智慧矿山建设结合行业技术发展和实际情况，进行了总体规划。以综合智能管控平台为核心，围绕平台接入现有的信息化系统，并新建智能化子系统分项，通过对全矿井全量数据的采集与分析，为矿井人、机、环提供安全检测和防护，为矿井安全生产提供辅助决策依 据，提升安全效率、生产效率、人工效率。其整体架构主要包括智能设备感知层、传输层、操作系统层和应用层。 智能设备感知层主要是指井下各类传感装置及数据采集设备，全面提取矿井人、机、环等的位置、状态，并可以通过应用对设备进行控制；传输层主要是指数据传输网络，包括新建的万兆工业环网、5G专网，以及原有的4G通信设施，实现智能矿山建设中人员定位、安全监控、智能供电、智能排水等各子系统数据的统一承载、共网传输，并保证数据传输的快速性、稳定性；智能矿山操作系统层是综合智能管控平台，向下实现矿井各子系统数据接入，向上为智能矿山应用提供开发服务和开发工具，同时平台具备开放性、可扩展等特点，可为后续新系统驳接和升级提供空间，保证系统平台的有效生命力；应用层主要面向矿井生产、安全、经营管理的各类智能子系统，通过智能管控平台对数据进行融合分析，实现井下智能系统的动态联动，做到用数据管理、用数据决策、用数据服务。 技术领先 采用国内一流和世界先进的技术和装备，实施科学开采，努力提高煤矿的智能化水平，降低劳动强度，改善工作条件，实现减人增效保安。利用云计算、物联网、高精度透明化三维地质模型等前沿技术，实现动态生产数据的实时处理，研究重大危险源预测预警技术，形成贯穿整个采矿过程的数字化和智能化。 现代管理 利用现代化管理手段，借助智能矿山的各类信息，应用智能矿山系统，提高煤矿管理工作的效率，在确保安全的基础上，实现传输、存储、GIS数据处理平台三统一、数据的高度共享和业务流程的协同，不断提高现代化管理理念和素质。 低碳环保 低碳运行是现代化煤矿的发展方向，煤矿要实施绿色开采，勇于承担社会责任，做到资源节约、环境友好，实现矿产资源开发与环境协调发展。要将低碳作为生态矿山建设一项全方位、长时效的系统工程，有计划地分步实施；要加强示范工程的建设，要突出创新。 和谐一流 智能矿山建设要以人为本，融合良好的企业文化，促使矿山和谐全面发展。智能矿山的各项经济技术指标应达到国内一流水平，某些指标应达到国际领先水平。 通过以上四个方面，将同忻矿建设成为一个能用、实用、管用、高效运行的智能化矿井，形成统一的智能化矿山的建设标准与规范，最终实现矿井“管、控、营”一体化、安全可靠化、管理高效化、效益最大化的目标，打造集团公司、省级乃至国家级的智能化矿山典范。 组织保障 建立智能化矿山领导小组，帮助与协调解决构建同忻矿智能化过程中的相关问题；督促与协调各部门资源，加快建设力度；组建智能化建设班组，培养复合型人才。 人才保障 加强智能化人才队伍建设，加强对工作人员的信息化、智能化知识培训，着力培育一批精通采矿工程、软件工程、信息与计算科学、人工智能等专业的复合型人才，建设知识型、技能型、创新型人才队伍。 技术先进性 煤矿智能化建设遵循“整体规划、分步实施”的原则，以万兆工业环网+4G/5G网络为数据传输通道，以综合自动化建设为基础，采用物联网、大数据、云计算、移动互联等先进技术手段，建设智能矿山。 依托“物联网整合、互联网传输、数字化集成、可视化保障、程序化操作”技术核心，在物联网技术基础上，实现矿山“人、机、物、环、管”数据智能化精准采集、网络化传输、规范化集成；建立统一的集成控制平台，实现生产全过程一体化智能控制、经营全流程一体化协同管理；建设基于大数据的安全生产云服务系统。 