智能化矿山技术（30页 PPT）

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智能化矿山技术 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智慧化和无人化。 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高效和低耗开采的必由之路。 智慧矿山 I 信息技术 I 通信技术 Intelligent mine technology 讲师： XXX 时间： 2023. 1 智能化矿山概述 The Importance of Communication 2 智能化矿山定义及主要内容 Definition and main content of intelligent mine 3 智能化矿山现状及存在问题 Communication Skills for Different Interpersonal Styles 4 智能化矿山顶层设计系统架构 Communication skills between superiors, subordinates, and peers. 5 智能化矿山技术研究实践 Internal collaboration and communication within the team. 目录 contects 智能化矿山概述 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智慧化和无人化。 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高效和低耗开采的必由之路。 Part.01 智能化矿山的概述 • 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提 供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理 的精细化、自动化、智慧化和无人化。 • 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高 效和低耗开采的必由之路。 • 智能化矿山是采矿技术、信息技术、通信技术、自动控制技术、 3S （ GIS 、 GPS 、 RS ）、物联网技术、 云计算技术、移动互联网技术及软件软件技术的总集成。 智能化矿山定义及 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智慧化和无人化。 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高效和低耗开采的必由之路。 主要内容 Part.02 智能化矿山的定义 智能化矿山是建立在矿山数字化基础上的能够完成矿山企业所有信息的精准适时采集、网 络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化运行和智能化服务的数字化智慧体。 通过不断地收集、学习和浓缩相关专家的最新 知识，使智能化矿山的神经中枢具有众多专家 集体决策的能力。 通过数字化再造使整个矿山具有自我分析能力 和决策能力，使矿井的人、机、环境处在高度 协调的统一体中运行； 1 2 智能化矿山的主要内容 精准适 时采集 数字化 智慧体 可视 化展 现 智能化 服务 数字 化基 础 网络 化传 输 自动 化操 作 规范 化集 成 智能化矿山的主要内容 数字化基础 将矿井所有内容处理成现代计算机可 以接受、储存、拷贝、加工和网络传 输的数字信息，并保证信息的完整性 准确采集到任何地点、任何时间所需 要的安全、生产和管理等信息，并保 证信息的及时性 所有信息包括实时数据、多媒体数据 和管理数据可以通过局域网或广域网 进行实时、可靠、安全的传输，必要 的数据要保证时钟同步 精准实时采集 网络化传输 智能化矿山的主要内容 规范化集成 通过标准的数据格式、开放的通信协 议和统一的管理规范所定义的数据仓 库实现各种应用中信息的互联互通， 确保数据的唯一入口和一致性 对数据仓库中的所有信息和模型均可 用四维地理信息系统技术、虚拟现实 技术、模拟仿真技术、多媒体技术和 可视化分析技术表达和展现，实现透 明管理。 对主要生产执行环节、监听监视环节、 时效性强准确度高的环节以及环境恶 劣、易疲劳环节实现操作自动化、无 人化。 可视化展现 自动化运行 智能化矿山的主要内容 智能化服务 在诸如危险源辨识、灾害预防、方案设 计、计划编制、过程控制、经济分析、 调度优化等方面，提供智能化工具和综 合决策支持，最大限度地降低脑力劳动 强度，避免认为决策失误。 智能化矿山现状及 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智慧化和无人化。 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高效和低耗开采的必由之路。 存在问题 Part.03 智能化矿山现状及存在问题 国外 • 德国鲁尔集团 • 澳大利亚联邦科学院 • 瑞典的艾铁克 • 巴西卡拉雅思 • 加拿大托腾 国内 • 中国煤炭科工集团 • 神华集团 • 陕煤集团黄岭矿业 • 山西晋兴能源公司 智能化矿山现状及存在问题 国外发展现状 德国鲁尔曾经是欧洲最大的煤炭能源及重工业中心，诞生了一批煤炭行业制造企业，使德国煤炭开采装备制造技术长期 领跑世界。由于资源和开采成本的制约而关闭，煤机装备制造企业大多被兼并重组。 位于德国北罗纳河威斯特法利亚地区的汉巴赫的露天矿 之一，年产量达到 4600 万吨。 美国是世界第二大产煤国，目前全美井工长壁开采煤矿 有 约 60 个 ， 普 遍 应 用 IMSC （ Intelligent Mining Service Center ）智能高 效开采。 澳大利亚的 CSIRO （安联邦科学院）的 5 个实验室：惯 性导航系统实验室、远程管理中心、煤环境研究实验室、 选煤实验室、岩石切削实验室。 国内发展现状 以中国煤炭科工集团、中国矿业大学等为代 表的研发机构，在地质信息 智慧矿山建模、 生产自动化、安全监控、管理信息化等方面 开展了大量的理论和实践工作，神东、陕煤 黄陵、陕北张家峁、延长巴拉素等在数字化 矿山建设、生产系统智能化等应用方面取得 了突破性进展。 