一种智慧矿山平台系统结构的制作方法

本发明涉及矿山平台，具体为一种智慧矿山平台系统结构。

背景技术：

1、数字化技术、信息技术以及计算机技术发展的日新月异,不断推动着人类生产和生活迈向新的阶段，随着矿山市场不断进行转型升级，矿山竞争的核心已经由传统的资源优势竞争逐渐转化为高度信息化、集成化的科技竞争，矿山智能化建设应运而生。

2、其中在矿山建设的信息化管理中，难以从很大程度上提升矿山生产经营管理水平，在发展更加高效的釆矿工艺的基础上，难以提高资源产量和质量；使部分釆矿作业劳动力无法得到解放，因而对人员作业安全难以有效地进行保障，因此在国内矿山尤其是新矿山的智能化建设中难以提升我国矿山技术水平及推动矿业技术进步，基于此，本发明设计了一种智慧矿山平台系统结构以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种智慧矿山平台系统结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧矿山平台系统结构，包括有工业互联网系统、大数据与私有云中心、生产管控子系统、生产自动化子系统、调度监控系统、安全管控子系统；

3、所述工业互联网系统的组网传输采用环网络的方式组网，视频监控系统单独传输，保证整个网络的可靠性及在突发情况下的生存能力；

4、整个网络骨干带宽设计为1000m，以实现数据、语音、视频等多业务数据的传输，可以实现工业电视系统、井下环境监测监控系统、矿井人员定位系统、调度通信等业务。同时网络为地面及井下个子系统接入提供100m以太网接口，为全矿各个生产子系统提供方便灵活的工业以太网接口，地面、井下生产子系统均可以接入；

5、所有交换机电源自带ups，在断电情况下，备用电池能保证工作2h以上；

6、综合通讯基站作为交换机的延伸通过光纤接入交换机内，检测信号可分别通过光纤和通信电缆就近接入通信基站内，进行无线通信、人员定位系统的管理；

7、视频信号通过光缆就近接入交换机内或综合基站，工业以太网传输平台的设计需考虑其他系统的后续设计；所有业务系统在传输环节公用一套传输介质，避免重复建设，节省费用，减少维护工作量。

8、优选的，所述大数据与私有云中心将各类安全生产经营管理数据进行数据的清洗、转换、分析，并进行统一存储，形成统一标准的数据中心，可以通过不同的端口进行数据访问，随时获取权限内的数据文件；建立数据的管理标准规范，实现数据规范化设计、存储和管理，有利于各系统之间数据无缝对接；中心数据库主要采集和融合采矿生产技术平台数据、人员、设备数据、综合自动化(生产过程与生产设备自动化、安环环境监测监控)数据、各种生产作业数据，进行集中管理和应用展示，实现矿山生产信息三维可视化共享；数据采集将技术平台数据、自动化系统数据、安全生产管理数据、生产数据通过不同方式采集，得到各类业务数据；数据管理系统含元数据管理、数据存储管理、数据备份管理和数据权限管理。

9、优选的，所述生产管控子系统该系统是矿山生产流程一体化控制的基础软件平台；基于gis技术和虚拟现实技术，集成规划系统的同时，实现矿山三维可视化管理。

10、优选的，所述生产管控子系统主要功能如下：

11、生产计划管理；通过生产计划编制系统中编制生产计划，然后将提交生产计划数据中心，生产执行系统在数据中心中获取生产计划数据，在生产执行系统中完成生产计划的审批、下达，根据生产台账跟踪和反馈其执行情况，在统计分析中分析生产任务完成情况；

12、生产台账管理；每个生产岗位将生产实际数据填报至系统，实现碎片化的一线数据一线填报；其生产台账数据包括穿孔台账、掘进台账、爆破台账、出矿台账、水/电/油消耗台账；各业务主管人员审批填报的生产台账，审批通过后；将生产台账发布给具有相关权限人员，方便相关人员及时查看；

