智慧煤矿解决方案（41页 PPT）

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煤炭行业面临安全环保、运营管理等多方面挑战 信息技术 洗选 资产管理纷繁复杂 采矿技术 煤炭行业企业多涉及较大的 企业园区，多型设备且人车 多，人财物管理难 从业人员断层严重 少人 成 为煤矿主要矛盾，推进信 息化智能化水平快速发展； 井下工人平均年龄已经超过 45 岁， 且年轻人不愿下井，煤矿招人困 难 管理效率亟待提升 经营成本居高不下 煤矿多重视生产装备的投入， 在企业经营管理上投入较少 导 致煤矿管理效率低经营成 本高 生产安全形势严峻 煤矿特殊的生产环境和装备， 缺乏有效管理手段，导致煤 矿 瓦斯、透水、顶板灾害事 故频 发 运输 能源技术 勘探 材料 掘采 销售 NEW 3 问题分析 现 有 基 础 设 施 无 法 满 足 智 能 煤 矿 建 设 需 求 ● 矿山一张网：是实现智能煤矿的基础，需要积极推进无线一张网 建设，形成各类数据与应用综合承载的数字高速公路； ● 矿山一朵云：是智能煤矿的关健载体，将物理资源转化为虚拟资 源池，从而可以轻松、动态的调度各类资源，实现资源集约化建 设，云上云下联动，保持技术领先，响应省委省政府信创一号工 程。 已 建 设 智 能 子 系 统 各 自 为 政 数 据 无 法 共 享 ● 矿山一平台：是实现智能煤矿的“黑土地”。提供平台型人工智 能、 大数据、物联网能力，支持数据、业务、系统融汇打通，消 除业 务孤岛；使能煤炭智能子系统。 应用系统数量小，功能单 一 ，智能化程度不足 ● 矿山 N 应用：基于云平台和各种智能化的功能组件，联合煤矿行业 生 态伙伴开发出满足各种业务场景的智能化应用系统。 ● 矿山 5 中心：通过组织架构与管理架构的变革，将过去分散的业务系 统进行归一化组合，从煤矿经营和管理的角度助力智慧矿山实现智 能 化 。 基础设施 ● 网络设备老化：当前矿井下主要以有线网络覆盖为主，存在布线困难、 运维难度大、网络容量不足等问题，无法有力支持智能化应用。 ● 视频监控不智能：井下视频监控系统亟待智能化改造。通过人工智能 技术，实现井下工作面实时监控分析，提供井下作业安全保障。 ● 服务器资源未云化：矿端现存服务器资源，未做云化改造。不利于后 续资源的扩容以及应用系统的灾备。 数字平台 ● 烟囱系统林立：涉及主要业务如瓦斯监测系统、人员定位系统、安 全监管系统、矿井通风系统系统已有，但相互独立。各个系统执行 ( 不同的数据标准，从根源上缺少信息交互的考虑。 ● 数据未打通融合：现有信息系统虽可满足企业基本需求，但对于进 一步的“智能决策”帮助有限。没有真正发挥数据融合带来的价值。 系统 应 用 ● 应用系统建设落后：北区井下应用系统建设数量少，业务场景覆盖 不足，多数场景工作与管理效率低下。 ● 智能化程度低：已建成的应用系统智能化程度不足，功能单一，角 色孤立，没有实现全面感知和多系统应用交互。 XX 矿需求与业务痛点调 研 调研现状 4 5 中心 决策指挥中心 安全生产中心 综合集控中心 智能巡检中心 经营管理中心 N 应用 智慧地测 智慧调度 智慧采掘 智慧机电 智慧运输 智慧通风 智慧安监 智慧洗选 智慧运销 ROMA WeLink 1 平台 AI loT 女 大数据 视频 融合通信 GIS 鲲鹏云 1 朵云 1 张网 工业环网 WiFi6 网络 有线 eLTE/5G 采集类 生产类 运输类 人员类 巡检类 高清摄像头监测站 采煤机 液压支架 煤矿大脑盒子 皮带运输机 矿车 单兵装备 人员 机器人 · 自主可控：落实省 委信创 1 号工程， 打造全国首座基于 鲲鹏云底座的智能 煤矿 。 · 无人少人：利用 5G 低时延等特性，实 现煤炭综采 / 掘工作 面从自动化向无人 化演进 。 · 安全生产：利用 Al+ 机器视觉 + 物 联 网等，实现隐患 风 险要素感知、预 警、 处理、回溯。 · 效率提升：打通业 务孤岛，实现数据 融合，大幅提升生 产 、 管理效率 。 打造基于 5G+Al+ 鲲鹏云的智能煤矿 (3 个 1+N+5) 智 慧 应 用 数 字 底 座 基 础 设 施 5 井下一张网 ·4G 提供语音通话 ·5G/WiFi6 实现高清视频、一大数据及 低时延迟业务 ·NB-loT 连接低功耗物联网业务 网络性能 · 峰 值 4G 提供上行 >20M 、下行 >50M 的 数据业务， ·5G/WiFi6 提供上行 >100M 、下 行 >700M 的数据业务 ·NB-IOT 低功耗，传感器电池连续使用 超 过 3 年 业务应用 · 基本业务：高清语音通话、短信、数 据、低时延 ·5G/WiFi6 应用：视频分析、工业远程 控制、机器人巡检应用、车辆辅助驾驶 等其它其它智能化应用 ·NB-IOT 井下传感器数据回传 联通远端 5G 核心网 4G 核心网 5G MEC 地面 井下 万兆环网 IPRAN 万兆交换机 TPRAN 万兆交换机 井下一张网，实现 4G 、 5G 、 WiFi6 、 NB-IoT 全融合 自 自 自 自 自 自 自 自 自 自 自 自 自 自 自 一 网 一 云 一平台 五中心 N 应用 综合调度 监控监测 人员定位设备管理 本地 无线核心网 大网 EPC+/ 5GC) 星恪控部单元 (8BU) 基潜控制单元 (EEJ) 运失均幅架举九 miun 络端块应 C 九 h) 临咳地脑 R* 九 (mm 世望制检适 单典 动两险版收单元 (B t 重刺师拉造 举元 tU1 位脚照知透 R lotRU 制 ( 廖性场 南配 单光 出驾射参 n 6 AP · 华为云廊坊基地统一运维； 确保平台服务持续稳定， 减轻本地运维压力。 · 与华为云同生态，华为云 100+ 高阶服务随需下沉， 技术领先。 互联网类应用 直接上华为云 / 专属 云 混合云 混合云 告警监控 性能监控 华为云 创新业务 鲲鹏集群 X86 集群 混合云 煤矿机房 ( 数据中心 ) 鲲鹏集群 X86 集群 打造煤炭行业鲲鹏云——自主可控，技术领先 建 设 思 路 · 基于 X86+ 鲲鹏的云平台， 保障业务平稳上线，国产 综合管理 决策指挥中心 智能巡检中心 安全生 综合集控中心 地测图像协 同管理系统 协同 通防图形协 设计 同管理系统 地测防治水 系统 一通三防管 理系统 安全生产 供电设计图形协 同管理系统 生产调 智慧仓储系 订单系统 物流系统 客户管理 一网 一 云 一平台 五中心 N 应用 关键应用异地容灾 / 智能应用云上训练 鲲鹏云 机房 安全 储量管理系统 智慧运输 混合云 统一账号、鉴权 C,C++ 等编译型 语言 JAVA,Pyhton, GO 等解析型 语 安全双 重预防 控系统 Windows 开发 语言 混合云 统一服务 混合云 流程审批 混合云 统一监控 混合云 配额管理 自主可控。 经营管 理中心 度指挥 系统 可适配鲲 鹏 销运 勘探 产中心 7 行级空调 · 水平送风，缩短送风距离 ·N+X 冗余，提升可靠性 · 温度一负载一温控系统联动， · 保证温度场稳定 ·Al 自优化算法，提升能效 8% · 冷媒容量检测，避免冷量衰减 通道系统 eLight 模块状态指示 · 自动照明系统 · 通道级门禁系统 · 自动平移门 · 全景天窗，通道更通透 · 通道密闭，冷热空气隔离 管理系统集中监管 · 可靠：全冗余设计 · 高效： 96% 系统效率 · 简单： 5 分钟模块维护 UPS 精密配电柜 IT 机 柜 · 19 英寸标准机柜，静载 1800kg · 支 持 IC 卡电子门禁 · 防鼠顶板 / 底板设计，保障设备安全 模块化 + 智能化助力鲲鹏云数据中心机房建 