1、決策支持模型與方法決策支持系統監控系統井下移動目標定位調度系統第四講 決策支持、監控與調度1數字礦山結構與功能數字礦山結構與功能2工程決策支持模型工程表征模型：礦巖空間和屬性的三維和二維塊狀模型、礦區地質模型、采場模型、地理信息系統模型、虛擬現實模型等示例：礦床建模技術、地礦工程三維可視化及虛擬現實技術（第五周）決策支持模型與方法3工程仿真模型：工藝流程模擬、圍巖力場計算、水文地質仿真、井下氣流分析示例：井下圍巖力場仿真及可視化技術與系統（FLAC、ANSYS）（第六周）決策支持模型與方法4規劃設計模型：計算機輔助設計CAD，把優化解決方案轉化為工程實施依據示例：AutoCAD、SURPAC、

2、Datamine本課程實驗部分及其他課程決策支持模型與方法5管理決策支持模型執行與控制：監測與控制、定位、遠程操作、自動調度、MES經營管理：MIS+ERP（人財物） 、調度戰略決策：運用DSS，通過信息加工，進行分析、預測與輔助決策方法：運籌學、統計學、人工智能決策支持模型與方法6決策支持系統（DSS）概念決策（Decision Making）：就是一個通過運用領域知識，控制某些可變量以達到特定目標，從而實現最大效用的方案選擇的過程決策基于信息、知識；憑借各種手段決策支持系統7兩類信息/知識：能夠用數據或符號結構予以表示的稱為結構數據（Structured）無法用數字或統一結構予以表示的稱為

3、非結構（Non-structured/Unstructured）、半結構（ Semi-structured ）或不良結構（Ill -structured）數據，如文本、圖像等決策支持系統8早期決策支持系統：通過建立定量數學模型來輔助決策者解決半結構化和結構化的問題先進決策支持系統：利用基于專家系統或人工智能技術的智能決策方法和智能決策支持系統來幫助解決非結構化問題示例： EDSS、IDSS、GDSS決策支持系統9廣義：任何一類信息系統都包括數據處理、規律分析和信息獲取功能，具有決策支持作用；也包括定量分析模型或智能分析方法，用以幫助解決結構的、半結構的或非結構的問題，可以看作是決策支持系統示例

4、：EDP、MIS、CIMS、ERP、MES、ES、DSS、數字礦山系統決策支持系統10決策支持系統架構演化1980年，R. H. Sprague提出了基于兩庫的DSS框架，包括數據庫和模型庫管理系統及用戶接口后來有人提出了三庫（數據庫、模型庫、方法庫）結構決策支持系統11智能決策支持系統：在DSS三庫結構的基礎上增加了知識庫，形成了四庫結構在這種結構中，傳統的決策支持模塊提供定量分析，而知識庫模塊則采用符號推理和模式識別等知識處理技術處理非定量問題決策支持系統12先進智能決策支持系統：則在DSS四庫結構的基礎上，融入了決策樹、粗糙集、定性推理、證據理論、數據挖據（Data Mining）、多智

5、能體系統（Multi-Agent System）等方法和技術，增加了機器學習（Machine Learning）組成部分決策支持系統13智能決策支持系統框架決策支持系統14數字礦山決策支持技術網絡優化（CPM）：井巷掘進工程進度與資源優化離散事件模擬（DES）：井工或露天礦運輸工藝系統、設備選型與匹配優化概率及隨機過程理論：地質勘查及找礦鉆孔布局優化模型決策支持系統15地質統計學、人工神經網絡（ANN）和支持向量機（SVM）：品位及儲量評估圖論、動態規劃、線性規劃：礦山開采計劃、配礦和露天礦境界優化模型專家系統、人工神經網絡：礦山開拓運輸方式選擇、采礦方法選擇、爆破參數選擇、礦巖工程特性分級決

6、策支持系統16分形幾何（Fractal Geometry）模型：礦巖破碎、巖體節理及穩定性分析和粉塵運動規律模擬有限元（FE）、邊界元（BE）、離散元（DE）、有限差分（FD/FLAC）模型及其耦合模型：礦山巖體工程（巷道圍巖和露天邊坡）力場分析決策支持系統17系統動力學（SD）：礦區可持續發展投入產出（Input-Output）：能源規劃和礦山企業生產結構分析經濟計量（Econometrics）：礦產市場及價格分析能值分析（ Emergy Analysis ）：礦區循環經濟決策支持系統18系統結構單元層：基礎數據采集網絡層：物理網絡傳輸層：數據交換共享平臺層：應用系統平臺應用層：業務應用/業