基于“一张图”理念，高度集成生产过程自动化类系统、安全监测类系统、采掘生产类系统、辅助生产类系统等智能监控信息，实现智能感知、信息融合、数据挖掘和决策支持；实现矿井生产过程自动化、综合调度指挥、多系统联动、经营辅助决策等多种功能；实现安全生产动态管理、集中管控、预警联动、专家决策和大数据应用分析等。 重点完善基础平台及应用系统，建成了统一的数据标准体系，更快速、更稳定的数据传输网络，集成式云数据中心及顶层平台，共建设项目8项，分别为万兆工业环网、模块化机房、数据中心、智能管控平台、安全生产协同系统、人员及车辆精准定位系统、辅助 运输指挥系统、5G网络建设。 万兆工业环网。在主机房放置两台核心交换机做三层数据间的交换，两台核心交换机做热备，保证网络的健壮性，并将网络通信恢复时间提升至毫秒级。网络连接形式由原来的千兆升级为万兆。网络传输速度更快、稳定性更高。系统于2020年12月开工建设，2021年4月底已完成环网构建。 模块化机房与数据中心建设。数据中心是全矿井数据采集与传输、数据存储、数据服务、数据质量控制和数据信息安全的核心，对每天产生的大量业务数据进行全量储存，形成数据资产，保证各类数据的集成管控，便于融合联动、预警分析及快速应急响应。模块化机房是为了满足数据中心要求，按照B类模块机房标准建设的高新机房，其自身具有高密度、集成式，按需部署、灵活扩展，绿色节能、降低运营成本等优势。 人员及车辆精准定位系统。由井下高精度人员安全管理系统模块、三维综合管控平台构成。人员定位精度为30cm。系统采用真实比例的三维矿图显示井下巷道和人员信息。同时，可显示井下设备位置分布，支持全图漫游浏览，可实现人员及车辆实时定位、轨迹跟踪、考勤及出入井管理、违章行为检测及报警、区域管理、统计报表等管理功能。该系统于2020年 12月30日完成硬件安装。 辅助运输指挥系统。建设井上、井下的车辆运行可视化监控系统，随时掌握车辆的位置及状态，系统具备车辆申请、审批、分派的信息化管理功能，具备车载终端和App的动态任 务分派、管理及任务统计，并能根据任务自动排班，具备网络预约车、查看派车结果等功能，结合各路口信号灯的状态，可实现矿下智能交通指挥功能。 5G网络建设。同忻矿5G+场景应用规划围绕“3+1”模式展开，即3个落地项目（矿用本安型5G智能手机、高清工业视频监控、智能矿灯）、1个试验项目（无线无源传感器）。5G项目共分两期建设，一期完成8102工作面5G专网建设，主要由5G核心网、承载网设备、基站设备、本安型无线网关（CPE）、终端设备等组成。二期将对地面及井下全部区域进行统一规划和设计，布置一张网络，实现全区域5G无线网络覆盖，兼顾矿井现有的采、掘、运、排、通、机修、监测、调度、控制等各生产及附属环节，对语音、视频、数据三大业务进行承载。 以实现安全生产、风险预警、应急联动、智能决策支持、设备全生命周期管理为目标，构建以“位置服务”为基石、数据为核心的智慧矿山操作系统平台，同时补充缺项，完善智能化子系统，着力打造全国领先的智能管控平台。 智能洗选系统。智能洗选系统包括三项整体改造与建设。一是建设一套集中控制系统，实现对洗煤一厂、二厂的集中控制，并对系统CPU、软件进行整体升级改造，解决目前两厂数据不能互通、没有统一集控系统、CPU运行慢、网络传输速度慢、数据传输不稳定等问题。同时，增加硬件设备，把压滤机和空压机等单机自动化设备全部接入集控系统，实现全厂设备集控。