设 ·10-15 年寿命：浮充、循环寿命长； · 能量密度高，占地少，重量轻； · 主动均流，支持新老电池混用； · 热失控不起火，电芯穿刺不起火； 维护简单 节能高效 智能监管 稳定可靠 组 鹏 云 机房 安全 一网 一云 一平台 五中心 N 应用 PAD 近端管理，实时显 示，一目了然 POE 总线环网设计， 信 号传输可靠性更高 管理系统 智能锂电 8 安全测评及认证主要有： CSA STAR 金牌认证、 CSA C-STAR 、 ISO/IEC 27001 、 ISO/IEC 27017 、 CC EAL3+ 、 PCI DSS 、公安部等保三级、中国 DC 联盟可信云服 务认证； 独立部署 IAM 系统，用户账户完全隔离，自主可控； 租户持久化数据支持 KMS 加密，秘钥由用户自己保存。 特权账号管理 ( 堡垒机 ) 证书有效期管理 日志审计 统一安全事件管理 (SIEM) APT 入侵分析 (CIS) 管理员双因素认证 ( 结合堡垒机 ) 漏洞扫描 平台安全补丁管理 统一配置管理 (ConfigDB) 云安全运营平台 ( 大数据安全分析、安全运维分析、 安全联动 ) 云基础设施安全 多副本 / 备份 TLS 传输加密 主机入侵检测 基于 TPM 可信平台 安全域隔离 东西向流量监控 WAF 安全认证 TU > 租 / 用户 > 云平台 > 边界安 全 数据安全 > 管理运 维 安全认证 安全集成 数据中心网络边界安全 防火墙 VPN APS CSA ISO STA 院 林 租 / 用户安全服务 应用安全 加密与数据安全 AntiDDoS 身份认证与授权 OS 加固 DB 加 固 WEB 安全 密码安全 AntiDDoS CacnCe 数据安全 主机 /Hypervisor 安全 内部网络安全 剩余数据擦除 程序运行认证 平面隔离 提供全栈立体安全防御体系 其他安全集成 防病毒 数据库审计 安全数据交换 ( 网闸 ) 安全合规检测 租户可以使用 DDoS 高防、 WAF 、 HSS 主机安全、 DBSS 数据库安全、 VSS 漏洞扫描等华为云完整的安全 云服务； 一网 一云 一平台 五中心 N 应用 云审计 (CTS) 程序运行认证 vNGFW 安全态势感知 主机漏洞检测 VPC/ 安全组 云堡垒机 主机入侵检测 VPN Web 漏扫 DBSS 数据库防 护 安全管理 主机安全 网络安全 主机 WAF EVS/OBS 加密 鲲鹏云 机房 安全 IAM ( 短信双因素认证、 SAML 联 邦 ) 网页防篡改 KMS 云 WAF 证书管理 安全管理与运维 云平台安全 9 智能感知→智能决策→自动控制 · 持续学习： 训练集数据 ( 脱敏 ) 上传到云端，进行训练，形成模 型并下推回煤矿边端。 · 边缘计算：在边缘进行实时的分 析和推理，降低时延，减小网络 传输压力。 · 开放生态： 联合煤炭行业专业生 态伙伴，开发 Al 模型，解决煤 炭 行业场景化问题。 行为识别模型 监测预警模型 辅助决策模型 模型管理 模型训练 模型 数据 边云协同 Al 平台，助力智能矿山无人 / 少人 化 AI 平台 模型开发 算法仓 模型训练 模型库 模型部署 数据集 边云协同 边缘数据同步 边缘算法管理 边缘应用管理 边缘设备管理 视频分析 视频内容分析 智能视频分析 视频接入服务 智能 控制 端 模型管理 推理执行 指令 数据采集 特征提取 数据 感 知 指令 一 平台 视频 云 ROMA 智能边缘节点 操作站 大屏 N 应用 loT G1S 设备工况传感器 ( 触觉嗅觉 ) 温湿度传感器 ( 触觉 ) 五中心 WeLink 声音传感器 ( 听觉 ) 瓦斯传感器 ( 嗅觉 ) 一云 融合 通信 摄像机 ( 视觉 ) 大数 据 云 单兵设备 生产设备 边 AI 10 粤 抹 JX 小 TF 卫 T 小 / 世 4 · 对井下探放水作业进行标准化作 业管理，自动识别卸杆数量，统 计钻孔深度，杜绝煤矿探水作业 假探、漏探、少探。 