带你了解什么是智慧矿山、绿色矿山?如何建设智慧矿山?

  遥不可及        2021-04-07 09:09:02

矿山是少数人实现收获巨额财富的钥匙,许多“隐形首富”藏身其中。矿山是很多人不愿意踏足的地方,滚石、塌陷是矿石开采最大的威胁。作为财富最为集中的地方之一,这些年无人矿山、智慧矿山的建设突飞猛进。那么,矿山的开采,能否就像操控游戏一样,只需要控制按键去完成?


带你了解什么是智慧矿山、绿色矿山?如何建设智慧矿山?


智慧矿山


智慧矿山,是指基于现代煤矿智能化理念,将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、工业互联网、机器人化装备等与现代矿山开发技术深度融合,形成矿山全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的完整智能系统,实现矿井开拓、采掘、运通、分选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程的智能化运行。


带你了解什么是智慧矿山、绿色矿山?如何建设智慧矿山?


通俗的讲,智慧矿山与传统煤矿就像智能手机和普通手机,智能汽车(无人驾驶)和传统汽车。以无人驾驶为例,通过“地图+规划+预测”结合“大数据平台+人工智能”可以实现信息化,通过“控制+定位”结合“机器学习+仿真训练”可以实现智能化驾驶。智慧煤矿也是在现有煤矿基础上开发应用各种新技术、不断发展完善新理念实现煤矿智能化。


知道了什么是智慧矿山,那到底如何建设呢?


智慧矿山新技术需求


01、基于互联网+物联网平台


基于互联网+的物联网是智慧煤矿的信息高速公路,将承担大数据的稳定、可靠传输任务,起到了精确、及时上传下达的作用,决定了智慧煤矿系统整体的稳定性和可靠性。因此,智慧煤矿的物联网平台必须具有精确定位、协同管控、综合管控与地理信息一体化的特点。


02、大数据处理及人工智能技术


智慧煤矿的核心技术之一便是大数据的挖掘与知识发现。大量传感器的应用必将产生海量的数据,数据的规模效应给存储、管理及分析带来了极大的挑战。需要充分利用大数据处理技术挖掘数据背后的规律和知识,为安全、生产、管理及决策提供及时有效的依据。


人工智能是近年来迅速发展的科技领域之一,它是在大数据处理的基础上研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法和技术。深度学习是人工智能的核心;能够实现系统自主更新和升级是其显著特征。智慧矿山要成为一个数字化智慧体就必须要有深度学习能力。


未来,在云平台和大数据平台上,融合多源在线监测数据、专家决策知识库进行数据挖掘与知识发现,采用人工智能技术进行计算、模拟仿真及自学习决策,基于GIS的空间分析技术实现设备、环境、人员及资源的协调优化,实现开采模式的自动生成和动态更新。


03、云计算技术


智慧煤矿物联网使得物和物之间建立起连接,伴随着互联网覆盖范围的增大,整个信息网络中的信源和信宿也越来越多;信源和信宿数目的增长,必然使网络中的信息越来越多,即在网络中产生大数据;大数据处理技术广泛而深入的应用将数据所隐含的内在关系揭示的也越清晰、越及时。而这些大数据内在价值的提取、利用则需要用超大规模、高可扩展的云计算技术来支撑。高维的智慧煤矿模型需要计算能力高且具有弹性的云计算技术。将上述物联网、大数据及人工智能、云计算技术与生产、安全及保障系统的现有技术装备结合,共同发展和建立智慧煤矿的八大系统。


04、5G技术


随着煤矿生产智能化程度的提高,井下无人机、智能VR/AR等设备必将大量采用,以便能够对现场进行及时巡查,对设备故障进行远程会诊,而无论是无人机飞行控制、无人机巡检视频回传,还是VR/AR智能远程设备故障诊断与维修,不仅需要极大地消耗网络带宽资源,更需要快速的信息反馈和实时的状态控制。


带你了解什么是智慧矿山、绿色矿山?如何建设智慧矿山?


