化矿山安全科技支撑体系建设；健全矿山安全管理体 系，严格开展风险辨识评估并实施分级管控，提升风 险监测预警处置能力；加强矿山多灾种和灾害链综合 监测、风险早期识别和预警预报能力建设。 各地方矿山监管部门需持续增强监测预警能力。 当前监管部门的监督管理工作存在诸多问题，如难以 关键词： 矿山安全；人工智能；监测预警；矿山监管部门 doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.11 近年来矿山安全问题频发，各地政府部门高度重视对矿山的安全监管。通过分 析当前矿山安全监管现状，梳理了矿山安全监管监察数字化转型存在的问题。 结合人工智能、大数据等新一代技术，提出了关于矿山监管部门的矿山安全风 险智能监测预警系统。介绍了安全风险一张图、视频智能检测、风险智能识别、 风险闭环管理及应急通信调度等系统功能，阐述了视频智能分析平台和大数据 分析平台等系统功能的实现基础，为提高矿山安全监管执法水平、推进智能化 safety；Artificial intelligence；Monitoring and early warning；Mine safety supervision department 矿山安全风险智能监测 预警系统研究 Research on Intelligent Monitoring and Early Warning System for Mine Safety Risks 王竑达 1，司书国

基于大数据的煤矿安全监测与预警系统优化研究 摘要：本文研究基于大数据的煤矿安全监测与预警系统优化方案，旨在提升煤矿安全管理的精准性和效率。随着 煤矿行业面临日益复杂的安全管理需求，传统的安全监测手段已经无法满足矿井环境中多变的安全挑战。基于大 数据技术的应用，通过多源数据的采集、处理和分析，为煤矿安全管理提供新的解决方案。文章深入探讨煤矿安 全监测技术的现状与发展趋势，分析大数据在煤矿安全监测和事故预警中的实际应用，并提出结合大数据分析与 并提出结合大数据分析与 机器学习优化安全预警系统的方案。通过对多个矿井案例的实证分析，验证该优化方案在预警准确性、响应速度 和事故预测能力方面的显著提升，显著降低误报和漏报率。研究表明，大数据技术的引入使煤矿安全管理从传统 的经验预测转向更加科学、智能的系统化管理，为煤矿生产的安全性和矿工生命安全提供更强有力的保障。 关键词：大数据；煤矿安全；监测系统；预警系统；智能化 1 中图分类号: TD 76 Intelligence 1 引言 传统的煤矿安全监测依赖于人工巡查、单一传感 器监控以及静态的安全管理模式，难以在复杂和动态 的煤矿环境中及时发现潜在的安全隐患。如何借助现 代科技手段提高煤矿安全监测和预警系统的智能化水 平，成为当前煤矿安全领域亟待解决的关键问题。陈 孝慈等提出大数据在煤矿安全领域的应用具备数据多 样性和复杂性的特点，因此需要建立一套完整的大数 据治理体系，通过数据分析技术提高安全管理的精准

业内部监测预警、态势研判 强化重点领域安全整治 加强宣传教育培训 ：改进和 及与周边 企业、政府的信息 两重点一重大化工装置或储运 训模式 ，实施培训考核全过 安全风险防控能力提升 安全风险监测预警工程 安全生产信息化建设工程：围绕安全生 产工作中的监督管理、监测预警、指挥 救援、决策支持和政务管理五大业务， 持续深化安全风险管控：推进 安全风险监测预警信息化 推进安全生产信息化建设：推 动企业安全生产信息系统建设， 全面提升风险隐患感知、监测、 预警、处置和评估能力 夯实安全基层基础保障 夯实企业应急基础：建立企 山东省“十四五”安全生产规划 加强科技装备保障：强化重 特大事故的超前预测、动态 监测、主动预警和应急智慧 决策 施重大危险源在线监测监控 理、安全风险分级管控及隐患排查治理、应急管理、事故 管理、考核评审、持续改进等为一体的信息管理系统 安全生产监测预警 能够实现对可燃及有毒有害气体、危险化学品储罐及重点 监管危险化学工艺的温度、压力、液位、联锁投切信号等 工艺参数的实时数据及报警信息的采集，且系统对采集的 数据具有巡检功能，对监测数据进行分析和预警 工业互联网 + 危化安全生产平台，是融合安全标准化体系要素、安全生产管控 要 素，

....................94 3.6 煤矿重大危险源预警模型...............................................................................................96 3.6.1 基于 GIS 的煤矿重大危险源隐患识别预警模型研究............................... ...............................366 7.3 煤矿井下危险源识别、预测、预警系统.....................................................................377 7.3.1 水害识别、预测、预警系统................................................... 通防危险源识别、预测、预警系统..................................................................409 7.3.3 顶板危险源识别、预测、预警系统..................................................................437 7.3.4 其他危险源预警..........

