智慧矿山技术体系研究与发展路径

基于我国矿产资源开发现状,分析了智慧矿山建设的必要性、建设理念与内涵,阐述了现阶段智慧矿山建设存在的关键共性难题,提出了我国智慧矿山建设的近期、中期、远期目标。针对我国煤炭资源开采条件与智能化建设基础存在的差异性,构建了智能化煤矿建设总体技术体系架构,从生产矿井与新建矿井两个维度提出了智能化煤矿建设技术路径,明确了不同建设条件矿井进行智能化煤矿分类、分级建设的重点内容。系统阐述了张家峁煤矿、巴拉素煤矿智能化建设经验与阶段性成果,并提出了我国智慧矿山实现高质量发展的主要技术路径。     

基于智慧矿山体系下的煤矿智能化通风系统的构建与应用

随着智能化时代的来临,中国煤矿行业也将迎来一场技术革命.煤矿企业在着力打造智慧矿山体系的同时,以物联网+5G通信网络为基础,依靠软件技术层和装备层的支撑,构建并应用与智慧矿山体系高度相融的煤矿智能化通风系统成为现代化煤矿建设一个重点.在构建智能化通风系统过程中,需要配套高速网络传输系统、智能分析与调控系统、高精准感知技...     

国内智慧矿山标准可转化为国际标准的选择策略研究——以露天煤矿为例

智慧矿山建设已经成为煤矿企业实现高质量发展的必由之路,智慧矿山标准是实现智慧矿山深度互联互通的重要保障,将具有潜力的国内智慧矿山标准转化为国际标准,有助于提高我国煤炭产业的国际竞争力。基于此,提出了国内智慧矿山标准可转化为国际标准的选择策略,分析了国内外智慧矿山标准发展现状,详细阐述了国内智慧矿山标准可转化为国际标准的研究方法。以露天煤矿为例,研究了国内露天煤矿标准和智慧露天煤矿国际标准的研制方向,研究表明,我国智慧矿山标准可转化为国际标准的选择策略具备可行性,露天煤矿绿色管理标准、无人驾驶标准以及信息通讯标准的研制方向与目前采矿国际标准发展相关方面的要求相吻合;认为,煤炭领域国际标准研制在当前和今后一段时期内有较大的国际市场需求。     

霍尔辛赫煤矿通信网络改造优化方案的研究

无线通信网络系统是智慧矿山系统的重要组成部分,是实现其相应功能的基础条件。霍尔辛赫煤矿智慧矿山APP软件应用过程中,因煤矿井下环境恶劣,干扰信号多,从而影响了无线通信网络的信号,导致智慧矿山APP软件无法及时响应。本论文基于智慧矿山APP软件的应用要求,采用4G无线通信技术对霍尔辛赫煤矿智慧矿山无线通信网络系统进行优化改造,从而实现智慧矿山APP在煤矿的全面应用。     

矿山物联网的泛在特征分析与泛在能力建设

煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展,促进煤炭产业转型升级的核心技术支撑,矿山物联网技术的深入应用是提升煤矿数字化,实现煤矿智能化的重要基础条件。以煤矿监测监控系统为例,从传感技术与设备、子系统建设、信息化集成等方面分析了煤矿数字化建设的现状,提出了矿山物联网实现"万物感知、万物连接、万物智能"所面临的困难,包括:传感设备功耗大、稳定性不高、维护工作量大,标准规范滞后,子系统建设相对封闭、信息化集成应用受限等。结合智慧矿山的整体目标,概括了矿山物联网泛在感知、泛在连接和泛在智能的技术特性;以矿山物联网的泛在特征为主题,分析了感知的必要元素和能力,连接的必要标准和服务及智能化应用的方向。以提升矿山物联网的泛在能力,实现煤矿智慧体系为总体目标,对实现大样本感知、互联互通和应用智能等层面所需关键技术的国内外现状进行分析,指出:泛在感知的实现需要超低功耗的传感技术、位置服务技术和能量捕获技术的结合,形成无源无线、免标校的感知终端;泛在连接的实现应基于能够与位置服务结合的无线传输方式,应推进标准体系建设、形成D2D(Device to Device)的互联和D4D(Device for Devic...     

