智慧矿山解决方案 (煤矿)

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智慧矿山解决方案 2 第 页 / 共 67 页 2 第 页 / 共 67 页 煤矿行业背景概述 智慧矿山建设规划 智慧矿山解决方案介绍 智慧矿山建设亮点 CONCENTS 目录 4 3 2 1 煤炭矿山行业推广计划 5 3 第 页 / 共 67 页 3 第 页 / 共 67 页 1 1. 煤矿行业背景概述 4 第 页 / 共 67 页 4 第 页 / 共 67 页 1.1 煤矿行业产能概述 截至 2018 年 12 月底，安全生产许可证等证照齐全的生产煤矿 3373 处，产能 35.3 亿吨 / 年； 已核准（审批）、开工建设煤矿 1010 处（含生产煤矿同步改建、改造项目 64 处）、产能 10.3 亿吨 / 年； 其中已建成、进入联合试运转的煤矿 203 处，产能 3.7 亿吨 / 年。 -- 来自国家能源局 2019 年 3 月 15 日数据 13 个亿吨级煤炭能源基地 （ 1 ）神东基地 （ 2 ）陕北基地 （ 3 ）黄陇基地 （ 4 ）晋北基地 （ 5 ）晋中基地 （ 6 ）晋东基地 （ 7 ）蒙东（东北）基地 （ 8 ）两淮基地 （ 9 ）鲁西基地 （ 10 ）河南基地 （ 11 ）冀中基地 （ 12 ）云贵基地 （ 13 ）宁东基地 5 第 页 / 共 67 页 5 第 页 / 共 67 页 1.2 煤矿行业生产工艺介绍 按照煤矿生产现场环境和开采方式区分为 井工煤矿 和 露天煤矿 ； 井工煤矿生产过程，主要的工艺流程： 掘进 – 采煤 – 运输 – 提升 – 原煤 – 洗选 – 成品 – 装运； 其它的辅助系统，例如： 通风、压风、排水、供电、安全监测、人员定位、工业电视、水文监测、防火、降尘； 6 第 页 / 共 67 页 6 第 页 / 共 67 页 1.2 煤矿行业生产工艺介绍 露天煤矿，主要生产工艺过程 7 第 页 / 共 67 页 7 第 页 / 共 67 页 单机自动化监控系统 全矿井综合 自动化系统 数字化矿山 智慧矿山 单个煤矿现场生产环节 监测监控 实现全矿井信息实时采集与 综合分析处理、井下环境参 数的实时报警、全矿井实时 通讯调度与指挥。 信息集成、流程优化、集中 控制，综合煤矿众多安全、 生产监控类系统的有机结合。 1.1 煤矿行业信息化发展历程 实现煤矿在时空维度数字化、 安全生产协同管控、生产自 适应控制等，全矿井的物联 化、互联化和智能化。 ？ 8 第 页 / 共 67 页 8 第 页 / 共 67 页 数据融合困难 矿山生产相关子系统众多，数 据相对独立，融合困难； 缺少多系统协同联动 缺少智慧大脑，各系统独立运 行，无法实现智能联动； 被动的故障或灾害监测 现有安全监测及设备监控系统只能做到灾 害或者故障的事后响应功能，缺少事件预 警机智； 缺少大数据分析应用 现有系统普遍偏重数据采集和单一的数 据监测，缺少数据挖掘和数据分析，数 据的横向比对和分析； 1.2 煤矿行业痛点分析 9 第 页 / 共 67 页 9 第 页 / 共 67 页 各领域新技术的发展，使解决煤矿行业痛点成为可能，并且在人机交互面层面有了新的体验 1.3 新技术在煤矿行业的应用 10 第 页 / 共 67 页 10 第 页 / 共 67 页 在国家“两化”深度融合的政策要求下，智慧矿山建设趋势既是世界能源科技的发展趋势，也 是国家能源结构升级调整的需要。 全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系，实现煤炭安全绿色、高效智能生产 1.4 煤矿行业政策 11 第 页 / 共 67 页 11 第 页 / 共 67 页 智慧矿山的定义： 智慧矿山是基于现代智慧理念，将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网等 技术与现代矿山开采技术相融合， 形成矿山数据感知、互联、分析、自学习、预警、决策、控制的完整 智能系统，以 , 实现矿井开拓、采掘、运通、洗选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程智能化运 行。 