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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化、信息化的產(chǎn)品研發(fā)與項目建設，經(jīng)過數(shù)年實踐經(jīng)驗積累，結合當今新的信息技術和發(fā)展趨勢，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+礦山”的礦山企業(yè)信息化建設方案，改變了傳統(tǒng)數(shù)字化礦山的建設方式，其理論基礎和工作主體是人與物的并行，向無人開采方向邁進。整個解決方案共分為三個關鍵部分：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，這里包括各種機電設備及其狀態(tài)、礦井下重大危險源的相關信息或工程技術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障礙地互聯(lián)互通。包括礦山綜合自動化和在線數(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)庫管理系統(tǒng)、專業(yè)業(yè)務處理系統(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)過程的智能分析，通過大數(shù)據(jù)、云計算、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，以實現(xiàn)礦山資源的最優(yōu)化配置和最大化利用。因此，整體框架設計的基本原則，首先是環(huán)節(jié)精簡。最大限度地消除中間環(huán)節(jié)，縮短決策政策落地的周期。通過引入“互聯(lián)網(wǎng)+”，對“決策、流轉、執(zhí)行”中的“流轉”環(huán)節(jié)進行變革，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—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、時間效率耗損在流轉層面、拖沓敷衍集中在執(zhí)行層面。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”，將決策者與執(zhí)行者、生產(chǎn)者與購買者、需求者與供應者直接點對點、端對端地關聯(lián)起來。
最后是模塊組合。通過可變性、適應性較強的模塊化設置，整體框架更能夠隨機應變、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
互聯(lián)網(wǎng)+ 礦山的實現(xiàn)，核心是將物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、自動控制、互聯(lián)網(wǎng)、移動終端、云計算和大數(shù)據(jù)等新興的信息化技術應用到礦山生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)，并與各個層級的信息化系統(tǒng)結合起來。整體架構分為如下五個部分：
1）互聯(lián)網(wǎng) + 網(wǎng)絡融合化，構建基于工業(yè)以太網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡等技術的多網(wǎng)合一的網(wǎng)絡架構
中礦龍科認為，礦山企業(yè)的網(wǎng)絡結構采用安全檢測和生產(chǎn)過程監(jiān)控網(wǎng)絡共同建設的方式。調(diào)度通訊電話系統(tǒng)獨立建設，通過VOIP語音網(wǎng)關與IP電話系統(tǒng)和載波系統(tǒng)進行語音通訊；礦井工業(yè)控制、視頻、WiFi、無線語音、物聯(lián)網(wǎng)等統(tǒng)一構網(wǎng)，采用萬兆核心和萬兆上聯(lián)接入的方式，采用單環(huán)結構構建礦井工業(yè)場所統(tǒng)一的網(wǎng)絡，統(tǒng)稱生產(chǎn)管理網(wǎng)。在管理信息化網(wǎng)絡、生產(chǎn)管理網(wǎng)絡之間設置防火墻和隔離網(wǎng)閘等安全設施，并在生產(chǎn)管理網(wǎng)絡系統(tǒng)中設置網(wǎng)絡巡警對網(wǎng)絡入侵行為進行實時檢測。具體網(wǎng)絡架構圖如下所示。
互聯(lián)網(wǎng)+礦山網(wǎng)絡規(guī)劃設計圖
為滿足礦山企業(yè)對礦井地面和井下大型固定設備進行集中控制，完成對井下作業(yè)崗位人裁撤，實現(xiàn)無人化或少人化的需要，大幅減少井下和地面生產(chǎn)系統(tǒng)、運輸、供電、提升、排水、壓風等主要固定車間和機電硐室崗位，只保留部分巡檢工，實現(xiàn)無人則安。同時兼顧礦井將來對自動化系統(tǒng)進行功能擴展，實現(xiàn)對設備運行和維護進行統(tǒng)一管理的需要，中礦龍科結合目前國內(nèi)外礦山管控軟件產(chǎn)品現(xiàn)狀，提出采用符合國際標準的三級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)，對礦井各車間設備監(jiān)控信息進行集成和控制，在統(tǒng)一架構下建設礦井設備檢修維護、停機管理、能耗管理等應用，其系統(tǒng)金字塔模型和底層設備控制如下圖所示。
基于ISA-95/IEC62264國際標準劃分的制造/生產(chǎn)過程管控系統(tǒng)金字塔模型
基于ISA-95/IEC62264國際標準劃分的生產(chǎn)過程管控示意圖
3）互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測智能化，實現(xiàn)人、機、環(huán)、管的實時感知與預測預警從“人、機、環(huán)、管”四個方面來實現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應用層建設。以礦山地理信息系統(tǒng)和三維虛擬現(xiàn)實技術為基礎支撐，實現(xiàn)對礦山“人、機、環(huán)、管”動態(tài)信息的可視化監(jiān)測監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，實現(xiàn)礦山生產(chǎn)控制、人員跟蹤、安全生產(chǎn)評價與監(jiān)管、災害預警與防治、設備故障診斷等，為礦山安全管理、危險預警、應急救援等提供依據(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，運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能移動終端，實現(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的建設要通過統(tǒng)一的規(guī)劃，結合企業(yè)的實際需求并以此引導業(yè)務的信息化應用，從而實現(xiàn)工作效率的提高，企業(yè)運作模式的規(guī)范，提高礦山企業(yè)的業(yè)務處理能力和決策分析能力。
北京龍科公司從集成的角度來規(guī)劃礦山企業(yè)的綜合信息化管理平臺的層次架構，以安全生產(chǎn)為管理核心、以成本控制為內(nèi)控重點、以管控一體化為輔助決策手段，構建礦山綜合信息化管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能結構從上到下可分為以下幾個層次：表現(xiàn)層、應用層、應用支撐層和網(wǎng)絡基礎設施層，而互聯(lián)網(wǎng)+礦山的三級SCADA標準體系、E網(wǎng)到底的信息安全支撐體系貫穿于各個層面，如下圖所示：
遠程控制與運營管理中心，無疑是整個礦山開發(fā)體系的神經(jīng)中樞。中礦龍科采用先進、可靠的技術和成熟、穩(wěn)定的軟硬產(chǎn)品來構建礦山行業(yè)特色的安全生產(chǎn)應急指揮中心、管理中心、技術中心、數(shù)據(jù)中心和控制中心，保障智能礦山的安全運營。
