智慧矿山综合管控平台

一、建设背景

智慧矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础，对矿山生产、职业健康与安全、技术支持与后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理，建设智慧矿山，最终实现安全矿山、无人矿山、高效矿山、清洁矿山的建设。为了提高矿山生产效率，保障安全开采，减少人员安全事故发生，中央政府相继出台了有关政策推动智慧矿山行业发展。在财政方面，支持煤炭清洁高效利用专项再贷款总额度达到3000亿元，用于现代化煤矿建设、绿色高效技术应用、智能化矿山建设、煤矿安全改造等项目。在矿山生产安全上，提出实施矿山智能化发展行动计划，将推动新建、改扩建矿井及大型煤矿、灾害严重煤矿实现智能化开采，小煤矿深化机械化换人、自动化减人专项行动，逐步向智能化过渡。

近几年国家积极出台各类政策、法规力推煤矿信息化建设。在《国务院煤矿安全生产工作的意见》（国办发〔2013〕99号文）中指出，大力推进煤矿“四化”（机械化、自动化、信息化、标准化）建设。2015年6月18日，国家安全监管总局召开“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动推进工作视频会议。2016年国土资源部发布《全国矿产资源规划（2016-2020年）》，明确提出加快建设数字化、自动化、智能化矿山。同年，国家发改委、国家能源局联合发布《煤炭工业发展“十三五”规划》，提出科技创新对行业发展贡献率进一步提高，要求煤矿信息化、智能化建设取得新进展，建成一批先进高效的智慧煤矿。国家能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）文件提出，2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化。

2020年3月，国家发展改革委、能源局、应急部、煤监局、工信部、财政部、科技部、教育部等八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，提出到2021年、2025年、2035年三个阶段的主要目标：明确提出到2021年建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿；到2025年大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化；到2035年各类煤矿基本实现智能化，该文件的发布实施将对我国煤矿的智能化发展起到凝聚共识、形成合力作用，对于推进煤炭行业转型升级、促进煤炭工业高质量发展具有重要意义。

二、建设内容

智慧矿山综合管控平台通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建矿山物理世界与信息世界中人、机、环、管等安全、生产要素相互映射、实时交互、高效协同的复杂系统。智慧矿山综合管控平台是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上，综合考虑生产、管理、经营、安全、效益、环境和资源等各类因素，在不同层面上通过对人、机、环的各子系统的综合集成、纵向贯通、横向关联、融合创新，形成企业的安全、生产、经营、管理的综合性管控平台，平台可整体运行，子系统也可独立运行，平台与子系统在运行上互不影响，但在数据上实现集中管理与融汇互通。

图 综合管控平台功能架构

以生产业务流、数据流为驱动，以矿山生产过程中具体业务为系统功能开发需求点，从技术、装备、生产、安全管理等方面，多角度、全方位保证矿山生产，实现生产技术和生产管理协同，将与采矿生产相关的技术与生产管理有机结合，数据集中存储与管理，实现矿山安全生产的可视化智能管控。

（1）综合态势

综合管控大屏是基于物联网技术和3D GIS技术，以智能监测设备实时采集为手段，集成自动驾驶/传统自卸车车辆定位、人员定位、视频监控、环境监测、边坡监测、生产管理等多种安全监测数据，在三维空间中进行整体管理、分析和展示，为矿山的安生产和管理提供技术支持和辅助决策。

（2）安全管控

安全管控模块主要是对车辆、人员、环境、边坡、煤棚、视频进行安全监测，并针对监测过程中发现的异常情况进行报警及记录。

车辆监测：为应对矿山开采条件和采运排生产系统作业环节中车辆运营调度的复杂性，对矿场内所有车辆配备定位设备，系统中展示车辆的实时位置及实时移动轨迹、能具体到各作业环节实际操作场景中的实时使用情况。通过分析车辆位置数据和使用数据，为后续优化矿山开采运输线路及开采进度计划，精准调度车辆，智能配矿配采做基础条件。