二是对配电系统进行改造，更换配电系统老化元器件，升级配电系统可视化操作平台，解决目前备品备件短缺且难以采购的问题，解决电气设备数据不能回传至集控系统的问题，为下一步数字化工厂的升级提供数字化平台。三是建设智能密控系统，将目前人工调节悬浮液密度升级为自动调节，解决人工调节误差大、时效性差、效率低的问题，最终实现精煤回收率提高0.8%～1%的目标。 智能供电系统。建设一套电力监控中心，包含电力监控系统、电子两票管理系统、智能巡检管理系统，在地面监控中心对全矿主要变电所（配电点）进行数据采集、远程控制等所 有实时数据的监测和控制，即遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”功能。此外，通过“两票”管理系统实现变电所各功能的全过程管控；智能巡检系统实现设备巡检管理的无纸化办公，有效降低人为因素带来的不检、漏检和错检等问题；配套建设测温系统、门禁系统等，实现变电所无人值守。 智能排水系统。智能排水系统主要是扩展矿井智能排水的范围，并升级系统功能，将原来仅一盘区水泵房可实现远程排水扩展为对中央水泵房、二盘区水泵房和十个临时排水点进行智能化改造，接入综合自动化平台，实现远程控制、无人值守。系统具有排水系统各设备参数采集和识别预警，优化排水系统设备投入级别，可自动调控水量负荷及管网。可以根据固定作业点的水位情况实现智能抽排，并配套建设视频监控系统，在主排水泵房和二盘区排水泵房 配置AI视频识别系统，实现智能巡检。 机器人系统建设。同忻矿目前已安装了两套机器人智能终端设备，分别为主斜井智能巡检机器人和地面输送带捡矸机器人。在本期智能矿山建设中，又规划了无人机巡检机器人，主要满足对地面沉陷、地质裂缝的三维可视化测量的需求，其测量精度可达到厘米级。该项目主要由无人机航测实景三维建模系统和无人机终端构成，可以实现航线规划、无人机自主飞行、远距离通信、高清图传等功能。航拍数据自动储存、自动上传，并能全自动快速实景三维建模，通过分析三维模型，反映区域地表沉陷幅度和地裂缝地理位置信息，并将结果与历史数 据进行比对，准确呈现出沉陷幅度和地裂缝的变化量。 虚拟矿井培训系统。构建同忻矿专属VR实训基地，包含VR安全虚拟展厅展示、自救器VR教学、VR综采展示、巷道VR逃生训练、井下开采工艺培训、井下电气设备培训、井下安全培训、从业人员岗位培训等。系统以同忻矿井下实景为基础，进行计算机再现，可实现地面和井下场景任意地点漫游，并配有导航地图，指示平面位置；可利用矿井三维模型真实还原地面和井下场景，反映巷道断面、管线布置、设备运转、支护形式、采掘工艺；可真实反映采掘工作面、大巷、上山、井筒、工业广场、主副井、井底车场、风机房，以及大型硐室的三维场景，并对采煤机、提升机、液压支架、刮板输送机等矿井常用设备进行教学讲解。 智能主运输系统。智能主运输系统的建设主要有三项内容。一是建设主运输系统所有带式输送机的集中控制系统，范围涵盖井下4部带式输送机、地面11部带式输送机，解决目前主煤流系统不能联动控制、集中管理的问题。二是搭建超时空预警系统，根据采集的电机功率、电流等参数对前后级带式输送机载煤量进行整体预测，自动绘制预测曲线，自动对比历史数据，保证各部带式输送机载量均衡，并能自动统计各工作面煤量报表。三是利用AI智能视频，实时分析空载、异物拉运状态，并同步语音预警，保证运输安全。 智能通风系统。智能通风系统主要由通风网络仿真、解算系统、三维可视化平台、智能调风系统构成，通过对全矿井各通风子系统相关点的风速、风量等相关参数进行分析解算，控制矿井主要通风机、局部通风机、风门、风窗等相关设备和设施，对矿井通风系统进行远程调控，达到按需供风，实现灾变时的风流调节及合理选择避灾路线。