多领域建模仿真实现策略

提出了盾构掘进机多学科虚拟样机仿真测试平台的实现策略。从系统的角度研究了盾构掘进机虚拟样机子系统建模及模型集成技术。利用CATIA、ADMAS等支撑软件建立盾构掘进机数字化虚拟样机各子系统模型,运用基于接口的多领域建模方法,利用参数关联和系统集成技术,将多个子系统模型在仿真环境中集成为虚拟样机,代替实际物理样机进行性能评价与测试。     

“互联网+”背景下的矿井通风系统管理研究与实践

为建设长春兴矿"互联网+"矿井通风管理系统,分析现有"互联网+"的先进技术,结合长春兴矿现有通风系统中各个子系统中的技术与设施,设计了该矿的"互联网+"矿井通风管理系统。经过现场应用,取得了良好的管理与经济效果,为其他矿井的通风系统"互联网+"升级提供了技术基础。     

矿山工程信息物理系统研究及挑战

针对现有矿山工程信息系统缺乏安全生产相关运行模式的系统性设计,梳理分析了当前监测监控、工业总线、无线通信、生产控制和物联网等矿山信息技术领域存在的问题,从信息物理系统的角度,阐述了矿山工程信息物理系统(Mine Cyber-Physical Systems,MCPS)体系结构及主要问题;将矿山生产活动过程从单一设备、单一系统运行状态控制上升到全系统过程协同,提出多源信息感知、时空信息融合交互、异构网络统一传输、协同控制和工程标准化等MCPS技术挑战,构建"深度嵌入、泛在互联、智能感知和交互协同"的矿山工程信息物理系统。     

多协议矿山自动化通信平台设计与实现

采用ARM Cortex-M3微处理器,设计并实现了矿山自动化多协议通信平台,系统架构采用微处理器+实时操作系统+嵌入式TCP/IP协议栈的形式。构建了图形显示接口,以SPI接口模式驱动TFT-LCD。经JPEG 压缩后的图像文件,大小约45 kB,大约需要600 ms传输时间,可满足通信平台的需求。在设计时采用了降低噪声、防止干扰等技术措施以提高电源部分的稳定性。为了方便系统调试,提供RS232串行通讯与PC机建立 数据连接,可以支持技术人员以便携式计算机或PC机观察系统的运行状态。通过RS232-485转换器,可以实现矿山自动化系统设备接入。通过移植嵌入式TCP/IP协议栈和嵌入式文件系统EFSL,实现了文件传输和嵌入式 Web服务器,可以实时显示通信平台接入的矿用设备的基本信息。试验结果表明：通过对矿山自动化通信平台进行有机整合设计,实现了各子系统协作、关联操作,解决了矿山多年的信息孤岛问题;在Web端实现了对 整个矿山采集数据的无缝整合,能够快速实时查询和追踪采场环境变化和生产工艺过程的所有动态信息;能够实现矿山生产运行态势实时监控、采矿生产运营决策和指挥、事故追踪和预警等。     

基于微服务架构的大型智能矿山建设研究与设计

针对大型智能矿山建设中存在的具体技术架构不清晰、体系不完善等问题，分析了现有智能矿山建设的4条技术路线，在充分借鉴国内互联网行业技术架构的基础上，提出基于Sping Cloud微服务架构的大型智能矿山应用建设架构，并且针对大型智能矿山建设中所产生的数据价值问题，提出智能矿山数据标准体系以及数据湖建设架构，构建了基于微服务平台的智能决策分析系统、智能经营管理系统、智能矿山生产执行系统和智能安全生产集成监测监控系统等。最后，梳理了若干智能化应用场景，以期为大型智能矿山建设提供有益借鉴。     