人员监测：为露天煤矿作业人员提供全方位的安全保障，有效提高应急救援工作效率，建立一套煤矿人员定位管理系统，实现人员定位的实时查看和轨迹回放，并联动电子围栏技术与监控视频，实时识别区域入侵、调度室人员脱岗、驾驶室超员等违章行为。同时利用人员健康手环实现对生产工人血压、心率等健康指标的监测。

环境监测：响应国家环保政策要求，努力降低矿山生产作业环节产生的大气污染，通过建立扬尘污染在线监控系统，可以对堆场区域扬尘进行实时有效的监测管理，环境监测模块集成了TSP、PM2.5、PM10监测、环境温湿度及风速风向、噪声监测及有毒有害气体监测等多种功能。

边坡监测：随着露天煤矿不断开采，排土场作为巨型人工松散堆垫体，其高度不断加高，必然存在严重的安全隐患问题。通过接入边坡监测管理子系统数据，为矿部管理人员提供及时了解边坡运行情况的抓手，通过实时采集边坡数据对潜在的边坡变形、应变等灾害进行提前预警，降低边坡事故财产损失和恶劣影响。

煤棚监测：为有效解决储煤棚存储过程中的安全问题，有针对性的保证储煤棚运行安全，煤棚必须进行安全监测。全封闭式储煤棚的安全监测由温度监测系统、可燃性气体监测、环境安全监测等组成。过监测并记录煤棚中温度、气体的监测，系统自动绘制煤棚内部监测数据曲线，为煤棚内部工作运行提供安全保障。

视频监测：视频监测为矿部工作人员提供远程监控视频，方便矿部管理者实时了解矿山生产情况，及时掌握矿山运行情况并有效应对矿山的突发事件。实时远程监控系统通过网络视频平台交换数据，系统客户端安装相应软件后，矿部管理人员可以在监控中心、办公室等场所实现对前端视频现场的实时图像浏览。

（3）生产管理

生产管理模块主要包括人员考勤管理、工程队信息管理、人员备案管理、车辆备案管理和生产情况管理五部分。

人员考勤管理：为统计司机上班时间，通过对接车端打卡数据，实现对司机工作时长的实时统计，方便矿部管理者对司机的考勤数据进行管理。

工程队信息管理：为矿部更好管理工程队，建立敏捷的组织架构管理，推动职务职位的体系化搭建，方便矿部管理者可以快速查看工程队的人员架构情况，遇到突发情况可以快速联络到相关责任人。建立工程队资产全一览表，方便矿部管理者可以查看工程队施工车辆类型、数量等情况，为矿部生产作业计划做数据支撑。

人员备案管理：为统筹做好矿区生产作业落实和突发应急工作，建立人员备案管理系统，对矿区工作人员进行分类管理。可按照人员姓名、定位卡号、部门和岗位进行筛选查看，方便管理者快速定位到相关责任人，同时可按照需要查看详细的人员档案。

车辆备案管理：实现从入场到离场的全流程管理，为每个车辆建立电子档案，可对车辆类别、所属部门入场时间等维度进行筛选查看。

生产情况管理：生产情况管理分为生产计划上传和实际生产情况两个模块。生产计划上传主要是为矿部和工程队月度/年度计划提供可视化展示，并可查询详情；实际生产情况主要是对矿山的生产作业情况进行每日上报更新，方便矿部领导实时监控生产作业进度，同时可查询历史作业进展，方便为后期生产作业计划的制定提供数据分析支撑。

（4）协同调度

协调调度模块主要是通过对采区作业片区进行精细化管理，通过在各平盘上展示计划生产作业方量，计划投放挖机数量，同时实时计算当前片区的排队矿卡数量；根据挖机排队数量，作为车辆协调调度的主要依据。通过点击车辆编组，找出当前在这个区域排队的矿卡进行车辆调度单的下发，并由调度室值班人员通过对讲机把指令下发到具体车辆实现车辆动态调度功能。

