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“煤科云”矿井智能一体化管控平台

9274 2022-09-16

煤科云”矿井智能一体化管控平台是在中国煤炭科工集团“研发一体化,产业一盘棋”的布局下应运而生,是中国煤炭科工集团全面落实国家八部委《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,加快推进矿山智能化建设的重要解决方案。

矿井智能一体化管控平台是为解决煤矿企业数字化转型过程中面临的“信息孤岛”, 管理模式落后,设备通信接口不统一,数据协议标准不一致等问题而研发的解决方案,按照“云-边-端”分层架构将煤矿各分控制系统(综采子系统、综掘子系统、运输子系统、安全子系统等)的数据进行汇聚融合,并与矿井相关信息化系统进行互联互通,形成整个矿井级的智能化综合控制系统和业务综合分析系统,以数据为核心驱动整个矿山安全生产和高效运营。


文章来源:《智能矿山》2022年第7期“技术与装备推广”专栏
作者简介:张晓霞,助理研究员,硕士。
引用格式:张晓霞.“煤科云”矿井智能一体化管控平[J].智能矿山,2022,3(7):132-135.


矿井智能一体化管控平台简介

矿井智能一体化管控平台基于先进的工业互联网架构,将物联网、大数据、人工智能、三维虚拟仿真等技术与煤矿生产技术充分融合,遵循统一数据、统一模型、统一平台、统一架构的原则,实现矿井各业务系统的设备标准接入、数据融合共享、智能协同管控。

矿井智能一体化管控平台提供数据采集、边缘计算、协同控制、工业APP和人工智能等关键共性技术,全面赋能煤矿智能化解决方案。矿井智能一体化管控平台总体架构如图1所示,设备层支持接入煤矿各种智能设备、传感器、SCADA系统等多源异构数据;平台层具备通用PaaS能力和煤炭行业PaaS能力,提供各类数据库、消息中间件、缓存等基础组件,具备已有应用的上云和新应用的云原生开发能力,通过煤炭工业知识的软件化封装,构建煤炭行业算法模型库和行业知识库,提供三维GIS开发平台、 组态工具和可视化工具等行业开发组件,实现煤炭工业技术的共享和复用,形成中国煤炭科工集团一体化研发模式;应用层集成了“采、掘、机、运、通”等煤矿专项子系统和生产类、安全类、综合管理类煤矿智能化综合应用,打造矿井级工业互联网APP生态。

矿井智能一体化管控平台七大核心技术

“煤科云”矿井智能一体化管控平台的七大核心技术如下 :

(1)多源异构数据的集成和煤矿全域子系统的数据接入。数据采集服务支持Modbus、OPCUA、EtherNet/IP、S7、IEC101、IEC104、DL645等煤炭行业主流工控协议,并支持集成其他工业私有专用数据协议,支持主流框架(X86、ARM),支持国产操作系统(SylixOS、中兴、中标麒麟、欧拉、深度等)。

(2)统一的煤炭行业数据结构模型体系,即EIP对象模型。按照设备孪生方法对全矿井设备进行抽象建模并支持动态扩展,可实现矿用装备层的数据标准化。

(3)覆盖井上井下作业过程的数据主题和专题库,如综采主题、综掘主题、矿井设备主题、能效分析专题等,形成煤矿行业的数据治理标准。

(4)涵盖生产过程监测、生产管理、设备管理、能耗管理、安全管理等关键主题的煤炭行业专用算法模型库,支持一站式算法模型定制服务。

(5) 统一的数据共享标准,保障数据的安全,实现数据资产的统一管理和共享。

(6) 桌面组态和云组态工具开发一体化,云组态解决监控系统上云的难题,桌面组态保留控制的可靠性、实时性和稳定性。桌面组态支持主流框架(X86、ARM),支持国产操作系统(SylixOS、中兴、中标麒麟、欧拉、深度等)。

(7)三维BIM+GIS服务,采用标准化数据处理及转换流程,可快速便捷地转换矿山基础信息数据,实现全矿井“人-机-环-管-控”等数据的融合与展示。



矿井智能一体化管控平台部署架构

矿井智能一体化管控平台部署架构如图2所示,主要包括大数据服务集群、PaaS服务集群、采集节点、监控工作站等基础设施。其中,PaaS服务集群提供容器化资源,为管控平台各应用系统提供基础的资源调度、运行时服务等环境。

(1)矿井智能一体化管控平台支持在煤矿集团、煤矿公司和煤矿端多级灵活部署,可打破下属公司数据不透明的屏障,保证不同层级数据的同步,实现多层级之间业务的互联、互通、互操作;并支持远程交付和部署,简化运维。

(2)矿井智能一体化管控平台支持部署在云端及边缘端,可实现云计算、 边缘计算与设备端、客户端之间的资源数据协同,支持模型在云端训练,下发边缘端推理, 有效利用资源,实现最优化计算。矿井智能一体化管控平台云边协同和多级部署如图3所示。


实践应用及效果

矿井智能一体化管控平台已在山西天地王坡煤业有限公司和陕西小保当矿业有限公司进行了应用。

(1)在王坡煤矿,矿井智能一体化管控平台集成了12个生产控制类子系统、5个安全监测类子系统和5个智能化综合应用,展示矿企高层领导及生产部、机电部、调度中心、安监部、通风部、信息中心等部门领导最关注的生产、经营、安全类综合性指标130余个,实现了开采环境数字化、采掘装备智能化、生产过程遥控化、信息传输网络化和经营管理信息化。王坡煤矿矿井智能一体化管控平台调度中心大屏界面及主界面如图4、图5所示。


(2)在小保当煤矿,矿井智能一体化管控平台已接入井上井下19个子系统的数据,17 797个测点;每日接收数据约400万条,支持对传输量、采集频率、传输速率等指标的监测;形成煤炭行业安全生产、生产工艺、生产效能、安全监测保障等9大主题域,为安全类、能耗类、设备类、生产类、过程监测类等20个算法模型提供数据支撑。小保当煤矿安全生产大数据看板界面及大数据融合共享平台如图6、图7所示。


未来,“煤科云”矿井智能一体化管控平台将秉承“用户为中心,数据为驱动”的理念,以煤矿现状为起点,完善矿井数字底座,对感知、控制、执行、决策等环节进行深度业务和技术创新,实现煤矿减人、增安、提效的目的。