煤矿智能一体化辅助生产系统及关键技术

随着我国在智能开采和智能掘进技术方面不断取得重大突破,矿井各子系统智能化程度不均,矿井生产控制单一分散,各系统信息孤岛化等问题突显,因此需要建立智能一体化辅助生产系统,实现矿井所有设备的集中控制,数据的集中管理和信息的高度集成与共享,打破各系统信息壁垒,真正实现煤矿多系统智能化发展目标。针对智能矿山的发展现状和趋势,指出智能矿山的建设是由单个系统智能化向多系统智能化方向发展,矿井生产控制是由单一分散式向综合智能一体化方向发展,煤矿智能辅助生产系统是智能矿山建设不可或缺的一环,提出了智能一体化辅助生产系统建设的"五个一"基本原则。神东矿区通过融合智能主/辅运输技术、智能供电技术、智能排水技术、智能通风技术及智能通信技术,建立了煤矿智能一体化辅助生产技术体系。引入模块化管理理念,将矿井综采(综放)、掘进、主运输、供电、供排水、通风及安全监测监控等所有矿井生产系统高度集成在同一个平台,将各子系统数据接入区域煤矿集中控制中心,设计出一套集地面与井下为一体的辅助生产系统的整合控制方案,形成管控一体化平台。采取从采掘、运输和分选加工等煤炭生产一体化管理模式,形成了专业调度体系,优化了生产控制指挥流程,实现了"五矿六井"大区域煤炭生产的集中控制和海量数据管理及信息的高度集成与共享,形成新型煤炭生产体系。实践表明,神东矿区智能一体化辅助生产系统可对全矿区全周期生产数据进行分析应用,减少工作人员400人,降低人工成本8 000万/a,节电25%,设备利用率提高5%,全员工效提高16%。     

基于控制安全的东林煤矿主要通风机监控系统改造北大核心

为了提高监控系统的数据安全性,确保数据的传输、控制命令执行无误,减少意外故障,基于矿山自动化子系统改造、调试,对东林煤矿主要通风机监控系统的控制流程、数据流向进行研究设计;将系统的控制逻辑分级分层管理,为系统中的各人机接口设备如触摸屏和上位机组态软件设计不同的工作模式,对操作指令分配不同的权限,并进行功能闭锁,同时设计了PLC的安全级别以及第三方平台接口的控制流程。现场的实际应用表明:这种方案增强了系统的稳定性,减少了数据流向及控制命令传输中的安全隐患,提高了自动化子系统的安全性,稳定性。     

智慧矿山顶层架构设计及其关键技术

智慧矿山建设目标是在工业互联网技术的基础上,能够完成对矿山"人、机、环"数据进行精准化采集、网络化传输、规范化集成,从而实现可视化展现、自动化操作和智能化服务的矿山智慧体。目前,智慧矿山的建设主要以单一的业务逻辑为基础,较少从数据运营、技术服务和业务逻辑等多方面,深入研究智慧矿山的体系架构问题,难以实现通用性和扩展性较强的智慧矿山建设目标。为解决上述问题,基于已有智慧矿山的基本概念及内涵,在对国内外智慧矿山研究现状分析的基础上,提出智慧矿山的基本内涵及其建设原则,并引入数据标准化、网络协同化、系统一体化和技术智能化的建设理念。提出智慧矿山顶层架构体系及其关键技术。该顶层架构体系主要包括智慧矿山总体架构、业务逻辑架构、技术架构和数据架构4个部分,从总体设计、业务分析、技术实现和数据流转的不同角度,可以较为综合和全面地构建智慧矿山。之后,探讨和研究了智慧矿山顶层架构体系建设过程中涉及到的智能控制技术、通信网络技术、三维可视化技术、空间信息技术、大数据分析与挖掘技术、物联网技术、机器学习理论方法、媒体智能技术等关键智能技术。最后,在总结智慧矿山顶层架构设计及关键技术内容的基础上,指出了未来智慧矿山建设过程中需要解决的一些关键理论问题及系统设计、优化问题,为不断完善智慧矿山顶层架构的设计和智慧矿山的深入发展明确了研究方向和实现目标。     

基于虚拟样机的盾构掘进机多须域建模仿真实现策略

提出了盾构掘进机多学科虚拟样机仿真测试平台的实现策略。从系统的角度研究了盾构掘进机虚拟样机子系统建模及模型集成技术。利用CATIA、ADMAS等支撑软件建立盾构掘进机数字化虚拟样机各子系统模型，运用基于接口的多领域建模方法，利用参数关联和系统集成技术，将多个子系统模型在仿真环境中集成为虚拟样机，代替实际物理样机进行性能评价与测试。     

浅谈神东矿区“一网一站”数字化矿山建设

为了实现煤矿井下系统统一的传输网络、统一的接口接入,以及信息化和工业自动化相融合的数字化矿山战略,神东提出"一网一站"系统建设。本文结合"一网一站"在神东矿区的实际建设情况,介绍了"一网一站"及其整体方案设计,分析了"一网一站"的技术优势和特点。