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中礦龍科能源科技(北京)股份有限公司
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互聯(lián)網(wǎng)+礦山方案綜述
一、互聯(lián)網(wǎng)+礦山方案綜述
中礦龍科一直致力于礦山自動(dòng)化、信息化的產(chǎn)品研發(fā)與項(xiàng)目建設(shè)，經(jīng)過(guò)數(shù)年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，結(jié)合當(dāng)今新的信息技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+礦山”的礦山企業(yè)信息化建設(shè)方案，改變了傳統(tǒng)數(shù)字化礦山的建設(shè)方式，其理論基礎(chǔ)和工作主體是人與物的并行，向無(wú)人開(kāi)采方向邁進(jìn)。整個(gè)解決方案共分為三個(gè)關(guān)鍵部分：物聯(lián)化、互聯(lián)化、智能化。
物聯(lián)化，即更透徹的感知。礦山生產(chǎn)流程的任何事物，這里包括各種機(jī)電設(shè)備及其狀態(tài)、礦井下重大危險(xiǎn)源的相關(guān)信息或工程技術(shù)與管理人員都可以被感知到。互聯(lián)化，即更全面的互聯(lián)互通，人與人、人與物、物與物之間都可以無(wú)障礙地互聯(lián)互通。包括礦山綜合自動(dòng)化和在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井上下高速通訊系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等的互聯(lián)互通。
智能化，即更深入的礦山安全生產(chǎn)過(guò)程的智能分析，通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、多源數(shù)據(jù)融合等IT手段使互聯(lián)互通更加智能，確保礦山的安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效。
“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)礦山發(fā)展相融合，就是要借助其具有的特殊優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)礦山資源的最優(yōu)化配置和最大化利用。因此，整體框架設(shè)計(jì)的基本原則，首先是環(huán)節(jié)精簡(jiǎn)。最大限度地消除中間環(huán)節(jié)，縮短決策政策落地的周期。通過(guò)引入“互聯(lián)網(wǎng)+”，對(duì)“決策、流轉(zhuǎn)、執(zhí)行”中的“流轉(zhuǎn)”環(huán)節(jié)進(jìn)行變革，降低從“決策”到“執(zhí)行”的中間折損率。
其次是流程暢通。以“互聯(lián)網(wǎng)+”暢通“制定—執(zhí)行—反饋—核評(píng)—完善”流程。
再次是執(zhí)行高效。將“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)礦山管理相融合，改變以往決策措施重心在制定層面、時(shí)間效率耗損在流轉(zhuǎn)層面、拖沓敷衍集中在執(zhí)行層面。通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”，將決策者與執(zhí)行者、生產(chǎn)者與購(gòu)買(mǎi)者、需求者與供應(yīng)者直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、端對(duì)端地關(guān)聯(lián)起來(lái)。
最后是模塊組合。通過(guò)可變性、適應(yīng)性較強(qiáng)的模塊化設(shè)置，整體框架更能夠隨機(jī)應(yīng)變、多樣靈活，更有效地滿足內(nèi)外部變化的需要。
三、互聯(lián)網(wǎng)+礦山的整體架構(gòu)
互聯(lián)網(wǎng)+ 礦山的實(shí)現(xiàn)，核心是將物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、自動(dòng)控制、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等新興的信息化技術(shù)應(yīng)用到礦山生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，并與各個(gè)層級(jí)的信息化系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)。整體架構(gòu)分為如下五個(gè)部分：
1）互聯(lián)網(wǎng) + 網(wǎng)絡(luò)融合化，構(gòu)建基于工業(yè)以太網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的多網(wǎng)合一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
中礦龍科認(rèn)為，礦山企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用安全檢測(cè)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)共同建設(shè)的方式。調(diào)度通訊電話系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，通過(guò)VOIP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)與IP電話系統(tǒng)和載波系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音通訊；礦井工業(yè)控制、視頻、WiFi、無(wú)線語(yǔ)音、物聯(lián)網(wǎng)等統(tǒng)一構(gòu)網(wǎng)，采用萬(wàn)兆核心和萬(wàn)兆上聯(lián)接入的方式，采用單環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)建礦井工業(yè)場(chǎng)所統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)稱(chēng)生產(chǎn)管理網(wǎng)。在管理信息化網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置防火墻和隔離網(wǎng)閘等安全設(shè)施，并在生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)巡警對(duì)網(wǎng)絡(luò)入侵行為進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如下所示。
