煤矿智慧矿山三维智能管控系统设计与实现

基于动态三维模型建模技术、数据信息融合技术以及协同管理技术,融合煤矿安全、生产、经营的结构化和非结构化数据,构建了煤矿智慧矿山三维智能管控系统,介绍了系统的总体架构设计和功能架构设计,详细阐述了包括三维数据处理、三维漫游浏览、资源储量管理、生产仿真与管理、通风动态管理、六大系统监测、事故模拟与分析以及应急救援指挥等系统模块实现的具体功能和模块设计,并对系统采用的关键技术进行了阐述。通过在陕西榆林能源集团有限公司杨伙盘煤矿等用户的实际应用表明,煤矿智慧矿山三维智能管控系统能够真实反映各管理要素的空间位置关系,能够实现全矿井监测、控制、管理、保障的一体化动态管理,提升煤矿安全生产管理水平和生产效率。     

基于云计算分布式数据库的矿山应急救援平台

研究了云计算、服务器虚拟化、分布式数据库等技术,建设了兖矿应急救援示范平台,包括:应急救援私有云平台为整个系统提供基础条件支撑;中心数据库实现各地分布式数据库的交互;数据挖掘系统形成预警预报信息资源池;预报预警分析系统判断发布预警预报信息。实践表明,利用基于云计算分布式数据库构建的应急救援私有云进行数据挖掘可以提前预警预报事故,矿山应急救援平台可提高应急救援综合水平、尽量降低事故损失。     

基于大数据技术的煤矿应急救援辅助决策系统的研究

根据山西阳城阳泰集团的实况,提出了基于大数据的煤矿应急救援辅助决策系统,可实现对矿井多源异构数据的信息收集、提取、分析与挖掘,根据信息动态自动生成救援行动方案,为矿山救援指挥和调度提供决策依据。     

煤矿防治水安全保障体系的创建与应用

针对矿井水害防治工作日趋严峻的形势,高庄煤业有限公司在矿井防治水制度与技术创新的基础上,深化矿井水害事故控制的各环节研究,以矿井防治水信息系统、井上下水文动态监测体系和水害报警系统等为基础平台,集成矿井水害的预警、监测、隔离、报警、水害避灾逃生及水灾应急救援等功能,构建了一个科学、有效的煤矿防治水安全保障体系。应用结果表明,该保障体系有效预防了煤矿水害事故,提升了矿井水害防治能力,保障了煤矿安全生产。     

矿山突(透)水灾害应急疏散模拟系统与工程应用

矿山突(透)水灾害发生时,井下人员合理应急疏散是有效避免矿井群死群伤事故的重要举措。根据矿山突(透)水灾害应急疏散模拟需求及各种复杂影响因素分析,基于物联网的数据采集与识别,构建矿井地质环境与井下场景;通过突(透)水点及其相关信息获取、巷道水流模拟、人员逃生行为模拟、以及智能动态路径搜索,在VR仿真环境中进行应急疏散模拟及可视化分析,实现个体或群体行为动态过程模拟,生成安全迅速的井下人员最优疏散路径。针对应急疏散决策和疏散演练分析,进行定性定量评价与预警。经过在矿山实际工程应用,效果较好,为矿井灾害情景下的人员合理疏散、应急救援和人员培训等提供辅助决策支撑平台。     

地理信息系统在矿井灾害应急救援中的应用

通过研究矿井灾害救援技术和地理信息系统,建立了基于GIS技术的矿井灾害应急救援系统,以及内容丰富的矿井灾害应急救援数据库和知识库,实现了矿井地图的可视化管理,动态模拟演示各种事故的避灾路线,为灾害预防和处理提供了有力的技术支持。     

煤矿防治水智能化技术与装备研究现状及展望

为了解决煤矿充水条件的精准探测、有效预测、动态监测和水害的可靠治理问题,人工智能和信息化技术在我国煤矿水害防治技术和装备中获得广泛应用并取得重要进展。依据智能感知、智能判断和智能执行等智能化技术三要素,将煤矿防治水智能化定义为水害致灾因素的有效筛选、自动识别和精准控制的过程。从5个方面系统地总结了煤矿防治水智能化技术现状:即探测装备的智能化芯片应用及数据处理智能算法、含水层富水性分区的信息融合法及煤层底板突水预测的统计学习法、基于智能化传感器及智能算法的矿井水情(害)实时监测预警系统、水害治理工程的信息化设计及智能控制注浆系统、紧急避灾最优路径搜索及突水水源快速识别。结果表明:水害探测装备及解释方法的智能化提高了装备的抗干扰能力,实现了探测数据的快速准确处理;煤层底板突水预测的统计学习法使突水预测精度由82%提高到91%;网络并行电法监测仪在五沟煤矿提前2 d成功预报了工作面底板突水;智能化注浆系统形成了高度定制化的制浆-注浆数字化解决方案,实现全自动造浆30 m3/h;避灾抢险智能化为矿井灾害情景下的井下人员合理疏散和应急救援提供了辅助决策支持平台。提出随着智慧矿山、透明矿井技术的不断发展与完善,多源时空智能化探(监)测、玻璃水文地质、水害监测大数据挖掘、井下救援机器人等将会成为热点研究方向,并最终形成煤矿防治水智能化技术体系。     