5G网络的时延(典型)约为10ms,上行稳定带宽约为150Mbps,连接数为106个/km2,网络服务质量(Quality of Service,QoS)最高可达99.9999%。5G网络为煤矿智能生产各业务场景的实现提供了强有力的支撑。


05、VR/AR技术


虚拟现实(VR)与增强现实(AR)是能够彻底颠覆传统人机交互内容的变革性技术,在煤矿的应用未来可期。其应用可分为3个阶段:(1)主要用于三维建模和虚拟展示,如现在的裸眼3D等技术,其基本需求为20Mbps带宽+50ms延时,现有的4G+WiFi基本可以满足。(2)主要用于互动模拟和可视化设计等,如多人井下培训系统,其基本需求为40Mbps带宽+20ms延时,Pre5G基本可以满足。(3)主要用于混合现实、云端实时渲染和虚实融合操控,如虚拟开采、协同运维等,其基本需求为100Mbps~10Gbps带宽+2ms延时要求,需5G或更先进技术才可满足。


智慧矿山的八大系统


01、基于北斗系统的精准地质信息系统


煤矿地质信息是一种随着采掘活动在时间与空间不断发生变化的四维动态资料,随着信息技术、遥感技术、网络技术等数据采集、储存、管理与传输技术的发展,以北斗系统定位导航、GIS、三维地质建模、虚拟现实等为基础的实时空间-地质信息技术将形成天地一体化的智能信息传感网,从而实现矿山地质信息的实时智能采集、存储与应用。


02、智能矿井通风排运系统


智能通风系统:利用现代通信技术、监测监控技术及自动化控制技术进行矿井通风网络、实施方案的优化及风量、风速的智能实时控制。智能运输系统:对带式输送机的带速、运量、滚筒温度、胶带状态等进行远程集中智能控制。


03、危险源智能预警和消灾系统


危险源智能预警和消灾系统是以风险预警为核心,对不同类型的危险源进行实时在线监测,利用危险源风险指数评价算法对矿井各区域发生灾害的风险性进行实时在线评估,确定风险类型、等级及解决方案。


04、智能快速掘进和采准系统


实现智能快速掘进是解决采掘接续矛盾、快速形成采准系统和智能化开采的先决条件,智能快速掘进需要解决“掘-行统一”、“掘-支一体”和“掘-运连续”三大核心难题。


05、机器人化智能开采系统


机器人化智能开采系统多工种机器人协同工作,机器人群组的控制、联动及协同是智能开采的核心。通过构建物联网系统,保证采-装-运-支等工序环节各机器人群组自动化运行,实现煤矿无人值守、远程监视、自主决策。


06、矿井全工位设备设施健康智能管理系统


设备预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技术近年来得到广泛关注,主要在军工、航空航天等领域开始展开具体研究。健康管理的主要过程和内容是对大型机械系统全生命周期各阶段的管理和健康维护,主要包括对系统健康指标的建立、检查检测、健康评价和健康恢复等。


07、矿山绿色开发与生态再造系统


矿山绿色开发主要是指在煤炭开采过程中,最大程度的开发煤炭资源与伴生资源,并且将煤炭开采对地表生态环境、地下水资源等的影响、破坏降至最低,实现资源效益、生态效益、经济效益和社会效益的协调统一,如采用充填开采、煤与瓦斯共采、循环经济园区建设、分布式地下水库等。


带你了解什么是智慧矿山、绿色矿山?如何建设智慧矿山?


在矿山绿色开发中,大宗尾矿固废是进行资源综合利用的核心领域。在大宗固废资源化利用方面,西安银马公司有着二十多年的经验积累,特别是其研发的2025全能环保砖/石一体机,作为一款高端智能装备,对于促进大宗固废实现绿色、高效、高质、高值、规模化利用,提高固废综合利用水平方面优势明显。其目前已经助力了国内外500多个大型环保制砖利废项目。


08、智能煤矿集中管理系统


集成建设以云计算数据中心为基础,以安全管控平台和四维综合管理平台为核心的智慧煤矿系统,对矿井各个子系统进行有效整合、集中管控,及时处理、指导和调节各生产系统和环节的运行,建设智慧煤矿集中管理系统。其中主要包括生产计划管理系统、矿山能耗管理系统、供电及动力系统控制系统等。上述八大系统形成了基于四维多变量的“透明开采”系统,各个运行的子系统在矿井的所有空间剖面和时间剖面上都能够实现信息的相互关联、控制的相互协同;不但能够掌控生产过程的状态,而且可实现对开采各个系统变化的全要素“透视”,进而执行下一步控制策略,真正实现矿山信息化和智能化控制的深度融合。

来源:银马智能

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