机位点风速风向 | 组串点辐照数据 … … 数据来源 设计参数 | 运行数据 | 增量传感数据 … … 典型应用（诊断类） 效能分析 | 健康度评估 | 故障诊断与预警 … … 数据来源 气象孪生数据 | 设备孪生数据 | 运行数据 … … 典型应用（优化类） 场站功率预测 | 场站有功无功优化 … … 数据来源 感 与 监 测 云技术 6 设备数字孪生 对风电机组进行状态监测实现故障预警 ，是提升机组运行可靠性 的有效手段之一。 • 目前 ，塔筒、 叶根、机舱、传动链等状 态 监测为重点， 尚无法覆盖叶片整体 • 现有监测技术： 点位有限。仅关注重点部件 载荷、振动、净空、音视频特性 系统整体功能逻辑 SCADA 数 据 叶片状态 数字化感知系统 风机整体及关键部件运行 状态实时监控 螺栓状态 预紧力监测与预警、法兰面载荷反演 现有 CMS 、塔筒、海洋等监 测 其他 10 示范海上风电场 样机设置

操作层 更高起点 更高质量 更低费用 更高效率 • 无纸化生产，自动生成统计分析所需要的数据； • 可监控生产过程中的计划执行、产品品质、设备运行、 物料使用等情况，在出现异常时，及时预警； • 作业人员、生产设备的绩效管理； • 生产品质能够追溯，可追溯出质量问题产生的原因； 管理层 • 系统运行稳定，在大数据下实现高可用； • 保证数据安全，完整； • 系统出现故障时，可快速恢复； 信息转换 协议转换 智能生产设备 智能物流设备 智能检测设备 智能数据采集设备 智能工厂建设 · 信息化产品 12  设备状态实时监控预警  设备效率自动统计分析  加工产量自动计数  加工过程参数异常预警  质量在线分析及预警  人员绩效考核分析  制造数据全面管理  生产计划及过程管理  全面质量及全过程追溯管理  成品、在制品、模具、工装库 存管理 支持多种约束条件及突发事件 管理  计划动态仿真及预警  计划闭环及交期回复管理  图形化排程计划展示  基于大数据，实现设备的预测 性维护以及预测性生产  支持多维度的绩效考核分析  打通各系统的数据通道，实现 1 个平台化的数据分析呈现  支持自定义设定预警机制，实 现动态化实时性过程管控  实现订单需求的预测  供应链全过程监控及预警  供应商绩效考核管理  实现全价值链及供应链的产供

09 10 移动机器人巡检 机器人内置5G模组，通过5G网络将高清视频和红外热成像数据以及瓦斯浓度、环境温度、烟感数据无时延地传输 到地面，代替人工定时巡检，使地面能够更及时发现异常情况，及时发出预警，避免出现大的事故。 采煤机/无轨胶轮车远程控制 通过在作业现场部署多个高清摄像头，将现场环境信息完整地传送到监控中 心，再结合采矿设备本身的各种传感器信息上报，工作人员就可以在监控中 心直 ，硐室机器人可 7×24小时连续工作，代替人工周期性巡检，实现全时全程监控。机器人上还安装有 红外摄像头和声音拾取装置，能够探测井下电缆、管道温度，识别电力系统负荷过载 的隐患，提前对故障进行预警。 新型5G技术 传统4G技术 数百兆到千兆级别 传输速率 百兆级别 毫秒级 时延 百余毫秒级 高 广泛连接 适中 可移动接入 移动性 可移动接入 适中 传输距离 适中 新华三 智慧矿山 区域的万兆工业自动化环 网。新型万兆低时延以太环网的设计和部署实施为智慧矿山智能化信息传递提供了高可靠、高速率、高稳定的信 息传输通道。 新型万兆低时延以太网，为煤矿生产系统包括矿山压力监测与预警系统、地质地测系统、风量和风向监测系统、 设备点检系统、火灾监控系统、产量计量监测系统、安全监控系统、水文自动观测系统、防突信息系统、人员定 位系统等实际业务生产系统提供了低时延的数据传输能力。