智能化矿山现状及存在问题 存在问题 智能化矿山现状及存在问题 标准不健全 数字化建模、通信、智能化矿山架 构等方面都缺少统一的标准，难以 实现跨系统、跨平台集成应用。 0 2 信息孤岛 各子系统数据没有深度融合，无法 实现数据的充分利用和智能化管控。 0 1 关键技术突破 井下定位、高清视频图像获取及应 用、智能化采掘装备等关键技术。 0 3 智能化矿山顶层设计 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智慧化和无人化。 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高效和低耗开采的必由之路。 系统架构 Part.04 智能化煤矿总体系统架构 智能化煤矿顶层设计及系统构架 智能化管控平台 1 网络、数据中心、资源视图 3 智能应用系统 10 煤矿智慧大脑—智能化管控平台 统一开发平台：开发智能矿山生产系统、安监系统、 智能保障系统、智能决策分析系统、智能经营管理系 统、智慧园区等场景化 APP 支持服务。 监测实时化、控制自动化、管理信息化、业务流转自 动化、知识模型化、决策智能化； 实现煤矿的数据集成、能力集成和应用集成。 智能化煤矿顶层设计及系统构架 智能化煤矿 ---“ 一张网、一片云、一视图” 智能化煤矿顶层设计及系统构架 基于云平台的大数据分析能力，对海 量数据进行融合分析，构建煤矿大数 据仓库； 基于微服务架构和人工智能算法构建 智能数据引擎，实现业务逻辑快速组 态化构建和智能决策； 形成实时反映煤矿运行状态的煤矿领 导驾驶舱。 一片云 云数据中心 基于最新的空间信息技术，实现对企 业资源的“一张网、一张图、一个库” 管理，使煤矿生产能够“看得见、管 得了、控得住”。 一视图 GIS 空间信息服务 建设覆盖整个矿区的通信和感知网 络；建设 5G 融合一张网，根据需求 设计应用场景 切片，满足不同带 宽、时延和接入密度的要求； 建设光纤接入骨干网，满足智能化开 采多样承载需求，充分考虑业务安全 性及网络故障不扩散原则，有效支撑 基于 5G 各应用场景。 一张网 5G 融合网络 智能化煤矿 --- 十大系统 煤矿智慧中心及综 合管理系统 高速通信网络及精 准位置服务系统 地质保障及 4D- GIS 动态信息系统 巷道智能快速掘进 系统 工作面智能协同控 制系统 煤流及辅助运输智 能仓储系统 井下环节感知及安 全管控系统 固定场所无人值守 智能管理系统 煤矿智能洗选系统 智慧场区与经营管 理系统 智能化煤矿顶层设计及系统构架 煤矿智能化分类、分级评价标准，智能化煤矿标准体系建设 基于我国煤层赋存条件复杂多样，智能化煤矿建设不均衡的特点，制定智能化煤矿分类、分级技术条件与评价指标体系， 智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价指标体系，搭建智能化煤矿编制体系架构。 智能化煤矿顶层设计及系统构架 智能化矿山技术 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智慧化和无人化。 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高效和低耗开采的必由之路。 研究实践 Part.05 智能化煤矿的特征 深度互联互通 您纵向集成 横向集成 端到端集成 …… 全面透彻的感知 传感器和控制 器 泛在网络通讯 条码 /UWB …… 以数据驱动业务 数据挖掘 知识发现 动态建模 …… HI+AI 混合智能 人工智能 虚拟现实 / 增强 现实 智能穿戴 …… 定制化产品 订单生产 弹性保障 管控打通 …… 数据驱动的开采系统设备群健康状态评价 --- 状态表 征 开采系统衰退行为与变工况下的剩余寿命预测研究 --- 趋势表征 融合生产调度和维护行为的开采系统双层机会维修决 策模型 --- 决策机制 开采系统健康状态评价、寿命预测 与维护决策 构建系统级的健康状态评价方法和剩余寿命预测方法，为智能化开采提供可 靠性保障 煤矿智能化关键技术研发实践 基于信息“实体”的数字煤矿智慧逻辑模型 信息实体及虚实映射机理 --- 信息表达 信息实体智能匹配、推送及智慧煤矿数据交互 --- 信息交互 基于开采行为预测推理的智慧逻辑模型进化机制 --- 信息更新 实现煤矿多源异构数据的统一表达，形成支持不同子系统逻辑关联规律的 煤矿整体数字模型。 煤矿智能化关键技术研发实践 1 薄及中厚煤层智能化无人开采模式 黄陵矿区煤与油型气共生薄、中厚和厚煤层条件下的安全高效智能化开采成套技术及装备，在 2014 年实现了常态化地 面远程监控、工作面无人操作的智能化开采。 煤矿智能化关键技术研发实践 2 大采高工作面人 - 机 - 环协调智能 耦合高效综采模式 针对 6-9 米大采高和超大采高条件下，大空间、强矿 压 采动失稳、形成冒顶片帮等问题，利用智能耦合控 制技术，形成了超大采高工作面液压支架 - 围岩智能耦 合控制技术。兖矿集团金鸡滩煤矿自 2016 年，首家成 功实施 8.2m 以上超大采高智能化综采，达到日产量 6.16 万吨，月产 153 万吨，年产 1500 万吨，回收率 98% 以上，创综采高度、产量及效率世界最高纪录。 煤矿智能化关键技术研发实践 3 综放工作面智能化操控与人工干 预辅助放顶煤模式 大同塔山煤矿 20m 特厚煤层，应用特厚煤层大采高 综放开采成套技术与装备，实现了 14-20m 特厚放 顶煤开采，形成了智能操控与人工干预辅助放煤模 式。 世界首套 7m 超大采高智能化综放成套装备在大同 塔山煤矿成果应用，解决了硬煤特厚煤层智能化安 全高效高回收率综放难题。 煤矿智能化关键技术研发实践 4 复杂条件下的机械化 + 智能化开 采模式 针对大倾角和急倾斜等复杂条件开采问题，利用液 压支架自撑、邻拉、底推、顶挤刚柔耦合控制方法， 解决围岩控制问题，利用机械化 + 智能化开采模式， 实现大倾角工作面装备系统稳定性控制，最大程度 降低了工作劳动强度，提高复杂条件下采煤作业的 安全水平。 煤矿智能化关键技术研发实践 智能化矿山技术 智能化矿山为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，智能化矿山能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智慧化和无人化。 智能化矿山已成为现代采矿企业安全、绿色、高效和低耗开采的必由之路。 智慧矿山 I 信息技术 I 通信技术 Intelligent mine technology