智慧礦山技術主講人：2017年10月18日智慧礦山技術主講人：2017年10月18日1礦山技術發展歷程原始階段1機械化2數字化信息化3智慧化4

礦山技術發展大體經歷了原始階段、機械化階段、數字化、信息化階段后，正快速邁向智慧化時代。智慧就是對事物能迅速、靈活、正確地理解和處理的能力。礦山技術發展歷程原始階段1機械化23智慧化4礦山2礦山技術發展歷程原始階段1最早的采煤運輸方式——人采騾拉原始開采階段：人們主要通過手工和簡單的工具稿刨、锨挖進行礦山的采掘活動，生產主要靠人力，效率極低。礦山技術發展歷程原始階段1最早的采煤運輸方式——人采騾拉原始3礦山技術發展歷程機械化階段2礦山在采掘、運輸、提升、以及生產輔助方面采用大量機械設備和爆破施工，生產效率得到大大提高，礦井用人數量大大減少。機器替代了人力礦山技術發展歷程機械化2礦山在采掘、運輸、提升、以及生產輔助4礦山技術發展歷程數字化信息化階段3

數字化信息化階段，計算機技術的飛速發展，給傳統產業的發展帶來了巨大機遇，“用信息技術改造傳統產業，提升傳統產業實現跨越式發展”也成為國家戰略，煤礦開展的“兩化融合”、“三網合一”等工作就是這一階段的的典型代表。

從字面意義上來講，數字化就是將“書面”信息轉變成電子信息數字信息，對礦山人、機、環境進行實時三維數字化測控；信息化主要是解決數據傳輸、數據呈現問題。以礦體空間化、數字化、網絡化和可視化等特征為代表。礦山技術發展歷程數字化3數字化信息化階段，計算機技術5礦山技術發展歷程智慧化階段4

智慧化階段，當前發達國家在各個領域都快速的向智慧時代飛進，尤其在軍事領域，如無人飛機、機器戰士，無人戰車等等。智慧就是具有人類一樣的思維能力，就是可以代替人處理復雜的工作，就是“無人”，智慧礦山能夠主動的感知、自動分析、并能夠正確快速地處理的礦山系統。信息化數字化與智慧化的區別標志就是是否實現了“無人”。以應用互聯網、光纖網絡、物聯網、云計算等技術特征為代表。礦山技術發展歷程智慧化4智慧化階段，當前發達國家在各6數字化礦山數字化礦山71）構建數字礦山，以信息化、自動化和智能化帶動采礦業的改造與發展，開創安全、高效、高產、綠色和可持續的礦業發展新模式，是礦業生存與發展的必由之路。2）構建數字礦山，可以最大限度的開發和利用礦山企業的自然資源、人力資源以及其它相關資源，為礦山企業的生產和經營管理服務，可以優化設計、生產計劃、生產調度與過程控制，實現礦山企業效益最大化。3）構建數字礦山，可以促進礦山企業的精細化管理，確保礦山安全、高效生產。