智慧煤矿整体建设内容（最终）： 1. 地下精准定位导航系统 2. 随掘随采精准探测地质信息系统 3. 智能快速掘进和采准系统，矿井通风、供排水、主副 运智能系统 4. 工作面智能开采系统 5. 危险源智能预警与灾害防控系统 6. 矿井机电设备设施全生命周期智能管理系统 7. 煤矿地面分选运销与生态建设智能系统 8. 煤矿物联网智能专家决策管理系统 三、智慧煤矿关键核心技术 智慧煤矿重点研发关键技术： 信息发布平台 一体化通信调度平台 1 个平台 智能集成控制平台 一体化生产控制系统 一体化生产管理系统 1 个系统 煤矿大数据及云服务系统 煤矿安全生产数据网络传输体系 大数据煤矿重大灾害预警与专家决策平台 基于大数据的煤矿关键设备故障诊断与远程维护平台 基于专家系统的煤矿安全专家知识库 煤矿机电设备生产企业技术服务知识库 基于云计算的煤矿安全生产信息综合数据库 5.1 智慧煤矿建设目标与建设内容 温度等主要参数  可以在地面控制井下设备的后备电源进行充放电测试，记录电池的充放电时间 和充放电次数，  能对电池的使用寿命进行智能诊断，对达到使用寿命或充放电时间不能满足要 求的电池进行预警，保证设备后备电源的可靠，提高整个系统的可靠性。 （ 3 ）后备电源管理 5.2.1 网络传输系统  图形化管理界面 可以直观地显示各电源的工作状态、通信状态，远程控制后备电源进行充放电，

存储 工业 互联 网平 台层 物联网平台 大数据平台 微服务平台 工业引擎 DevOps 平台 移动平台 应用开发平台 一卡通 智慧 管理 智能 控制 监盘中心 预警中心 诊断寻优中心 数据采集 智能预警 数据处理 锅炉优化 汽轮机优化 辅机优化 智能分析 热网优化 智慧工程 工程前期 合同管理 设计管理 施工管理 进度管理 质量管理 进度管理 费控管理 生产准备 投资完成 造价分析 合同管理 合同台账 合同变更 合同索赔 履约保函 合同报量 合同结算 合同付款 挣值分析 投资预测 合同完成 进度管理 WBS 计划 进度作业 进度填报 预警管理 进度变更 竣工决算 设备清册 固定资产 资产分摊 一键决算 采购管理 采购立项 采购计划 招标管理 采购合同 催交催运 监造管理 到货验收 采购接收 采购发票 • 人员比对 • 人员识别 • 特征比对 • 特征识别 安全 “ 两不让” 安全生产常态化 安全管理 智能安防：集成视频监控设备，利用 AI 分析技术，实现人员、环境、设备不安全因素识别预警 高清摄像头 设备 / 环境 明火 跑冒滴漏 人员 抽烟 不带安全帽 打瞌睡 不佩带安全绳 翻越围栏 擅自闯入重点区域 利用视频 AI 智能分析检测识别技术，改变传统安全管理依靠人员

系统 CPS 数字化 网络化 智能化 人 - 物 - 设备 互联 云计算 大数据 移动互联网 物联网 人工智能 …… 取势—两化融和 - 数字化工厂 - 工业互联网 智能监控及异常预警 智能数据采集 智能数据可视化 PDA 智能终端 系统 条码 /RFID 仪表 视频 设备 DCS/PLC 系统 库存 物流 生产成本 投入产出 质量 SPC 执行进度 生产进度 设备状态 风险分级管控 隐患排查治理 重大危险源 监 测预警 生产过程安 全 监管 安 全 标准化管理 内外部管理协同 协同办公 O A 流程管理 知识管理 人力资源 移动办公 化工生产业务 上下游产业链 外延并购 品牌建立 工业互联网 产业链协同 生态协同 风险分级管控 隐患排查治理 重大危险源 监 测预警 生产过程安 全 监 管 安 全 标准化管 ©2020 Perfect Corporation SCADA 在线趋势监视 生产数据报表 海量数据存储 生产实时预警 工艺流程图浏览 生产数据监视 MES 物联网平台 交互 化工设备 交互  系统价值：数字化设备的链接与通讯，提高数据采集 / 传递效率，为工厂管理人员提供生产实时预警、生产数据监视、 在线趋势分析、工艺流程浏览、生产数据报表、海量数据存储功能，支持管理人员快速决策； SCADA