13、生产验收；采矿生产验收是每月定期或工程完结后对采矿相关的采掘、钻探、支护、安装的工程进行验收；其验收的信息主要包括工程名称、工程量、验收情况；

14、统计分析；统计报表可根据上报相关单位需要定制格式；其统计的报表主要包括出矿表、采掘作业表、采充作业表以及计划执行情况报表；

15、app移动端；移动端软件作为web系统的一个延伸和辅助，解决现场采集数据的有效性和时效性，解决重要信息的通知与处理不及时的问题，实现移动化办公；移动端软件应具备通知公告查看、消息提醒、生产计划数据查看、生产台帐填报、生产验收填报、统计分析查看等常用功能；数据填报功能包括穿孔台账、掘进台账、出矿台账、同时提供对应台账的查看；

16、对外接口；生产执行系统需保证能与外部协同办公平台(oa)、erp等系统数据的无缝对接。

17、优选的，所述生产自动化子系统平台是矿井生产各子系统接入系统平台，各子系统包括生产环节、辅助生产环节和其他环节三个方面。

18、主要生产环节:采煤、掘进、运输、提升、洗选、计量；辅助生产环节:通风、排水、压风、供电；其他环节；供热、日用消防及给排水、水处理；安全管控子系统。主要子系统如下所述：

19、采煤工作面监控系统；实现与矿调度中心通讯,实现数据上传；在调度中心监控站画面显示工作面生产工艺过程；可以实现工作面前后刮板输送机、破碎机、转载机及泵站设备顺序启停、闭锁控制功能。

20、井下胶带运输监控系统的主要设备:采区胶带运输机、大巷胶带运输机等；监控内容:设备开停状态、故障状态、皮带保护信号(跑偏、打滑、撕裂、堆煤、闭锁等)、电机电流、电压、电机三相定子绕组温度等。

21、提升监控系统主要提升机监控系统；主要设备:提升机及变频控制设备等；监控内容:提升/下放信号、速度及开车准备状态、故障状态、主回路高低压供电开关状态、电机电流、欠压、过速等信号。

22、井下主排水监控系统的主要设备:主排水泵、电动闸阀、电磁阀等；监控内容:工作状态、电机电流、电压、电机温度、出口压力、流量水仓水位、电动闸阀全开全关状态及阀位值等。

23、主通风机监控系统的主要设备:主通风机、风门绞车等；监控内容:通风机出口温度、通风机轴承温度、风速、全压、静压、动压、电流、效率、功率、电机温度及风流量。

24、空气压缩机监控系统的主要设备:空气压缩机及附属设备等；(2)监控内容:温度、压力、流量、电压、电流、启停、故障。

25、矿井供电监控系统的主要设备:高低压开关柜等；监控内容:开关柜分合闸状态、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、过流保护、短路保护、漏电保护等。

26、其他合自动化系统有：辅助运输监控系统、制氛监控系统、日用消防及给排水监控系统、水处理监控系统锅炉及供热监控系统。

27、优选的，所述调度监控系统是对矿山的生产动态管理和实时监控和应对突发事件的需要而研发的大容量,多终端,多接入的调度指挥系统。可以有效地协调矿山各个部门的工作。各种计算机信号、监控视频能以实时、直观、灵活多样的方式显示在大屏幕显示墙上，使的指挥人员可以高效的组织及处理各种信息，在应急情况下能快速的综合资源及有效反应，创造一个高效直观的显示环境，对采矿生产安全进行集中监控、调度。

28、优选的，所述大屏展示功能中的商业综合体大屏具备超高分辨率显示、3d高清视频等显示要求，led大屏幕系统无间断运行做到具有7*24小时的不间断运行能力；屏体灵活拼接，最大程度上满足整面墙安装大屏(或最大程度自定义整屏尺寸)；全方位视角是整个大屏幕系统既要满足各位置观众的视角，而且要满足远近距离或不同角度观看的要求，保障各个角度亮度、色彩表现一致；

29、集中式管理为要求支持对整个商业综合体内的led屏进行集中管理，包括屏体管理，节目管理、多媒体交互、信号直播及应急插播等；使用控制设备进行统一管理，支持对指定设备或指定区域进行独立管理。控制界面按照现场环境订制；配电柜就近屏幕放置，所有配电柜支持统一集中管理。