數字化礦山建設的必要性1）構建數字礦山，以信息化、自動化和智能化帶動采礦業的改造與8數字化礦山概念“數字化礦山”(DigitalMine)或稱為“數字礦山”，是對真實礦山整體及其相關現象的統一認識與數字化再現，在統一的時間坐標和空間框架下，科學合理地組織各類礦山信息，將海量異質的礦山信息資源進行全面、高效和有序的管理和整合。數字礦山的最終目標是實現礦山的綜合自動化。數字化礦山概念“數字化礦山”(DigitalMine)或稱9數字化礦山特點把礦山的所有內容處理成現代計算機可以接受、儲存、拷貝、加工和網絡傳輸的數字信息，并保證信息的完整性。數字化基礎數字化礦山特點把礦山的所有內容處理成現代計算機可以接受、儲存10數字化礦山特點把能準確地采集到任何地點、任何時間所需要的安全、生產和管理等信息，并保證信息的及時性。精準適時采集數字化礦山特點把能準確地采集到任何地點、任何時間所需要的安全11數字化礦山特點把所有信息包括實時數據、多媒體數據和管理數據可以通過局域網和廣域網進行準時、可靠、安全的傳輸，必要的數據要保證時鐘同步。網絡化傳輸數字化礦山特點把所有信息包括實時數據、多媒體數據和管理數據可12數字化礦山特點把通過標準的數據格式、開放的通信協議和統一的管理規范所定義的數據倉庫實現各種應用中信息的互連互通。規范化集成數字化礦山特點把通過標準的數據格式、開放的通信協議和統一的管13數字化礦山特點把對于數據倉庫中的所有信息和模型均可用四維地理信息系統技術、虛擬現實技術、模擬仿真技術、多媒體技術和可視化分析技術進行表達和展現，實現透明管理。可視化展現數字化礦山特點把可視化展現14數字化礦山的基本構成數字礦山礦山OA、ERP、CDS系統礦山應用系統四維時空地理信息系統平臺全礦井綜合自動化系統高速寬帶網絡傳輸系統高效的多源數據采集系統數字化礦山的基本構成數字礦山礦山OA、ERP、CDS系統礦山151、高效的多源數據采集系統數據采集系統測量數據地質勘探數據現場傳感數據礦山設計數據及其他文檔數據負責數據的采集、處理與更新。數字化礦山的基本構成1、高效的多源數據采集系統數據采集系統測量數據地質勘探數據現162、高速寬帶網絡傳輸系統高速寬帶網絡是數字化礦山的基石。

數字化礦山的建設與礦山業務運行是以高速企業網為基礎，在數字化系統中所處理的業務不但有語音、視頻、數據業務，還有大量的與模型庫交互的三維數據。建立寬帶、高速和雙向的通訊網絡，確保海量礦山數據在企業內部、甚至是與網絡快速傳遞都是十分必要的。數字化礦山的基本構成2、高速寬帶網絡傳輸系統高速寬帶網絡是數字化礦山的基石。173、全礦井綜合自動化系統礦井生產執行系統（MES）過程控制系統（PCS）企業資源計劃系統（ERP）將先進的控制技術、計算機技術等信息技術與先進的礦井生產工藝技術、現代管理技術相結合。數字化礦山的基本構成3、全礦井綜合自動化系統礦井生產執行系統（MES）過程控制系184、四維時空地理信息系統平臺三維地址體建模系統-3DGMS三維圖形顯示系統礦山專題GIS系統-MGIS礦山虛擬現實系統-MVR地測GIS輸配電GIS綜合管線GIS井下人員定位GIS等

負責礦山地物對象的拓撲建立與維護、空間查詢與分析、礦山制圖與輸出等基本功能，并進行數據訪問控制。數字化礦山的基本構成4、四維時空地理信息系統平臺三維地址體建模系統-3DGMS195、礦山應用系統采礦CAD系統（MCAD）虛擬采礦系統（VM）礦山模擬系統（MS）工程計算系統（EC）科學計算可視化（SV）。。。應用系統如：儲量計算，開采沉陷預測等

為礦山業務流程和決策所需的各類工程計算與應用分析提供功能服務。5、礦山應用系統采礦CAD系統（MCAD）虛擬采礦系統（VM206、礦山OA、ERP、CDS系統①礦山OA系統②綜合安全監控系統及開采環境監測系統③設備管理系統④物資管理系統⑤人力資源管理系統⑥定銷存管理系統⑦客戶關系和供應鏈管理⑧項目管理系統⑨綜合調度指揮系統

...數字化礦山的基本構成6、礦山OA、ERP、CDS系統數字化礦山的基本構成21智慧化礦山智慧化礦山22智能化數字礦山是礦山信息化建設的目標和方向。其核心思想是利用計算機網絡系統、通信系統、控制系統等構成的礦山數字神經，實現礦業資源、礦山生產與經營運作過程的數字化，通過信息的智能化分析處理實現礦山生產過程的實時監控、管理與優化。智能化數字礦山是礦山信息化建設的目標和方向。其核心思想是利用23智慧礦山概念2008年11月IBM提出“智慧地球”的概念；2009年1月，美國總統奧巴馬肯定了IBM“智慧地球”的思路；2009年8月，IBM又發布了《智慧地球贏在中國》計劃書，正式揭開了“智慧地球”的序幕。

