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数字化矿山(自动化监控、三维综合管理平台)方案
项目编号:
某市应急管理局智慧矿山数字化矿
山(自动化监控、三维综合管理平
台)
解
决
方
案
数字化矿山(自动化监控、三维综合管理平台)方案
2
目 录
第一章 项目概述 .............................................................................................................................1
1.1 项目背景和意义 ................................................................................................................1
1.2 当前国内外煤矿行业信息化现状.....................................................................................1
1.2.1 国外发展现状 .........................................................................................................1
1.2.2 国内发展现状 .........................................................................................................4
1.3 数字化矿山概况 ................................................................................................................9
1.3.1 数字化矿山建设历程 ............................................................................................9
1.3.2 数字化矿山建设各阶段关键特征.......................................................................10
1.3.3 数字化矿山定义 ..................................................................................................11
1.4XX 煤矿概况及数字化矿山调研现状 ..............................................................................11
1.4.1XX 煤矿概况 ...........................................................................................................11
1.4.2XX 煤矿数字化矿山调研现状 ...............................................................................11
1.5 数字化矿山工程建设的目标和原则...............................................................................22
1.5.1 数字化矿山建设总体目标....................................................................................22
1.5.2 数字化矿山建设具体目标....................................................................................22
1.5.3 数字化矿山建设的预期效果................................................................................23
1.5.4 数字化矿山建设指导思想....................................................................................24
1.5.5 数字化矿山建设原则 ...........................................................................................25
第二章 数字化矿山建设设计依据与范围 ...................................................................................27
2.1 数字化矿山建设设计依据 ..............................................................................................27
2.2 数字化矿山的建设范围 ..................................................................................................28
2.3 数字化矿山建设与集团信息化的关系...........................................................................30
第三章 数字化矿山架构及建设模型 ...........................................................................................31
3.1 数字化矿山系统架构 .....................................................................................................31
3.1.1 数字化矿山统一的平台或系统规划....................................................................32
3.1.2 数字化矿山的六层架构 .......................................................................................32
3.2 系统建设的理论支撑和模型研究...................................................................................34
3.2.1 灰色地理信息系统的理论及技术........................................................................35
3.2.2 灰色地理信息系统的相关概念............................................................................35
3.2.3 灰色地理信息系统的定义及特征........................................................................38
3.2.4 灰色地理信息系统数据模型................................................................................40
3.2.5 GGIS 的功能特点...................................................................................................44
3.3 高精度透明化三维动态地质模型和巷道建模...............................................................48
3.3.1 矿井三维地质模型的自动构建............................................................................49
3.3.2 巷道几何建模 .......................................................................................................52
3.3.3 高精度透明化三维地质模型的动态生成............................................................53
3.4 面向多部门管理与信息共享应用的管理模型...............................................................69
3.4.1 面向多部门协作与信息共享应用模型................................................................69
数字化矿山(自动化监控、三维综合管理平台)方案
3
3.4.2 基于工作流的安全信息分级处理反馈管理模型................................................70
3.5 矿井重大危险源评价指标体系和方法...........................................................................73
3.5.1 煤矿重大危险源分级体系....................................................................................73
3.5.2 评价指标体系构建的原则....................................................................................74
3.5.3 评价指标体系结构 ...............................................................................................75
3.5.4 评价指标体系 .......................................................................................................78
3.5.5 瓦斯、水害评价方法研究....................................................................................94
3.6 煤矿重大危险源预警模型 ..............................................................................................96
3.6.1 基于 GIS 的煤矿重大危险源隐患识别预警模型研究.........................................96
3.6.2 其他数学模型的研究与应用..............................................................................106
第四章 数据传输与集成数据处理平台 .....................................................................................112
4.1XX 煤矿数据传输平台 ....................................................................................................112
4.1.1 管理网络 .............................................................................................................113
4.1.2 工业以太环网(综合自动化网络)..................................................................114
4.1.3 接口标准 .............................................................................................................121
4.1.4 服务器和磁盘阵列 .............................................................................................123
4.1.5 网络安全系统 .....................................................................................................125
4.1.6 网络行为管理系统 .............................................................................................126
4.1.7 工业以太环网主干光缆 .....................................................................................126
4.2XX 煤矿数据传输系统 ....................................................................................................127
4.2.1 传输系统设计 .....................................................................................................127
4.2.2 传输系统功能特点 .............................................................................................127
4.2.3 各监测监控网络和以太网的融合......................................................................129
4.3XX 煤矿数据仓库、模型及软件平台的集成开发.........................................................129
4.3.1 矿山数据仓库 .....................................................................................................130
4.3.2 软件平台的总体架构设计..................................................................................130
4.3.3 软件系统与网络集成的总体架构设计..............................................................132
4.4XX 煤矿专用 GIS 的开发和设计 .....................................................................................133
4.4.1 开发内容 .............................................................................................................133
4.4.2 关键技术 .............................................................................................................134
4.5 三维可视化平台的关键技术开发.................................................................................136
4.5.1 开发内容 .............................................................................................................136
4.5.2 关键技术 .............................................................................................................136
4.6XX 煤矿组态软件平台的设计 ........................................................................................137
4.6.1 功能设计 .............................................................................................................137
4.6.2 软件平台系统设计 .............................................................................................149
4.6.3 关键技术 .............................................................................................................150
第五章 综合自动化和在线数据监测 .........................................................................................151
5.1 综合自动化监控平台 ....................................................................................................151
5.2 组态软件 ........................................................................................................................153
5.3 综合自动化子系统的建设和接入.................................................................................158
5.3.1 综采工作面监控系统 ........................................................................................160
5.3.2 主煤流运输集控系统 ........................................................................................163
数字化矿山(自动化监控、三维综合管理平台)方案
4
5.3.3 井下排水监控子系统(接入).........................................................................169
5.3.4 矿井通风监控系统(接入).............................................................................172
5.3.5 矿井压风机监控系统 ........................................................................................176
5.3.6 矿井水处理系统 ................................................................................................179