1.4 智慧矿山概念 物 理 层 应 用 层 数据中台 12 第 页 / 共 67 页 12 第 页 / 共 67 页 2 智慧矿山建设规划 13 第 页 / 共 67 页 13 第 页 / 共 67 页 2.1 智慧矿山建设目标 人机互联 时空服务 系统融合 智慧决策 通过数据采集、存储、 分析全面感知井下人、 机、环等的位置、状态， 并可以对设备进行控制 利用 GIS 和 BIM 技术，智 慧矿山应用提供二三维一体 化的位置服务、矿山工程及 设备的全生命周期管理等服 务和工具，实现矿山数字孪 生 通过软件定义，实现井上 下人、机、环、管信息的 强实时关联、融合与智能 联动 利用大数据与人工智能 AI 等技术，迭代升级煤 矿安全、生产、经营的 智能分析、自我学习与 辅助决策 14 第 页 / 共 67 页 14 第 页 / 共 67 页 人员 设备 环境 协同联动 企业的安全、生产、经营、管理的综合性管控平台 2.2 智慧矿山建设核心架构 数据中台 数据存储 数据计算 数据服务 数据分析 15 第 页 / 共 67 页 15 第 页 / 共 67 页 2.1 智慧矿山建设规划思路 智慧矿山应用 基于矿山数据整合基础，进行大数据分析，智慧矿 山智能化业务应用； 一 三 二 企业级数据中台 生产类数据（生产实时数据、历史数据、安全信息数据 ··· ）、 业务类数据（生产经营数据、设备物资数据 ··· ）、 技术类数据（生产技术数据、地质勘探数据 ··· ） 管控一体化平台 煤矿自动化、信息化系统融合，构建企业生产管控业务体系； 16 第 页 / 共 67 页 16 第 页 / 共 67 页 2.3.1 数据中台 历史数据库 实时数据库 管理业务 数据库 文档资料 数据库 企业级 数据中台 数据存储、数据计算、数据分析、数据服务 2.3 智慧矿山建设规划 17 第 页 / 共 67 页 17 第 页 / 共 67 页 2.3 智慧矿山建设规划 2.3.2 管控一体化平台 针对企业现有的自动化、信息化系统进行系统融合，支持各系统统一管理门户，单点登录；实 现数据接入和业务内容展示；同时对各煤矿系统建设参差不齐的现状，可通过自动化系统的改造或 信息化系统的开发建设，完善企业生产管控的业务管理体系。 18 第 页 / 共 67 页 18 第 页 / 共 67 页 2.3 智慧矿山建设规划 2.3.3 智慧矿山应用 基于自动化装备的升级和企业数据整合的基础，运用大数据分析算法和应用工具，开发智慧矿 山经营决策模块，真正实现“设备感知与控制 — 信息传输网络 — 生产经营管控一体化平台”完整的 智慧矿山信息闭环通路。 2.5 8.6 5.1 3.3 5.1 5.5 5.7 6.2 前1柱 当前柱 钻进 (顶驱) 钻进 (螺杆) 钻进 (顶驱) 钻进 (顶驱) 划眼 划眼 划眼 接 单 根 立柱序号 工况状态 进尺速度m/h 19 第 页 / 共 67 页 19 第 页 / 共 67 页 3 智慧矿山解决方案介绍 20 第 页 / 共 67 页 20 第 页 / 共 67 页 3.1 智慧矿山功能架构 21 第 页 / 共 67 页 21 第 页 / 共 67 页 3.2.1 安全监测系统  安全监测系统  人员定位系统  火灾监测系统  防尘监测系统  广播通信系统  应急导引系统  ······ 灾害预警系统（信息超前预测预报）； 应急指挥联动； 3.2 智慧矿山综自系统 22 第 页 / 共 67 页 22 第 页 / 共 67 页 3.2 智慧矿山综自系统 3.2.1.1 安全监测系统 - 瓦斯监测子系统 实现对煤矿井下重要监测点瓦斯等各种有害气体的实时监控 23 第 页 / 共 67 页 23 第 页 / 共 67 页 3.2.1.2 安全监测系统 - 人员定位子系统 3.2 智慧矿山综自系统 井下人员、车辆、设备等的数量、位置、活动轨迹等相关信息的展示和统计 24 第 页 / 共 67 页 24 第 页 / 共 67 页 3.2.1.3 安全监测系统 - 视频监控子系统 3.2 智慧矿山综自系统 实现对煤矿井下重要监测点的实时监控 25 第 页 / 共 67 页 25 第 页 / 共 67 页 3.2.2 生产系统  掘进自动化  综采自动化  井下皮带运输  主井提升  辅助运输  地面储装运  产量计量  掘支运快速掘进系统  无人综采工作面  皮带远程集控系统 3.2 智慧矿山综自系统 26 第 页 / 共 67 页 26 第 页 / 共 67 页 3.2.2.1 生产系统 - 综采工作面系统 3.2 智慧矿山综自系统 实现对煤矿综采工作面各类设备的实时监控 27 第 页 / 共 67 页 27 第 页 / 共 67 页 3.2 智慧矿山综自系统 3.2.2.2 生产系统 - 皮带运输系统 各胶带机的运行状态及运行参数的实时数据显示，异常工况和紧急事故的报警和事件记录， 运煤量和耗电量的历史数据等。 