智慧供應鏈智慧電力智慧交通智慧金融智慧醫療智慧礦山概念2008年11月IBM提出“智慧地球”的概24智慧礦山概念

“智慧礦山”是在我國礦山企業當前提到的最頻繁最時髦的一個詞，自從2008年美國IBM提出“智慧地球”的概念后，煤礦行業許多學者都根據自己的觀點出發進行定義。由中國智慧礦山聯盟于2012年提出，其定義被多數人認可。即定義為：對生產、職業健康與安全、技術和后勤保障等進行主動感知、自動分析、快速處理的無人礦山；智慧礦山的本質是安全礦山、高效礦山、清潔礦山;礦山的數字化、信息化是智慧礦山建設的前提和基礎，智慧礦山的建設是逐步實現的，具有明顯的階段性。

行業專家普遍認為，由中國智慧礦山聯盟提出的關于智慧礦山的定義表述簡練、清晰、目標明確，指出了礦山技術的發展方向，同時說明了智慧礦山和數字礦山、信息礦山的關系。具有代表意義。同時，該定義征求了多單位、多位礦山技術人員、管理人員、政府主管部門、專家、學者的意見。智慧礦山概念“智慧礦山”是在我國礦山企業當前提到25智慧礦山概念

中國智慧礦山產業技術創新聯盟（簡稱智慧礦山聯盟)是根據創新型國家發展戰略要求，按照科技部等六部下發的《關于推動產業技術創新戰略聯盟構建的指導意見》《國家技術創新工程總體實施方案》等6個文件的具體要求由國內業績著名企業、大學、研究人員等“產學研用人”單位聯合發起成立的新型國家級產業技術創新戰略聯盟。其于2012年9月26日成立。什么是智慧礦山聯盟？智慧礦山概念中國智慧礦山產業技術創新聯盟（簡稱智26智慧礦山概念1發起單位

智慧礦山聯盟是由中國職業安全健康協會牽頭，北京龍德時代承辦神華、中煤集團、中國礦業大學、煤炭科學總院等法人單位依據《關于推動產業技術創新戰略聯盟構建的指導意見》（國科發政［2008］770號）聯合發起成立的產業技術創新戰略聯盟。2成立目的

聯盟成立的目的是:組織智慧礦山的關鍵科技攻關，建設智慧礦山示范工程，推廣智慧礦山的理念和技術，制定智慧礦山標準，推動礦山設備制造業的轉型升級，實現礦山的本質安全、高產高效、綠色環保。智慧礦山概念1發起單位智慧礦山聯盟是由中國職業安全健27智慧礦山概念

智慧礦山聯盟簡介1)明確智慧礦山的概念、內涵和發展方向，組織有關論壇，宣傳智慧礦山理念和技術。2)凝聚“產學研用”等方面的力量，組織我國智慧礦山關鍵技術攻關，解決困擾礦山職業安全健康、生產、保障等方面的技術難題。3)建設智慧礦山示范礦井、示范工程、示范項目。4)制定或者參加制定智慧礦山的技術標準、應用標準等標準，促進智慧礦山技術的規范化和標準化。5)推廣智慧礦山技術，促進礦山實現本質安全、高產高效、綠色環保。6)通過技術攻關、技術轉讓、聯盟合作等形式促進礦山制造業的產業轉型和升級。7)在產業方面為政府提供合理化建議，促進政府建立相關的產業發展政策、體系和機制。8)促進業內企業和科研機構的合作，實現資源共享和優勢互補。加強聯盟成員之間的技術結合、信息溝通，鼓勵聯盟成員實現雙邊和多邊形式的合作創新，促進產學研合作。3聯盟的主要任務智慧礦山概念智慧礦山聯盟簡介1)明確智慧礦山的概念、內28智慧礦山的特點“無人”是智慧礦山的最高形式