互聯(lián)網(wǎng)+礦山網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)圖
為滿足礦山企業(yè)對(duì)礦井地面和井下大型固定設(shè)備進(jìn)行集中控制，完成對(duì)井下作業(yè)崗位人裁撤，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化或少人化的需要，大幅減少井下和地面生產(chǎn)系統(tǒng)、運(yùn)輸、供電、提升、排水、壓風(fēng)等主要固定車(chē)間和機(jī)電硐室崗位，只保留部分巡檢工，實(shí)現(xiàn)無(wú)人則安。同時(shí)兼顧礦井將來(lái)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行統(tǒng)一管理的需要，中礦龍科結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外礦山管控軟件產(chǎn)品現(xiàn)狀，提出采用符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的三級(jí)SCAD(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，對(duì)礦井各車(chē)間設(shè)備監(jiān)控信息進(jìn)行集成和控制，在統(tǒng)一架構(gòu)下建設(shè)礦井設(shè)備檢修維護(hù)、停機(jī)管理、能耗管理等應(yīng)用，其系統(tǒng)金字塔模型和底層設(shè)備控制如下圖所示。
基于ISA-95/IEC62264國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)劃分的制造/生產(chǎn)過(guò)程管控系統(tǒng)金字塔模型
基于ISA-95/IEC62264國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)劃分的生產(chǎn)過(guò)程管控示意圖
3）互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測(cè)智能化，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)、管的實(shí)時(shí)感知與預(yù)測(cè)預(yù)警從“人、機(jī)、環(huán)、管”四個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層建設(shè)。以礦山地理信息系統(tǒng)和三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山“人、機(jī)、環(huán)、管”動(dòng)態(tài)信息的可視化監(jiān)測(cè)監(jiān)控，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和分析，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)控制、人員跟蹤、安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)與監(jiān)管、災(zāi)害預(yù)警與防治、設(shè)備故障診斷等，為礦山安全管理、危險(xiǎn)預(yù)警、應(yīng)急救援等提供依據(jù)，提升礦山安全生產(chǎn)水平，如下圖所示：
4）互聯(lián)網(wǎng) + 管理信息化，以安全管理、成本管控為核心的礦山綜合信息化管理平臺(tái)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化
基于互聯(lián)網(wǎng)+礦山的綜合信息化管理平臺(tái)的建設(shè)要通過(guò)統(tǒng)一的規(guī)劃，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求并以此引導(dǎo)業(yè)務(wù)的信息化應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)工作效率的提高，企業(yè)運(yùn)作模式的規(guī)范，提高礦山企業(yè)的業(yè)務(wù)處理能力和決策分析能力。
北京龍科公司從集成的角度來(lái)規(guī)劃礦山企業(yè)的綜合信息化管理平臺(tái)的層次架構(gòu)，以安全生產(chǎn)為管理核心、以成本控制為內(nèi)控重點(diǎn)、以管控一體化為輔助決策手段，構(gòu)建礦山綜合信息化管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)從上到下可分為以下幾個(gè)層次：表現(xiàn)層、應(yīng)用層、應(yīng)用支撐層和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層，而互聯(lián)網(wǎng)+礦山的三級(jí)SCADA標(biāo)準(zhǔn)體系、E網(wǎng)到底的信息安全支撐體系貫穿于各個(gè)層面，如下圖所示：
遠(yuǎn)程控制與運(yùn)營(yíng)管理中心，無(wú)疑是整個(gè)礦山開(kāi)發(fā)體系的神經(jīng)中樞。中礦龍科采用先進(jìn)、可靠的技術(shù)和成熟、穩(wěn)定的軟硬產(chǎn)品來(lái)構(gòu)建礦山行業(yè)特色的安全生產(chǎn)應(yīng)急指揮中心、管理中心、技術(shù)中心、數(shù)據(jù)中心和控制中心，保障智能礦山的安全運(yùn)營(yíng)。