基于ArcGIS的三维矿山系统研究

按照数字矿山建设原则,以ArcGIS为支撑平台,结合SQL Server数据库技术和Microsoft.NET技术,进行了三维矿山的空间数据采集技术、地质体建模技术和巷道建模技术的研究,融合数字矿山各大安全生产系统的多源数据,实现了二三维一体化的空间数字化服务平台,为数字矿山各大业务应用系统提供统一基准的空间数据服务,使企业集团以及安全监管部门能够直观、快速、全面地了解矿井安全生产状况和相关信息,为矿井的安全生产管理、监督检查以及应急救援提供科学的决策支持。     

基于FPP-区间可拓的矿井火灾应急救援能力评估

为解决煤矿矿井火灾应急救援能力评估指标模糊性的问题,首先从矿井通风系统情况、矿井防灭火能力、应急救援信息保障、应急救援组织保障、应急救援人员和物质保障5个方面构建了矿井火灾应急救援能力评估指标体系;其次,提出基于模糊优先规划(FPP)和区间可拓理论的矿井火灾应急救援能力评估模型,该模型借助三角模糊数构造模糊判断矩阵,采用FPP得到指标权重,然后利用区间可拓理论计算得出矿井火灾应急救援能力等级;最后,运用该模型对某矿井的火灾应急救援能力进行评估。评估结果表明,该矿井应急救援能力较弱,需进行局部调整,同时验证了该模型具有适用性及有效性,为矿井火灾应急救援能力评估提供了一种新的方法。     

基于GIS的矿井通风预警信息系统研究

根据矿井通风安全基础理论,并引用预警理论、地理信息系统(GIS)技术,对矿井通风预警指标进行分析评判,研究开发了矿井通风预警信息系统,介绍了系统的建立流程,阐述了系统实现的主要功能。实践证明,该系统实现了矿山通风信息的数字化管理,为矿山生产管理部门对矿井通风安全信息的管理、查询、统计分析提供了一条新的有效途径。     

智能露天煤矿信息综合管控平台设计及关键技术研究

为了加快露天煤矿智能化建设,设计了智能露天煤矿信息综合管控平台,利用大数据技术为基础,通过对露天煤矿各自动化系统/信息化系统数据的研究,为智能露天煤矿信息综合管控平台提供跨系统多元化的数据治理,并通过可快速部署的云服务模式为其提供智能化系统应用。信息综合管控平台通过大数据云服务的数据、算力和环境支持,紧紧围绕露天煤矿半连续工艺流程,设计了智能三维地质中心、智能生产管控中心、综合安全监控预警及应急指挥中心三个中心,并根据智能化技术发展,梳理了中心的具体系统,为露天矿智能化建设提出具体的构想。     

基于矿山物联网的矿井突水感知关键技术研究

从感知矿山理念与物联网三层架构出发,以网络化测量、智能传感器、地球信息科学、数据挖掘等新兴学科与水文地质、采矿、地球物理等传统矿山学科相互交叉为手段,分析了矿井突水信息采集、传输、处理与预警技术现状,论述了矿山物联网条件下实现矿井突水感知的关键技术。在感知层,以网络化测量与智能传感器为关键技术,构建多物理场网络化分布式监测系统;在网络层,利用空间数据仓库、三维地学模拟系统和云计算搭建突水云服务平台,实现矿井突水多源异构信息的高效存取与三维复合分析,为构建突水专家云提供基础;在应用层,以多源信息融合为关键技术,提出了一种多模型组合的矿井突水预警方法,将静态预测与实时预警相结合,充分利用历史与实时数据,增大突水预警判据的信息量。最后指出了建设整个系统需要分3个阶段逐步实施。     

基于GIS的煤矿井下安全避险集成管理系统的研究与实现

 摘要：根据应急管理“感知-避险-救援”三阶段模型对煤矿安全避险“六大系统”的综合功能进行分析;提出“六大系统”的功能体系结构,构建基于GIS的井下安全避险集成管理系统的体系结构并对系统的实现进行了研究。该系统集成了煤矿地理信息数据、煤矿实时安全信息数据和“六大系统”基础信息数据,实现了“六大系统”的基础数据管理、安全避险与应急救援工作的信息化管理、三维巷道环境下“六大系统”的实体模型实体属性调取功能以及安全监测信息与人员定位信息的综合监测与预警功能。     