（5）机电管理

机电管理模块主要包括机电巡检、排水系统两部分。

机电巡检模块主要是改变被动的、事后响应式的灾害监测与整改，构建数字化设备全生命周期管理，包括今日巡检任务看板、巡检任务分布管理、巡检点位分配以及线下巡检操作的记录，线下巡检人员配有移动巡检工具。

排水系统模块是进行排水系统中水泵改造与数据对接，实现水泵的流量与水量监测，数据上传与远程遥控，达到无人值守目的。

（6）运行分析

运行分析模块通过统计传统运输车辆的运输情况，展示近期的累计里程，展示各个工程队累计里程最少的TOP10，通过怠速统计帮助管理者分析各个车辆的怠速情况。分析车辆驾驶中发生的报警，展示超速报警、疲劳驾驶、行人碰撞、抽烟报警、分神报警的分布情况，并分工程队展示，同时展示每个工程队报警数量最多的前TOP10。

（7）自动驾驶运行管理

自动驾驶运行管理提供矿区生产作业的自动驾驶车辆运行情况的全局概览，包括车辆的基本信息、车辆实时视频、车辆在线统计、司机/安全员在线统计以及发生报警行为的统计，方便管理者实时掌握车辆运行态势和及时发展异常事件。

自动驾驶远程控制调度系统是自动驾驶单车智能的安全保障与补充，帮助自动驾驶车辆脱离复杂环境，提高整体运输效率，改善自动驾驶车上安全员的工作环境。自动驾驶远程控制调度系统产品组成包括远程驾驶调度平台、远程驾驶舱、车端设备三部分，其中远程驾驶调度平台包括车辆调度管理、档案管理、系统管理等模块；远程驾驶舱包括驾驶舱，舱端视频拉流软件及舱端控车程序；车端设备包括5G智能网关，高清摄像头，5G天线，及相关安装支架及线束。

（8）经营管理

经营管理接入煤炭运销管理系统，为矿部管理人员实时了解矿区销售概况，掌握物料的销售、采购、发运、流量等供需信息，并可实现对订单、月度销售等维度进行统计分析，并自动生产出入库报表。

（9）智能工具箱

轨迹查询模块主要实现车辆/人员历史轨迹的查询与回放功能。当车辆/人员出现异常事故时，通过车辆/人员历史轨迹回放功能，可以帮助矿部管理者发现问题所在。

（10）数据中心

数据中心主要是对矿山多源异构系统数据进行采集，支持多种通信协议，按照统一数据标准进行清洗、转换，强化数据分析，提升数据质量，构建矿山数据融合模块，为第三方应用提供数据服务的能力。

综合管控平台不仅汇聚所有数据资源，还以统一的门户提供给矿区，视觉效果好，操作便捷，使矿山可以快速地建立矿区管理的信息通道，实现不同的业务的联动。门户展示了边坡监测系统、环境监测系统、人员与车辆定位系统等多个系统数据，并能展示数据接口，如系统名称、类型、IP地址、数据表数量及行数、占用空间等。还展示了抽取的数据转换及处理情况，数据的迁移路径清晰可见。

三、建设效益

（1）社会效益

通过信息化升级改造，实现地面智能化生产、运输、巡检、排水无人值守等，形成数字化的管理制度和规范管理体系，通过科技借人力，实现运输、生产及管理的少人化和无人化，应对目前矿区作业人员招聘难以及人员老龄化问题。

（2）经济效益

通过智能化改造手段与生产经营数据的深度挖掘，及时发现并解决生产环节的痛点。经实际测算，工程队的经营管理效率可提升5%-10%，平均为7.5%，一个月的生产成本假设为500万则可节约37.5万，一年高达450万。

（3）人文效益

提升安全保障水平，减少安全隐患，由被动处理安全事故变成主动预防；改善煤矿员工生作业条件，提高煤矿企业的社会地位；通过对员工进行作业培训，提高员工整体素质，促进社会进步。

（4）管理效益

通过对矿区进行智能化升级，变分散孤立为协同统一、变经验判断为科学决策、变人工打分为自动考评、变单一应用为部门协同。