智慧矿山工业互联网技术架构探讨

针对智慧矿山建设过程中存在的信息孤岛、数据质量和网络信息安全等问题,分析了智慧矿山建设技术架构现状,对比了智慧矿山建设与煤炭工业互联网关系,采用以ISO/IEC/IEEE42010系统与软件工程标准为主要方法论,提出了智慧矿山工业互联网架构体系,包括设备层、边缘层、企业层和产业层的“网络、标识、平台、安全”四大系统建设,提出了智慧矿山工业互联网平台技术5层架构,分析了各层构建的主要内容和相互关系,包括：(1)现场层,提供工业设备与业务管理数据来源与流程优化场景;(2)边缘层,构建基于OPC UA与TSN融合的边缘云计算架构,实现感知、互联与计算的边缘侧应用闭环;(3)IaaS层,构建基于边云协同的存储与计算架构,实现网络、存储、CPU等资源虚拟化与池化;(4)工业PaaS平台层,包括通用资源部署与管理、矿山大数据引擎、矿山机理与大数据建模分析、矿山数字孪生信息模型建模引擎和基于微服务框架及组件开发环境;(5)工业SaaS应用层,调用和封装工业PaaS平台上的开发工具、矿山机理模型、数据驱动模型等服务开发智慧矿山业务运行与矿山智能化应用APP。并探讨了基于智慧矿山工业互联网操作系统Paa...     

智慧矿山数字孪生技术研究综述

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。数字孪生面向煤炭工业互联互通及智能化应用,发挥连接物理世界和信息世界的桥梁与纽带作用,将在煤炭开采、视频监控、人机交互等方面提供更加实时、智能、高效的服务。面向智慧矿山技术需求,提出了基于数字孪生+5G的智慧矿山建设新思路,将"数字孪生+5G"与AI技术相结合,为实现智慧矿山提供一种创新的方法。首先从智慧矿山建设进展及应用方面存在的问题入手,系统地梳理和分析了当前智慧矿山研究和发展现状,通过研究新一代信息技术与工业技术融合应用,阐述了数字孪生的概念内涵,指出数字孪生是智慧矿山发展的必然趋势并将为智慧矿山赋能;然后针对智慧矿山建设的难点和痛点问题,提出了基于"数字孪生+5G"的智慧矿山体系架构理论,通过构建矿山数字孪生模型(MDTM)实现物理矿山实体与数字矿山孪生体之间的虚实映射与实时交互。聚焦智慧矿山建设目标,以智慧矿山系统建设、优化和关键技术为核心,基于矿山信息物理空间的数字孪生和深度学习方法,以实际矿井为原型设计了智能开采的数字孪生一体化方案,构建了全域感知、边缘计算、数据驱动和辅助决策的智慧矿山平台。最后针对智慧矿山的数字孪生应用需求,提出并探讨了数字孪生赋能智慧矿山的关键技术问题,并指出了未来需要实现的关键技术路径。旨在通过对智慧矿山的数字孪生技术研究,为数字孪生模型构建、协同控制与交互优化等提供思路,为未来智慧矿山建设与设计提供理论借鉴。     

煤矿高质量发展建设动态优化研究

根据煤炭行业新形势下的新政策、新标准,碳达峰、碳中和目标下的新要求,煤炭供需平衡的新情况,对煤矿高质量发展建设进行动态优化研究。首先从宏观、行业、企业3个层面阐述了煤矿高质量发展的内涵,分析了煤矿高质量发展的目标和支撑要素,讨论了煤矿发展质量与速度的辩证关系,从数学、经济学角度对煤矿高质量发展的质量与速度进行优化,在满足煤矿高质量发展各支撑要素要求的前提下,实现发展速度的适度增长,以促进煤矿发展质量进一步提高,实现速度与质量辩证统一。在煤矿高质量发展持续不断的动态优化过程中,各要素的标准要求不断提高,煤炭供需在更高水平上实现动态平衡,煤矿高质量发展的目标和政策举措根据实践的发展、认识的深入不断丰富和完善。     

浅析感知矿山建设与发展——结合漳村煤矿数字化矿井感知化矿山的建设与推进

分析了漳村煤矿信息化的发展和现状,阐述了数字矿山、感知矿山、智慧矿山三种煤炭行业信息化建设概念;提出了建设感知化矿山的发展规划,列举了技术创新点,总结了十化建设模式,提出了许多新思路及新观点。     