5.3.7 生活水、污水处理厂监控系统(接入).........................................................180
5.3.8 水源井水处理系统(接入).............................................................................181
5.3.9 锅炉房监控系统(接入).................................................................................183
5.3.10 主副井提升监控系统(接入).......................................................................185
5.3.11 2#副立井监控系统(接入)............................................................................187
5.3.12 电力监控系统 ...................................................................................................188
5.3.13 瓦斯抽放监控系统 ...........................................................................................194
5.3.14 洗煤厂生产系统(接入)................................................................................196
5.3.15 钢丝绳在线检测系统 .......................................................................................198
5.3.16 矿井产量监测系统 ...........................................................................................199
5.3.17 机车信集闭系统 ...............................................................................................201
5.3.18 综掘工作面监控系统(接入)........................................................................204
5.3.19 其他子系统接入 ...............................................................................................205
5.3.20 集团公司和 XX 矿系统平台 .............................................................................207
5.4 矿井通讯系统建设 ........................................................................................................208
5.4.1 矿井调度通讯系统 .............................................................................................208
5.4.2 矿井无线通讯系统(wifi 方案).......................................................................209
5.4.3 矿井无线通讯系统(3G 方案) ........................................................................220
5.4.4 矿井信息引导发布系统 .....................................................................................229
5.4.5 矿井 IP 广播系统 ................................................................................................230
5.5 矿井辅助系统建设 ........................................................................................................233
5.5.1 数字工业电视系统 .............................................................................................233
5.5.2 大屏幕显示系统 .................................................................................................234
5.5.3 煤矿安全生产三维仿真培训与地质构造透明化 3D 环幕显示系统................234
5.5.4 综合布线工程 .....................................................................................................244
5.5.5 机房工程 .............................................................................................................245
5.5.6 瓦检员巡更系统 .................................................................................................245
5.5.7 无人值守灯房系统 .............................................................................................246
第六章 安全生产监测系统 .........................................................................................................247
6.1 通风调度大屏显示系统 ...............................................................................................247
6.1.1 系统概述 ............................................................................................................247
6.1.2 系统设计 ............................................................................................................247
6.1.3 系统功能 ............................................................................................................247
6.1.4 产品主要指标和技术参数.................................................................................250
6.2 安全监测子系统 ...........................................................................................................252
6.2.1 系统概述 ............................................................................................................252
6.2.2 系统设计 ............................................................................................................253
6.2.3 系统功能 ............................................................................................................253
6.2.4 系统接入 ............................................................................................................254
6.3 井下人员定位管理系统 ...............................................................................................254
数字化矿山(自动化监控、三维综合管理平台)方案
5
6.3.1 系统概述 .............................................................................................................254
6.3.2 系统组成 .............................................................................................................256
6.3.3 系统功能 .............................................................................................................259
6.3.3 系统主要技术参数 .............................................................................................262
6.4 无轨胶轮车调度管理系统 ...........................................................................................264
6.4.1 系统概述 .............................................................................................................264
6.4.2 系统组成 .............................................................................................................266
6.4.3 系统主要技术指标及功能..................................................................................267
6.5 矿井水文监测子系统 ...................................................................................................271
6.5.1 系统概述 .............................................................................................................271
6.5.2 系统整体结构 .....................................................................................................271
6.5.3 系统组成与工作原理 .........................................................................................273
6.5.4 数据接入方式及格式要求..................................................................................275
6.6 顶板压力监测子系统 ...................................................................................................275
6.6.1 监测、分析内容 ................................................................................................275
6.6.2 系统实现功能 ....................................................................................................276
6.6.3 系统接入 ............................................................................................................276
6.7 束管监测子系统 ............................................................................................................277
6.7.1 系统概述 ............................................................................................................277
6.7.2 系统组成与特点 ................................................................................................277
6.7.3 系统接入 ............................................................................................................277
6.8 防火灌浆监控系统 .......................................................................................................277
6.9 其它安全生产监测监控子系统接入.............................................................................278
第七章 数字化矿山软件平台及应用系统 .................................................................................279
7.1 生产技术综合管理系统 ................................................................................................279
7.1.1 地测空间管理信息系统 .....................................................................................279
7.1.2 防治水管理信息系统 .........................................................................................289
7.1.3 地质保障数据处理系统 .....................................................................................290
7.1.4“一通三防”管理信息系统 ...................................................................................290
7.1.5 采矿辅助设计系统 .............................................................................................296
7.1.6 矿井供电、固定与运输设备选型设计系统......................................................305
7.1.7 调度指挥系统 .....................................................................................................324
7.1.8 机电设备管理系统 .............................................................................................326
7.1.9 质量标准化管理系统 .........................................................................................327
7.1.10 煤质、运销管理信息系统................................................................................328
7.1.11 基于 Web 生产技术管理信息系统 ..................................................................329
7.2 安全生产管理信息系统 ................................................................................................338
7.2.1 安全管理信息系统 .............................................................................................339
7.2.2 安全生产综合管理信息系统..............................................................................349
7.2.4 矿井应急救援管理系统 .....................................................................................358
7.2.5 矿井安全闭环管理系统 .....................................................................................366
7.3 煤矿井下危险源识别、预测、预警系统.....................................................................377
7.3.1 水害识别、预测、预警系统..............................................................................377
7.3.2 通防危险源识别、预测、预警系统..................................................................409
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