30、优选的，所述安全管控子系统为矿井安全管控子系统包括环境安全、人员安全、设备安全，通过分析出现安全的问题的原因，分为各种类型的子系统，并采取不同的解决方案，做到事故预防；矿山环境检测系统，煤矿安全管理系统的设计是以《煤矿安全规程》为依据，适用各类大中小型煤矿；该系统可采集各种环境参数，以及设备开停、供电状态等生产参数，可以控制设备的通、断电，是煤矿安全生产的必备设备。系统可连续、实时监测瓦斯、风速、负压、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等环境参数，也可监测煤仓煤位、水仓水位、压风机风压、各种机电设备开停等生产参数。系统可实现分级报警，根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等，设置不同的报警级别，实施分级响应。各级别报警浓度值的设置可由煤矿企业根据相关法规标准和实际情况决定。系统支持多网融合，可融合的系统:环境监测、人员定位、应急广播、供电监控、视频监测、无线通信、车辆监测等。

31、车辆安全管理系统有运输监控系统，包括调度运行管理和信号联锁控制两部分，承担了车辆运输调度和信号指挥作用，能根据信号设计布置和区间划分，实现区间联锁、敌对进路联锁、信号机和转辙机联锁控制；能在调度台实时监控井下各运输车辆位置、车号及信号机、道岔，指挥车辆安全运行；信号监控系统不仅为无人驾驶系统提供信号安全基础，也为混合运行时提供安全保障。

32、地下水质检测系统中的煤矿水文实时监测系统可自动、实时地观测煤矿井下、地面不同区域、不同含水层(段)的水压、水位、温度、流量等与水文地质相关的物理参数，可快速、准确地反映煤矿水情动态变化情况。通过预警功能设置，系统能自动分析现场实时监测数据进行相关辅助决策。

33、巷道顶板安全监控系统采用先进的光纤传感技术来实现顶板的状态监测。光纤传感技术有着不受电磁干扰、本质安全、可靠、精确度高、无漂移、容量大、易扩展的特点,本系统有以下特点：可实现矿压、位移的实时在线监测；传感器本质安全，不受电磁干扰；传感器本身无需供电，可实现远距离传感；能对顶板灾害实现预警；实时记录状态信号，并能描绘曲线,为灾害的预判预报提供数据支持

34、人员和设备定位系统的煤矿人员管理系统是井下人员管理系统，系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统,使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据煤矿人员管理系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

35、车辆及人员门禁系统的车辆门禁系统管理主要实现重要场所出入口的安全管理，对门禁资源、卡片、人员、车辆、权限、报警等进行一体化管理。控制端对门禁资源进行统一的操作管理，对报警、事件实现中心化管理，从而在满足用户对出入口安全需求的同时，为人们的工作、生活、学习建立了一个安全、高效、舒适、方便的环境。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、该架构采用专业的设备网络，降低设备通信延迟和信息丢失；本专利中描述“1站”和“1线”的系统架构，指的是网络工作基站，工业环网由多个基站构成，系统中采用一个网络基站对应一个专用设备网络，确保网络通信稳定。“1线”平台实现专线化服务，打造一类设备实现一条子网，真正意义上保证了专网专用。通过“1+1”式的站、线思路，保证设备通络通信稳定，数据传输正常，保证系统各种监视、远程控制系统运行高可靠性和高鲁棒性。

38、提出一种新的智慧矿山建设架构基础，为智慧矿山系统平台建设提供依据；本专利中描述“1+1+1”式的系统架构，包括系统网络建设、平台建设、各子系统建设以及各个传感器设备。

39、通过系统架构，专利将智能矿山综合系统平台为基础服务平台，本着节约成本、提升管理原则，从以下三大方面进行系统建设：监控、分析、整合:基于2dgis+3dgis+移动互联等技术监控、整合与分析矿山运行核心系统的各项关键信息(地质、测量、安全、生产、调度、自动化、瓦斯监测、视频监控、人员定位、水文监测等)；智能响应应急联动:以集控与数据融合为基础，实现矿井灾害智能分析与预警联动，杜绝安全事故；矿山管理新模式:以数据中心与集控中心等为基础，基于智能矿山管控体系，以高度集成、智能分析为主要特征的闭环管控、责任明确。

40、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。