智慧礦山的顯著標志就是“無人”，就是開采面無人作業、掘進面無人作業、危險場所無人作業、大型設備無人作業，直到整座礦山無人作業。整個礦山的各個方面都在智慧機器人和智慧設備下操作完成。智慧礦山的特點“無人”是智慧礦山的最高形式智慧礦山的顯29網絡化傳輸精準適時采集規范化集成可視化展現智能化服務自動化操作數字化基礎最終建成數字化智慧體總體建設思路網絡化傳輸精準適時采集規范化集成可視化展現智能化服務自動化操30把礦山的所有內容處理成現代計算機可以接受、儲存、拷貝、加工和網絡傳輸的數字信息，并保證信息的完整性。數字化基礎把礦山的所有內容處理成現代計算機可以接受、儲存、拷貝、加工和31能準確地采集到任何地點、任何時間所需要的安全、生產和管理等信息，并保證信息的及時性。精準適時采集能準確地采集到任何地點、任何時間所需要的安全、生產和管理等信32所有信息包括實時數據、多媒體數據和管理數據可以通過局域網和廣域網進行準時、可靠、安全的傳輸，必要的數據要保證時鐘同步。網絡化傳輸所有信息包括實時數據、多媒體數據和管理數據可以通過局域網和廣33通過標準的數據格式、開放的通信協議和統一的管理規范所定義的數據倉庫實現各種應用中信息的互連互通，確保數據的唯一入口和一致性。。規范化集成通過標準的數據格式、開放的通信協議和統一的管理規范所定義的數34對于數據倉庫中的所有信息和模型均可用四維地理信息系統技術、虛擬現實技術、模擬仿真技術、多媒體技術和可視化分析技術進行表達和展現，實現透明管理。可視化展現對于數據倉庫中的所有信息和模型均可用四維地理信息系統技術、虛35對于主要生產執行環節、監聽監視環節、時限性強、準確度高的環節以及環境惡劣、易疲勞環節實現操作自動化或無人化。自動化運行對于主要生產執行環節、監聽監視環節、時限性強、準確度高的環節362.智慧礦山的特點在一些諸如危險源辨識、災害預警、方案設計、計劃編制、過程控制、經濟分析、調度優化等方面提供智能化工具和綜合決策支持，最大限度地降低腦力勞動強度，避免人為決策失誤。智能化服務智能服務器方案設計計劃編制災害預警過程控制調度指揮決策支持2.智慧礦山的特點在一些諸如危險源辨識、災害預警、方案設計、37智慧礦山建設思路智能化服務精準適時采集網絡化傳輸自動化操作可視化展現數字化基礎規范化基礎最終建成智慧礦山智慧礦山建設思路智能化服務精準適時采集網絡化傳輸自動化操作可38智慧礦山建設的階段性單個系統、單項技術的智能化多個系統的智慧化“一個礦井的無人”“礦區系統的無人”1234智慧礦山建設的階段性單個系統、單項技術的智能化多個系統的智慧39智慧生產系統智慧技術與后勤保障系統智慧職業健康與安全系統

智慧礦山包括了礦山的各個方面，按照通常的劃分方法，可以分為四個方面，就是智慧生產調度指揮中心、智慧生產系統、智慧職業健康與安全系統、智慧技術與后勤保障系統。智慧生產調度指揮中心智慧礦山的基本構架智慧生產系統智慧技術與后勤保障系統智慧職業健康與安全系統40

智慧生產系統智慧生產系統智慧主要生產系統智慧輔助生產系統智慧綜采工作面無人掘進工作面無人采礦工作面無人掘進工作面煤礦1非煤礦山2智慧礦山的基本構架智慧生產系統智慧主要生產系統智慧輔助生產系統智慧綜采工作面41——2.智慧礦山的基本構架——