28 第 页 / 共 67 页 28 第 页 / 共 67 页 3.2.2.3 生产系统 - 产量监测系统 3.2 智慧矿山综自系统 矿井产量实时监测信息，矿井历史产量数据的查询和柱状图统计展示。 29 第 页 / 共 67 页 29 第 页 / 共 67 页 3.2.3 生产辅助系统  通风系统  压风系统  排水系统  矿井供电系统  选煤厂监控系统  工业电视系统  污水处理系统  ······ 无人值守，有人巡检； 信息集成和联动； 3.2 智慧矿山综自系统 30 第 页 / 共 67 页 30 第 页 / 共 67 页 3.2.3.1 生产辅助系统 - 通风机监控子系统 3.2 智慧矿山综自系统 风量、风压、电机电压、电机电流、电机故障等相关参数的实时数据显示及故障报警。 31 第 页 / 共 67 页 31 第 页 / 共 67 页 3.2.3.2 生产辅助系统 - 空压机监控子系统 3.2 智慧矿山综自系统 机组的运行状态、压力、电流、排气温度、油温等相关参数的实时数据显示及故障报警。 32 第 页 / 共 67 页 32 第 页 / 共 67 页 3.2.3.3 生产辅助系统 - 水泵房监控子系统 3.2 智慧矿山综自系统 水泵的运行状态及运行参数的实时数据显示，异常工况和紧急事故的报警和事件记录。 33 第 页 / 共 67 页 33 第 页 / 共 67 页 3.2.3.4 生产辅助系统 - 变电所监控子系统 3.2 智慧矿山综自系统 实时显示各开关的工作状态及电力运行参数（电压、电流、功率等），异常工况和紧急事故的报警和事件 记录。 34 第 页 / 共 67 页 34 第 页 / 共 67 页 3.2 智慧矿山综自系统 3.2.3.5 生产辅助系统 - 洗煤厂监控子系统 35 第 页 / 共 67 页 35 第 页 / 共 67 页 3.2 智慧矿山综自系统 3.2.3.6 生产辅助系统 - 生活水监控子系统 36 第 页 / 共 67 页 36 第 页 / 共 67 页 3.3.1 安全管理 风险分级管控 隐患排查治理 重大隐患管理 应急管理 三违管理 安全培训管理 1 2 3 4 5 6 3.3 智慧矿山功能展示 37 第 页 / 共 67 页 37 第 页 / 共 67 页 3.3 智慧矿山功能展示 3.3.1.1 安全管理模块展示 风险分级管控 隐患排查治理 重大隐患管理 三违管理 38 第 页 / 共 67 页 38 第 页 / 共 67 页 3.3.2 生产管理  生产计划管理  生产运行管理  生产调度管理  作业规程管理  ······ • 生产计划的调整和优化， 和生产数据关联，结合 班组实时产量信息，实 现计划执行情况追溯， 查看计划任务的完成情 况，再进行计划内容的 调整。 3.3 智慧矿山功能展示 39 第 页 / 共 67 页 39 第 页 / 共 67 页 3.3 智慧矿山功能展示 3.3.2.1 生产管理模块展示 生产作业管理 班组管理 40 第 页 / 共 67 页 40 第 页 / 共 67 页 故障诊断模型 设备性能预测模型 预防性维护指导 预防性维护方案 预防性维护派单 预防性维护记录 故障维修指导 故障维修方案 故障维修派单 故障维修记录 故障分析准确率分析 故障率统计 保养 \ 维修落实率 保养 \ 维修及时率 故障代码库 事件处理库 预测 分析 预警 报警 预防性 维护 维修 指导 统计 分析 知识库 设备运行监测 故障分析 异常预警提醒 故障报警提醒  设备台账管理  预防性维护管理  设备维修管理  设备保养管理  点巡检管理  设备报废管理  备品备件管理  运行统计分析  设备技术管理 3.3 智慧矿山功能展示 3.3.3 