AI智能视频识别技术在煤矿智慧矿山中的应用

为提升煤矿安全生产治理能力和治理水平，推动煤炭行业安全高质量发展。在分析AI智能技术应用基础上，提出了AI智能识别系统总体框架和实现目标，建立了智慧矿山AI智能识别整体解决方案，设计了AI智能分析平台。该平台以AI技术为核心，以机器深度学习数学模型和报警系统为支撑，通过机器视觉算法实时解析煤矿井上下多作业场景的人员行为、设备状态、环境状态、非标准作业、高风险作业等，形成了软件+服务器智能视觉应用模式，通过机器视觉分析+人工辅助校对实现异常事件的精准分析、智能预警、实时追踪、现场制止、联锁联动，实现了人防到技防的变革，对提高煤矿安全生产保障能力，探索建设可视化、智慧化的远程安全管理模式具有指导意义。     

基于工业互联网的智能矿山研究与设计

阐述了基于工业互联网平台建设智能矿山的意义与目标;指出,打造煤炭工业互联网平台,就是要通过工业互联网技术使煤炭产业各环节间进行有机联动,实现产业链的真正融合,打造矿山新型数字生态,助推煤炭行业高质量发展。研究了基于工业互联网的智能矿山技术体系和业务架构;认为,基于工业互联网的智能矿山建设应首先进行算力及容灾体系建设,其次是要进行网络体系搭建,第三要搭建横纵贯通的数据中台业务。将目前我国煤炭企业智能矿山建设的发展阶段归纳为4个阶段:框架初步构建、实现采掘等单系统或单项技术智能化决策和运行阶段;多系统信息融合、实现采掘运智能联动阶段;形成智能生产、安全、管控智慧大脑阶段;形成全矿区、多产业链、多系统集成的智能矿山体系阶段。最后提出,智能矿山建设是一个科技创新和不断进步的过程,应注重顶层设计,做到传承与创新并重,基础平台、局部场景智能化建设要并行等具体建议。     

煤矿安全双重预防信息管理系统设计研究

针对由于风险、隐患因素导致的煤矿安全事故时有发生现象,将互联网技术与国家煤矿安全相关法律法规结合,基于B/S模式,采用Layui设计框架,使用JavaScript、Java语言等技术,提出了煤矿安全双重预防信息管理系统设计。通过明确系统研发目标,设计了系统整体架构,阐述了系统管理机制与功能,并借助FP-Growth算法发现多维度下隐患数据的关联性。系统以多终端智能联动模式,实现了对岗位人员工作的实时支持|通过对风险信息的可视化操作,提升了煤矿信息化管理水平|对风险与隐患信息进行统计分析,为煤矿安全双重预防决策提供技术支撑。     

麻地梁煤矿智能化装备应用与生产管理变革的思考

随着互联网技术、5G、智能装备等高新技术的快速发展，以智能感知、智能决策和智能控制为代表的的智能化开采越来越成为煤炭安全高效开采的发展方向。本文首先从检修班、生产班、设备库存、生产管理等方面对传统煤矿装备及生产管理现状进行阐述，分析现有煤矿装备及管理模式存在的问题。然后，以内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿智慧矿山智能化工作面建设为工程背景，从智能化装备的组建、功能、库存管理、生产管理、运行优势和成功实践等角度介绍智能化装备的应用与生产管理，构建了以煤矿大数据库为基础的管理体系，提出了 “管设备，就是管生产、管安全”的新的管理理念。该体系的建立及理念的提出，可为突破传统生产管理模式、进行新型智能化煤矿建设提供借鉴和参考。     

煤矿智能化——煤炭工业高质量发展的核心技术支撑

提出了煤矿智能化是煤炭工业高质量发展核心技术支撑的科学思想,阐述了煤矿智能化的定义和总体要求,明确了煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿,分析了煤矿智能、智慧、信息化、数字化等术语的内涵和关联关系,提出了我国煤矿智能化建设原则和阶段目标。进行了煤矿智能化顶层设计,提出了统筹规划煤矿智能化发展模式、科学设计智慧煤矿总体架构、建设100个智能化示范煤矿的发展思路。探讨了井工煤矿精准地质探测与4D-GIS系统、智能化开拓规划与工作面设计、智能化巷道快速掘进成套技术、智能化综采工作面成套技术、智能化主/辅运输技术、危险源智能感知与预警技术、智能化洗选系统、智能化综合保障技术、矿井物联网综合管控系统和操作平台等主要环节的发展路线。阐述了露天煤矿智能化发展方向,提出了建设露天煤矿信息化系统、开发露天煤矿智能化连续开采技术、建立露天煤矿空-天-地一体化安全预警系统、推进露天煤矿生态环境协调绿色发展的理念。大力发展煤机装备智能制造,提高煤机装备的可靠性与适应性,促进煤炭资源开发的机器人化替代,为煤矿智能化发展提供智能装备保障。提出了加大煤矿智能化发展政策支持、设立煤矿智能化标准体系建设专项、建立国家级煤矿智能化技术创新研发实验平台等政策建议。     