煤矿冲击矿压多参量监测预警平台数据管理系统

基于物联网和云计算技术提出的煤矿冲击矿压多参量监测预警平台数据管理系统是数据智能采集、传输、分析、管理的一体化解决方案,系统以矿端采传设备、Socket网络传输、SQL Server数据存储及Web服务器发布为核心,实现了将采集到的各类监测数据集成标准化,远程传送到服务端,进行远程实时监控和综合分析,进而为客户端冲击矿压预警分析等本地化分析和决策功能的实现提供数据基础。该系统能为冲击矿压监测预警提供准确、实时的数据支持。     

矿山事故现场实时救援及预警指挥系统设计

针对矿山事故现场实时救援及预警指挥时应急物资、急救人员、车辆出入、后续潜在危险预警等信息协调不一致问题,提出一种有效的矿山事故现场实时救援及预警指挥系统设计。该系统包含指挥及现场人员手机用户端、云服务器、数字电话交换机、远程无线终端控制器,指挥及现场人员通过云服务器、数字电话交换机将手机用户端平台下语音信息及时传送给远程无线终端控制器,远程无线终端控制器控制功放设备将现场所需协调信息及预警信息及时告知现场人员,整个系统实施过程方便。     

煤矿信息引导发布与智能联动系统设计与实现

针对煤矿井下灾害救援等信息无法快速有效传递的问题,结合面向服务体系架构思想、分层构架设计思想和WCF技术,设计并实现了一种新的煤矿信息引导发布与智能联动系统。系统借助井下以太环网实现与LED信号显示牌的通讯和信息显示,提供LED信号显示牌等设备管理、用户权限管理、应急预案管理、信息下发管理和上位机模拟显示等功能,并利用不同的优先等级,实现与煤矿其他异构系统的消息传递与智能联动显示。实际应用证明,系统稳定可靠,时效性强,对提高煤矿救灾指挥能力有重要意义。     

矿井瓦斯异常涌出防控现状及展望

为了探索煤矿瓦斯异常涌出灾害防控新技术,研发瓦斯灾害智能化预警及防控装备,保障高瓦斯矿井安全高效开采,基于煤矿瓦斯异常涌出灾害的复杂性特点,从瓦斯地质异常区探测技术、通风稀释异常瓦斯技术、瓦斯异常区抽采技术和瓦斯异常涌出应急处置等4方面梳理了已取得的研究成果和实践经验,并从动态透明瓦斯地质、多源信息瓦斯灾害智能探测技术、瓦斯异常涌出大数据挖掘技术、瓦斯异常涌出智能防控技术、瓦斯异常涌出事故机器人应急救援技术等5个方面进行了展望,为提高煤矿瓦斯异常涌出灾害防控能力、减少矿山安全事故的发生指明了方向。     

智能化综采管理平台中多源异构数据处理

针对智能化综采管理平台存在的信息孤岛以及子系统割裂等煤矿建设中存在的一系列问题,提出了智能化综采管理平台中的多源异构数据处理系统为主体的智能化煤矿建设体系架构。通过对大数据的采集、存储、分析以及系统实现,在井下构建智能化的多源异构大数据平台,成功建成了各个子系统之间能够统一管理、信息之间能够共享的格局。分析认为,多源异构数据处理系统可实现各类多源异构数据的高效传输和快速处理分析,能消除信息孤岛,以及设备持续开采的周期寿命进行预警预判和自动分析。     

地下矿山智能生产控制与管理建设体系研究

近年来随着人力成本增长,安全和环境要求更加严格,国内矿山企业需要从劳动密集型粗放管理方式向高效科学管理方式转变。生产控制与管理智能化是矿山实现高效科学管理的关键,需要紧贴矿山运行特点,选用合适的、性价比高的技术和设备来实现。总结了中钢矿业公司的智能矿山建设经验,分析了地下矿山的运行特点,以信息化、自动化为基础,利用物联网技术,构建了矿山智能生产控制与管理建设体系,提出了从地质、测量、采矿信息的数字化与可视化、生产运行智能化控制、安全生产智能化监测与预警和经营管理信息化四个方面进行矿山智能化建设,总结了关键实施技术和设备。按照此体系进行建设,矿山就能在生产和管理方面实现数字化、自动化、决策与预警智能化,并为其他矿山智能化建设提供参考。