机电设备管理 41 第 页 / 共 67 页 41 第 页 / 共 67 页 3.3.3.1 机电设备管理模块展示 3.3 智慧矿山功能展示 设备资产台账管理 设备运行台账管理 设备位置展示 设备点巡检统计分析 设备运行统计 设备技术资料管理 42 第 页 / 共 67 页 42 第 页 / 共 67 页 3.3 智慧矿山功能展示 3.3.4 一通三防管理 通风管理 防粉尘管理 防火灾管理 防瓦斯管理 43 第 页 / 共 67 页 43 第 页 / 共 67 页 3.3.5 综合决策 协同联动 人员、设备、环境的智能感知 大数据分析 借助数据处理和数据分析算法，对全 矿数据进行大数据分析应用； 成本分析 基于企业大数据资源，对企业各部门 或各成本单元进行成本细化，优化企 业运营。 3.3 智慧矿山功能展示 44 第 页 / 共 67 页 44 主要包括安全监测、展示 人员定位信息、视频监控、安 全巡检、移动指挥、应急避险 逃生、信息推送提醒、移动办 公、工单处理、生产和经营报 表等功能； 用移动化手段促进、提升 井下安全生产信息建设水平。 3.3 智慧矿山功能展示 3.3.6 移动 APP 信息展示 45 第 页 / 共 67 页 45 第 页 / 共 67 页 4 智慧矿山建设亮点 46 第 页 / 共 67 页 46 第 页 / 共 67 页 4.1 大数据融合下的协同联动 4 智慧矿山建设亮点 系统一键寻呼、应 急联动、一体化联 动联控 通过环境监测、人 员位置监测、调度 通讯、应急广播等 多系统融合， 实现监控系统自动 与应急广播、通信、 人员定位监测等， 实现基础系统功能 融合、监测数据集 成共享、控制系统 联动联控； 47 第 页 / 共 67 页 47 第 页 / 共 67 页 4.2 对设备或灾害主动预警 预警系统根据历史 数据，针对设备建 立个性化高保真的 模型，从系统上线 时开始监测 设备劣化状态 捕捉故障早期征兆， 触发预警发现设备故障 分析 通知 解决 机组恢复正常运行状态 预见性分析使生产单位可以主动维护设备，节约时间和费用， 避免了设备损坏及机组非停等严重损失。 设备正常状态 开始劣化 提前预知性检修， 设备恢复正常状态， 避免了设备损坏和非计划停机 触发预警 检修完成 预警机制 引入预警 - 预见性分析模式 4 智慧矿山建设亮点 48 第 页 / 共 67 页 48 第 页 / 共 67 页 借助三维模型展示、 GIS 地图等多种呈现 方式来呈现系统运行二三维一体化的运行 呈现。 例如：井下人员、车辆的定位、轨迹，设 备、环境的位置、状态，工作面动态监测， 井下通风系统风流风速状态等。 4.3 直观的人机交互 4 智慧矿山建设亮点 49 第 页 / 共 67 页 49 第 页 / 共 67 页 5 煤炭矿山行业推广计划 50 第 页 / 共 67 页 50 第 页 / 共 67 页 • 行业背景 • 矿山智能改造是政府落实智能制造的重要抓手 • 因地制宜逐级改造： • 改造包括设备改造、自动化升级 • 也包括综自和信息化 • 也有 5G 应用场景试点 • 各级政府积极扶持 • 2017 年贵州省分三期扶持矿山智能安全改造项目 800 个； • 19 年 9 月 12 日河南省开会推进煤矿智能化改造 • 【豫政办 2019 年 48 号河南省煤矿智能化建设实施方案】 • 属于智能制造推广范围 • 各省工信厅下面的装备处或煤炭局负责 • 矿山安全与减人增产是政府和矿山企业共同诉求 5-1 煤炭矿山行业背景和概况 51 第 页 / 共 67 页 51 第 页 / 共 67 页 5-2 煤炭行业智能化概况 目前全国煤矿智能化改造概况 • 煤炭大省各矿山自动化程度较高 • 信息化诉求强烈 • 平顶山煤矿选用【一张图管理系统】 • 华为等推动井下 5G 试点动力足 • 华为要在阳煤某矿建井下 5G 示范 • 中等产煤区自动化程度参差不齐 • 子系统和综自改造需求高 • 信息化需求要看政策是否扶持 • 大煤矿信息化需求高 52 第 页 / 共 67 页 52 第 页 / 共 67 页 5-3 煤炭矿山行业分析 - 业务范围 •煤炭（泛指采煤和非煤有色金属非金属采矿 行业） • 煤矿 • 可升级管控系统的煤矿综自 • 煤矿安全生产管理 • 智慧矿山系统 • 非煤矿山 • 矿