智慧矿山建设

智慧矿山建设之浅析

摘要：该文分析了煤矿在智慧矿山建设中的几个关键方面：1）煤矿的整体规划设计；2）数据采集层建设；3）工业环网和办公信息网的建设；4）一体化监控系统和综合管理办公信息系统建设；5）智能决策支持系统；6）人才培养。分析了生产过程、生产环境、生产设备对可靠性要求高，为了保证生产的正常进行，智慧矿山建设过程要将生产和办公管理系统分开进行建设。还有我国现阶段智慧矿山建设中的问题。

关键词：智慧矿山建设；整体规划设计；数据采集层；信息系统中图分类号：tp302.1 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）02-0427-02

1 概述

2010年11月，国家安全总局和煤监局通过了感知矿山的物联网示范工程的技术方案。如今，我国也提出了用物联网技术和信息技术打造“智慧矿山”改变传统的生产管理模式，智能化采矿机械装备将大量应用于煤矿生产过程中。“智慧矿山”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实时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务的数字化智慧系统。智慧矿山建设要综合考虑地测、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，使煤矿实现整体协调优化，在保障安全生产的前提下，达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。实现煤炭企业的转型跨越式发展。

2 智慧矿山建设的内容分析

智慧矿山建设是一个庞大的系统工程，涉及煤矿的安全生产、经营管理和人员管理等多个领域，智慧矿山系统只有做到对这些领域的数据实时采集、更新，保证数据的准确性；对这些领域的数据进行存储和充公利用分析，才能不断的实现煤矿整体协调优化，才能提供决策信息和解决方案，最大地发挥它的作用。要保证智慧矿山建设成功，以下几方面的建设是关键。

2.1 煤矿的整体规划设计

智慧矿山建设是在数字矿山的基础上来完成的，煤矿的生产过程、安全监控、经营管理、煤炭销售等领域都要进行信息化建设，这些领域的信息化建设可以分步实施。煤矿在智慧矿山建设时不进行整体规划设计，不对这些领域的信息系统提出面向智慧矿山系统的技术要求和功能需要，这些信息系统建成后可能成为“信息孤岛”，不能接入智慧矿山系统；智慧矿山系统不能对各类信息进行统一管理、共享和综合利用分析。这将增加智慧矿山系统与各信息系统之间数据互访环节，造成数据实时性差和更新时间长等问题，使智慧矿山系统不能提供准确的决策信息和解决方案。这几年国内许多煤矿都进行了数字矿山建设，许多系统进行了信息化改造，但存在着各部门各建自己的信息系统，只局限于本部门的应用，当进行综合自动化系统建设时，矿井各生产环节的设备监控不能完全接入，需要进行信息化改造，造成资金投入的增加。所以煤矿在建设智慧矿山前就要进行整体规划设计，减少全矿的资金投入，提高各

系统的集成度，实现各系统的统一管控，从而实现智慧矿山系统对各类数据的统一分析。

2.2 数据采集层建设

这一层主要完成的是信息的感知与采集，通过无线读卡器、传感器、视频摄像头等设备，完成物联网应用的数据采集和设备控制功能。并对实时采集的数据信息进行修复、筛选和编码，将有用的信息上行传送，重复的信息屏蔽删除，从而降低网络的传输压力和上层对信息的解析压力，提高传输速度。

井下和地面生产设备运行现场环境恶劣，干扰因素多，因此这一层在建设时要保证各数据采集设备的灵敏度和抗干扰能力、采集数据的准确性、实时性。并保证能够独立对采集的数据进行简单处理。例如井下人员定位系统现在普遍采用2.4g的高频无线读卡技术，当一个读卡器在同一区域多次读到同一卡时，就要对重复的信息屏蔽删除，地面人员查看时只显示唯一的工人信息，正确反应这一区域的人员情况。这一层建设时必须保证数据在上传前的正确性和接收的数据进行校验纠错等功能。

2.3 工业环网和办公信息网络的建设

智慧矿山系统要对地测、生产现场、设备等各方面的数据进行综合分析，统一利用，并对生产过程的相关设备进行控制。这就要求在全矿范围内建设一条可靠性高的高速度、大带宽、双向通信的工业环网。这个网络能够实时传输语音、视频和数据。它的基础是工业以太网技术，所有设备、人员与生产现场信息通过这个环网传输

到一体化监控系统中。目前国内主要有三种基于光纤传输介质的环网。第一种是工业以太网交换机建成的井下环网；第二种是基于gepon（矿用无源光纤网络）技术建成的井下环网；第三种是基于mctp（矿用光纤多通道传输）技术建成的井下环网。这三种技术建成的环网实现了三网合一，将生产监测监控子系统集成到统一的传输平台上。但三种技术有各自的特点，煤矿根据自身条件选择一种符合本矿生产发展需求的网络技术构建自己的工业环网。

办公信息网是面向全矿的“人、财、物”的管理系统和日常办公系统的网络，是基于intranet结构的企业办公网，这一网络和互联网相接，是智慧矿系统获取外部支持的重要途径。但网络安全的建设非常重要。网络安全建设包括两大方面：1）工业环网与办公信息网之间的安全，工业环网要对生产过程进行控制，，安全级别高，所以在和办公信息网相连时要做好两网之间的隔离，也要保证两网之间的数据正常交换；2）办公信息网与互联网之间的安全，互联网是不安全的，存在有黑客入侵等危险，影响办公信息网正常工作，为保证智慧矿山系统的正常运行，并且可以获得外部支持，办公信息网的安全工作一定要做好。

2.4 一体化监控系统和办公信息系统建设

煤矿生产过程对安全性、实时性要求较高，而且煤矿的各种安全监控系统要绝对安全运行。这就要求井下、地面生产过程的所有监控系统必须有可靠的运行环境。一体化监控系统主要集成了通风机集控系统、井下供电集中控制系统、现场视频监控系统等和生产密

切相关的各个系统，并对一些系统进行控制操作，这些系统工程相互衔接，共同运行来保证煤矿的安全生产。一体化监控系统对数据统一存储和分析，处理工业环网中的各系统产生的数据并产生相应的控制命令，实现智能生产和智能监控。

办公信息系统集成煤矿人员管理系统、经营管理、oa办公等系统，这些系统相互依赖，相互制约，彼此之间有数据交换，对这些系统产生的数据进行部门间的共享使用，综合分析。并对来自一体化监控系统的数据进行信息汇总和分析。智慧矿山建设最终将融合整个煤矿所有生产和管理信息、资源，实现智能化管理。

2.5 智能决策支持系统

这是智慧矿山建设中最能体现“智慧”两字的系统，是整个智慧矿山的最高级别的智能系统，是在实现了智能生产和智能监控、智能管理以后，一个煤矿的所有信息已经实现了数据层面的互通和共享，建立了实时数据库和数据仓库来对这信息数据进行存储，并采本行业先进的数据分析模型，对所有数据汇总处理，而且要保证这些数据是准确的、实时的，在不断更新的，相当于将一体化监控系统和综合管理办公信息系统产生的大量数据通过云计算技术

集中处理，对这些数据进行数据挖掘，发现影响煤矿安全生产、制约煤矿发展关键因素，从而为矿山的安全生产和长远发展提供装决策支持，并发现煤矿自身的不足，提出合理的改进建设，促进煤矿管理的转型发展整体协调优化。实现煤矿的粗放管理向精细管理的转变。