硐室远程智能监控 · 在井下变电所、水泵房、检修区 等场所，通过机器视觉来实现危 险违规行为智能识别、智能视频 巡检等功能。 主运皮带智能控制 · 煤研石、堆煤、皮带跑偏，皮带 空 载 等 智 能 识 别 ； · 皮带坐人，逗留行为监控； · 皮带故障，滚筒打滑，撕裂识 别。 运输系统人员行为监控 · 监控车辆驾驶员健康状态，智能 识别疲劳驾驶情况； · 并对轨道上行人等危险行为进行 智 能 识 别 ； · 联动发出声光告警并通知相关责 任 人 。 现场秩序 人员识别 装备佩戴 危险监控 皮带跑偏 皮带异物 皮带堆煤 联络巷监控 绞车监控 井下破碎站 探放水钻探 瓦斯抽采钻探 回采工作面 局部帽顶 掘进工作面 临时支护监测 回采工作面 安全监测 水泵房巡检 变电所巡检 炸药库监控 特种作业人员 行为监测 场景 6 运销管理 铁路装载识别 公路装载识别 火车运输统计 场景 5 监控室管理 提升机房 调度室 通风机房 视频 ROMA WeLink loT GIS 一网 一 云 一平台 五中心 N 应用 Al 平台应用场 景 场景 4 辅助系统管理 场景 2 运输系统管理 场景 3 工作面管理 场景 1 出入井管理 综采工作面 安全监测 Al 图像识 别 大数 据 融合 通信 Al 11 · 数用分离，业务驱动：应用系统通过统一的大数据服务中心获取数据服务，打通数据共享机制 · 数据集成：数据源多，数据采集难，提供批量、实时、物联等丰富的数据集成能力 · 数据治理：统一数据标准， 通过数据稽核、治理，持续提升数据质量：数据分层设计，按主题域重新组合，实现一数一源，消除多源数据带来的消费复杂性。 · 数据分析：灵活、自助的数据分析工具，深度挖掘数据价值。 · 数据安全：让数据资产看得见、说得清、管得住。 应 用 数 据 源 瓦 斯 抽 采 8 议 备 矿山压力 监测与预 人 员 水 文 地 质 地理信息 视 频 大数据平台，数据资产可知、可管、可用、可信 现状 标签 Al 应用层 整合层 标准层 贴源层 Hadoop 数据集成 数 据 汇 聚 一网 一 云 一平台 五中心 N 应用 大数 ROMA WeLink loT G1S 大 数 据 运 维 体 系 数 据 安 全 保 障 体 系 数 据 标 准 体 系 目标 各类智能煤矿应用 应 用 支 撑 BI 数据存储 与计算 数据服务 RDB 应 用 智 能 煤 矿 大 数 据 湖 数 据 源 采 / 掘工 作 面监控系 统 运销管控 系统 生产 设 备 地理 信 息 水文 地质 瓦斯 抽采 井下作业 视频 云 融合 通信 e 压 矿 压 人 员 热 据 … AI 12 标准层 标准表 1 标准表 2 标准表 3 标准表 N 整合层 人员 姓名、职位，工种、下井 时间，定位等 组织 D7 、 职能，编制等 设备 ( 采据、捉开、给排水、供 电通风等 ) 重大设备， ( 皮带车磅等运输设备 物资 耗材种类、库存、消耗 采购等 矿体 地质、水文、储量等 环境 瓦斯、粉尘 . 温湿度、 矿 压 . 风速，微震等 经营 产量、采购合同、仓储 物流等 数据源 生产 生产调度系统 监测预警系统 地理信息系统 设备自控系统 贴源层 原始表 1 原 始 表 2 智慧应用 采煤工作面智能 辅助驾驶系统 辅运智能调度 系统 岗位标准化作业 智能管理系统 维检修 智能调度系统 生产调度 智能管理系统 运营管理 智能决策系统 . … 数聚 → 数 质 → 数 智 数 据 存 储 & 计 算 一平台 视频 云 ROMA 应用层 冲击地压 预警 瓦斯突出 预测 给排水 分析 通风分 析 能耗分 析 库存分 析 感知 工业视频 传感器 设备监控 经