智慧矿山物联网技术发展现状研究

矿山资源在在国民生产生活中占据重要地位,然而由于安全管理技术不完善,安全问题频出。物联网技术为矿山及人员安全管理提供了新的技术手段,"智慧矿山"正是在成熟的物联网技术和大量的信息技术的支持下建立的精准信息采集、网络传输和智能化应用系统,矿山井下定位技术是智慧矿山中重要的一项关键技术。矿山与物联网技术结合使矿山安全管理手段更加制度化、智能化、科学化,可有效降低矿山安全事故的发生率,智慧矿山必将成为煤矿等矿山安全管理新的发展方向。     

煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

我国绿色煤炭资源量有限,实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路,其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合地球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面,系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向。通过大数据、云计算、互联网等技术平台,采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数信息,构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系,为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探测与成像智能化仪器设备,实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测,以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系,对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控,不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP,逐步完成煤炭资源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度信息化和智慧化,切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素质复合型地质专业技术人才培养,开展大尺度模拟实验和技术攻关,做到创新发展和技术引领,着力推进煤炭资源开发利用的新发展。     

安全生产信息共享平台建设及管理实践研究

陕西煤业股份有限公司在互联网+智能煤矿、中国制造2025、大数据分析等概念相继提出的大背景下,建设了基于“一张图”的智能煤矿安全生产信息共享平台,实现对“地域、业务”的全覆盖,彻底改变煤矿安全生产现有的管理模式。     

基于B/S与C/S的煤矿安全管理信息系统开发研究

运用计算机网络、通信、数据库处理和现代管理技术,采用B/S与C/S混合模式的网络体系结构,开发出具有业务处理、运行控制、事故预测和辅助决策等多功能于一体的煤矿安全管理信息系统,有效地实现了局、矿领导间的信息交流和部门内的资源共享。该系统在煤矿的成功应用为煤矿安全管理提供了有效的技术保障和辅助决策支持,对煤矿的安全生产和现代化建设具有重要意义。     

双5G网络下露天智能矿山系统构建与应用

经济发展新引擎的新基建,为未来数字经济高质量的发展方向。而以5G和F5G双网络为基础的数字孪生技术,是构建信息基础设施的关键。提出了基于双5G网络的露天矿山通信系统,建设智能采矿管控、综合生产执行和三维可视化管控的三大平台,进一步融合矿山安全监测监控系统,进而构建了露天智能矿山的建设架构和体系。以南泥湖钼矿为例,实现了露天采矿智能装备的远程控制与运行,为露天智能矿山建设提供了一种新的技术路径。研究表明:(1)高速通信系统是智能矿山建设的保障,采用5G和F5G双通信网络可以实现矿山的即时高效数据传输,为露天智能矿山建设提供了高速通信与数据传输通道;(2)智能管控和综合生产平台的建设,构建了以开采环境数字化和采掘装备自动化为特质的系统,实现了采矿设计、计划、生产配矿、调度和决策等过程的智能化;(3)以三大平台为基础融合安全监测系统的智能矿山架构,形成了露天矿山安全生产的智能化模式,促进了矿山生产的安全、高效和智能化建设。     

现代煤矿生产中计算机智能监控网络的应用

随着计算机技术和网络信息化的发展,即计算慢慢进入了煤矿企业,在煤矿生产中通过采用计算机技术能够实现安全系统和矿井生产的控制、监视与监测,从而改善了企业的安全状况,大大提高了煤矿的生产效率。文章首先介绍了计算机技术在煤矿生产中的应用,描述了煤矿生产系统的建立,最后详细介绍了该计算机智能监控网络的程序实现过程。