7、務功能監控系統及技術19單元層功能：實現基礎數據采集與監測構件（測控單元）：各類傳感器，包括環境因素：甲烷、一氧化碳、溫度、風速、負壓；設備開停、風門開閉、饋電狀態；斷電儀和開關控制器；現場總線網關、路由器、中繼器；以太網網關、交換機監控系統及技術20網絡層功能：實現系統傳輸的物理通道構件（物理網絡）：井下測控網、地面局域網（LAN）、地面廣域網（WAN）監控系統及技術21井下測控網：包括現場總線與工業以太網現場總線（Fieldbus）：工作面、單體設備、采區（ LonWorks或CAN ）工業以太網（Ethernet）：大巷監控系統及技術22井下測控網結構監控系統及技術23井下測控網結構（

8、Object Linking and Embedding for Process Control ）監控系統及技術24地面局域網結構監控系統及技術25地面廣域網結構監控系統及技術26傳輸層功能：通過網絡協議，實現數據交換和測控，包括傳感器現場總線工業以太網OPC（OLE for Process Control, OLE - Object Linking and Embedding ）接口地面局域網地面廣域網的數據交換和共享監控系統及技術27構件（通信協議）：井下測控網：LonTalk、CAN、TCP/IP、RS232、RS485等協議地面局域網：TCP/IP、OPC、XML（可擴展標記語言，文

9、本與數據傳輸格式）、FTP等協議地面廣域網： VPN等協議監控系統及技術28平臺層功能：實現現場總線、OPC接口、數據庫管理、業務系統構建/開發等平臺支持構件：井下測控網、地面局域網、地面廣域網井下測控網：LonWorks神經元芯片、CAN控制器、單片機嵌入式系統等監控系統及技術29地面LAN/WAN：數據采集：FTP、OPC、XML等組件操作系統：Widows 2003 網絡服務器數據庫管理系統：SQL2000地理信息系統（GIS）：Web GIS業務系統構建/開發：VStudio.Net、JAVA監控系統及技術30應用層功能：實現系統的業務功能井下測控網：數據采集、通訊、網絡節點關聯控制、

10、產品互聯、組態等應用監控系統及技術31地面局域網/廣域網：基于Web的GIS系統井上下實時數據采集與通訊系統：采用OPC，實現Web GIS數據采集服務器與煤礦井下工業以太網測控系統的集成多現場總線網絡節點互控關聯組態系統：通過Web GIS地圖可視化組態，實現井下測控單元的關聯定義和區域斷電控制監控系統及技術32安全隱患智能化關聯自動測控系統：實現傳感器、監測分站與控制設備的關聯監測與控制，能夠對重大事故隱患進行自動跟蹤、自動監測、自動報警、事故隱患超限、斷電、撤人一體化聯合監測監控調度，避免傷亡事故發生監控系統及技術33地面實時監測、遠程監控、監管系統：實現監測分站、傳感器及控制設備位置、

11、監測數據與設備運行狀態及控制狀態的可視化；采用局域網、廣域網、寬帶、電話線、GPRS、CDMA等多種方式訪問網絡進行監管監控系統及技術34自動化實時監測、監控、監管信息管理系統：實時動態監測、監測日報、匯總、模擬量與開關量歷史數據查詢與分析；一通三防綜合信息調度管理、查詢、分析、統計、報表功能；深度信息挖掘功能、空間地理分析功能，提供決策支持監控系統及技術35三維地質測量系統：地質測量信息管理、各種數字礦圖動態生成、編輯與輸出、三維數字礦圖建立與顯示，煤炭儲量計算等瓦斯災害綜合預測預警系統：基于數字地質和瓦斯地質的煤層瓦斯綜合預測、分源預測技術，提供直觀的區域分析、專題分析、等直線繪制分析等專