智慧職業健康與安全系統01020304智慧職業健康安全環境系統智慧爆破監控系統智慧潔凈生產監控系統智慧沖擊地壓監控系統05060708智慧應急救援系統等智慧水害監控系統智慧通風系統智慧人員監控系統——2.智慧礦山的基本構架——智慧職業健康與安全系統01042智慧技術與后勤保障系統生活管理4考勤系統56智慧化ERP系統1辦公自動化系統2物流系統3......智慧礦山的基本構架智慧技術與后勤保障系統生活管理4考勤系統56智慧化ERP系統432000遼寧鐵法小青礦刨煤機無人工作面開采2003山西焦煤馬蘭礦引進DBT刨煤機自動工作面2007兗礦東灘礦1303自動化工作面（自主產權，國內首例）2010以山西科達自動化等公司為代表的國內廠家，積極投入無人采面工作面的研發，取得可喜成績，已經有十多個工作面裝備。智慧無人開采技術的歷程2000遼寧鐵法小青礦刨煤機無人工作面開采2003山西焦煤馬44科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面

我國綜采工作面大中型煤礦在煤礦生產的大部分關鍵環節實現了自動化的改造，但是在設備最多，難度最大的采煤環節還是一個空白，采煤環節必須在現場進行人工操作。由科大自控公司獨立研發的國內首個煤礦自動化綜采工作面已在晉城、陽泉兩個煤礦試運行。該系統負責對200多臺設備的進行集中控制，綜采工作面代表了采煤控制的世界先進水平。該項目已取得國家、省、市各級政府認可，分別列項支持。

自動化綜采工作面控制系統的主要特點如下：1、在順槽控制中心，通過無線覆蓋，傳輸語音和視頻信號，實現工作面的控制；2、采煤機自動記憶切割；3、液壓支架自動定位，推移；4、三機自動聯動；5、皮帶系統及泵站的自動控制；6、視頻監視自動跟蹤。整體架構示意圖智慧礦山應用示范情況科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面我國綜采工作面大中45科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面無人工作面--工作面無線全覆蓋智慧礦山應用示范情況科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面無人工作面--工作面無線全46科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面無人工作面--采煤機記憶切割智慧礦山應用示范情況科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面無人工作面--采煤機記憶切47科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面

無人工作面--三機聯動智慧礦山應用示范情況科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面無人工作面-48科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面

無人工作面--信息集成中心智慧礦山應用示范情況科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面無人工作面-49科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面應用業績：晉煤集團古書院礦智能化工作面系統蔭營煤礦智能化工作面系統四川川煤集團廣能公司綠水洞煤礦智能化工作面系統西山煤電晉興能源公司智能化工作面系統......智慧礦山應用示范情況科達自控研發的智能化煤礦綜采工作面應用業績：晉煤集團古50

神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統

哈拉溝煤礦是神華神東煤炭集團的一大主力礦井，井田面積72.4平方公里，目前保有儲量6.8億噸。設計生產能力1000萬噸。智慧礦山應用示范情況神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統51

神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統

調度室現有工作人員12名。其中：主任、副主任各一名，調度及監測監控員各5名。調度室的主要職責是：統一組織、協調、指揮安全生產；統一調度、指揮礦井安全監測監控系統；負責監督監控各大生產系統；負責主運、主扇、供電、供排水集中控制；負責組織協調礦井均衡生產；負責全礦的綜合調度及協調工作。調度室基本情況智慧礦山應用示范情況神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統52

神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統01工業電視監視系統

工業電視監視系統：主要是通過工業電視對綜采工作面、主運系統、通風系統、供排水系統、供電系統等關鍵生產部位及地點安裝64個攝像頭進行實時監視。智慧礦山應用示范情況神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統01工業電視監視53

神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統02綜合自動化系統綜合自動化系統主運輸系統供電系統供排水系統自動風門通風系統

綜合自動化系統：主要是對主運輸、供電、供排水、主要通風機、井下自動風門五大系統進行集中控制，實現了遠程自動操作，同時具有故障報警功能。智慧礦山應用示范情況神東煤炭集團哈拉溝煤礦調度信息化系統02綜合自動化系5402綜合自動化系統

全礦綜合自動化系統以建設統一管理的礦井監測、監視、控制網絡為平臺，集成匯聚井上井下各分支系統監控點的視頻流、數據流、信息流，與礦區現有信息化網絡基礎平臺及其它子系統實現無縫連接，實現全礦井的數據采集、生產調度、經營管理、決策指揮的信息化、科學化，確保礦井生產安全、高效，提升企業的生產力水平。整個系統分為信息層、控制層和設