12、題預測結果監控系統及技術36自燃發火綜合預測預警系統：自燃發火預測分析、火區分布、狀態實時監測、采場滲流模擬解算、啟封火區災害氣體爆炸危險性判定等功能特點通風網絡解算與測控系統：通風網絡解算、優選風機、按需分風、阻力測定計算、主扇性能計算等全面內容監控系統及技術37監測聯網遠程實時數據采集與通訊系統：實現煤礦監測系統大批量實時數據采集和處理，包括通風瓦斯監測監控、瓦斯抽放監測監控、火災監測監控、供電監測監控和其他生產監測監控數據處理監控系統及技術38分級實時監測、遠程監控、監管系統：提供權限管理，實現省/市/縣/煤礦/監察辦事處等分級訪問，能夠跟蹤監測系統超限、報警與斷電過程、跟蹤隱患調度處理

13、過程監控系統及技術39無線手機短信實時報警系統：能夠通過手機短信方式將瓦斯超限和主扇停風等重大隱患及時發送給煤礦領導和有關監管人員；能夠自定義報警內容、接收人員、報警間隔時間；可以靈活設置動態跟蹤報警方式、接收權限監控系統及技術40煤礦安全采掘跟蹤防止越界開采監管系統煤礦安全搶險救災指揮決策支持系統井下移動目標位置可視化系統監控系統及技術41國外：井下設備自動控制技術比較成熟國內：目前局限于井下人員定位射頻識別（RFID - Radio Frequency Identification）技術：一種非接觸式的自動識別技術，是井下人員定位系統的代表性技術井下移動目標定位42射頻識別（RFID）技術

14、原理： 系統包括電子標簽、讀寫器、處理數據設備（遠端計算機）電子標簽/跟蹤器/射頻卡 ：能夠讀寫和加密通信讀寫器/ 監測站：收發、控制和接口電路井下移動目標定位43電子標簽存有約定格式的電子數據，附著于待識別物體/人員井下讀寫器按照一定間隔（100m）設置，通過天線發送出信號，當移動目標/標簽進入該信號范圍時回答識別信息，讀寫器讀取信息并解碼后傳送至數據處理設備（遠端計算機）井下移動目標定位44數據處理設備（遠端計算機）儲存跟蹤器的最新列表；通過使用者發出的指令，列表可以被看到、查詢和編輯；系統數據庫比較跟蹤器和監測站的數據，可以核對移動目標的位置和移動狀況等信息井下移動目標定位45跟蹤器記錄

15、包括跟蹤器ID員工號/車輛號/設備ID號姓名最新經過的監測站編號最新閱讀的時間員工的崗位/職責等井下移動目標定位46RFID頻率：低頻系統工作在 100KHz- 500KHz中頻系統工作在1000KHz-1500KHz，主要適用于識別距離短、成本低的應用中高頻系統工作頻率850MH-950MHz及2.4GHz-6GHz的微波段，適用于識別距離長，讀寫數據速率高的場合井下移動目標定位47調度系統地下礦調度系統信集閉（信號集中閉塞）系統通過調度室內的信號測控設備，實時監視列車運行現狀，操縱道岔，開放信號機，自動實現敵對進路的鎖閉，不允許敵對信號同時開放，保證列車安全運行，減少分叉點及搬道岔的人員，

16、提高機車運輸效率48調度系統室內設備控制臺：控制列車、道岔、信號機顯示表示屏：監視進路的開通與解鎖、區段的占用與解鎖主機柜：可編程序控制器（PLC）接口柜：室外設備信號與PLC接口電源柜：提供系統所需的各等級電壓49調度系統室外設備信號機：指示司機行車方向或停車等待電動轉轍機：操縱道岔列車傳感器：采集列車運動位置及列車編號等信息50調度系統露天礦調度系統調度室及中央計算機系統：通過無線通訊系統，收發、儲存、處理各種數據車載計算機系統：安裝在電鏟、卡車、鉆機等設備上，實時采集設備運行及監控信息，傳遞給中央計算機和設備司機，包括: 顯示屏、觸摸屏、調制解調器等51調度系統GPS 定位或者信標定位系統：跟蹤卡車、鉆機、電鏟等設備軟件系統：調度（派車）優化、配礦、鉆孔數據處理、設備工況監測與預警、生產統計52Thank YouThis is the end of my presentat