同时，还能对主要通风机、局部通风机、风门、风窗进行故障诊断，对矿井通风区域的风流实施远程调度与监控。此外，为一个工作面安装光纤测温系统，利用光纤传感技术，结合工业环网，对采空区进行分布 式温度监测，为工作面开采安全、自然发火预警提供关键数据。 无线AP覆盖。为解决同忻矿有线网口不足、移动办公效率低的问题，规划构建无线 AP覆盖。建成后，无线网络将覆盖地面各办公地点和室外工业广场等区域，为企业的移动办公提供支撑。同时，系统具备账号信息绑定、上网权限划分、优化带宽分配等功能，可对员工上网行为进行精准管控。 数据中心安全等级保护系统。数据中心安全等级保护系统为网络和数据安全管控的重要子模块。通过增加防火墙、新一代安全感知系统、上网行为管理、日志审计、数据审计、堡垒机、入侵防御、终端安全管理系统、终端引入引擎等软硬件设备，可对全矿井数据提供备份服务，对全矿井网络实现安全管控。同时，按照山西省能源局要求，对产量监控系统、视频监控系统、综合管理平台系统、智能工作面系统、程控电话系统、应急广播系统等进行网络安全等级备案及测评，并且最终取得备案证明，出具测评报告。 智能压风及制氮系统。智能压风及制氮系统主要建设两项内容。一是升级改造同忻矿二风井压风机系统、制氮机系统的智能化控制监控系统，解决目前两个系统的控制系统不能 正常使用的问题。二是建设二风井通风机、压风机、制氮机、瓦斯抽放系统的集中控制系统，解决各系统目前分散管理不能集中控制的问题。系统建成后，二风井智能化控制监控软件平台的数据和界面通过工业以太环网传输到同忻矿本部调度中心，实现远程监控，消除监控盲区。 瓦斯抽放管网监测监控系统。瓦斯抽放管网监测监控系统主要对同忻矿一抽放硐室、二抽放硐室、二盘区抽放硐室、二风井抽放泵站进行监测监控系统建设，可实现对以上硐室的管道参数、环境参数、设备工况参数、供水参数的实时监测，并可将数据远程上传至安全管控平台。 综合智能管控平台简介 平台建设内容涵盖当前国内智慧矿山平台的主流功能：智能矿山操作系统平台、生产设计协同平台、综合智能管控平台、生产调度管理系统、GIM时空“一张图”平台、安全生产协同管理系统、设备全生命周期管理系统、高精度地质模型可视化平台、智能矿山移动端智能管控平台、综合分析决策系统。 综合智能管控平台技术先进性 综合智能管控平台基于华夏天信自主研发的智慧矿山物联网开放平台(RED-IOTR)进行搭建。智慧矿山物联网开放平台集成应用GIM（GIS+BIM）时空一张图、工业物联网、云计算、大数据、人工智能、移动互联、虚拟化、网络通信等技术，对矿山信息化、自动化深度融合，能够完成矿山企业所有数据的精准实时采集、高可靠网络化传输、规范化集成融合、可视化展现和实时动态分析，可实现生产过程自动化、安全监控数字化、数据应用模型化、生产管理可视化、过程管控智能化，并实现对“人—机—环”的隐患、故障和危险源提前预知、预防和应急联动处置，使整个矿山具有自学习、分析和决策能力。 综合智能管控平台依托整体架构的智能设备及泛在感知层、传输层、智慧矿山操作系统层(RED-MOS)和智慧矿山应用层(RED-APP Store)以及应用微服务技术，实现前后端分离，前端一次性加载后进行实时渲染，与后端通信只有业务数据，支持主浏览器，系统全部应采用B/S结构，零插件。 先进指标阐述 GIM时空“一张图”平台。利用GIS+BIM技术，构建基于统一数据标准、以地理信 息为主线的矿井各类数据综合应用，实现协同“制图”、规范“管图”、整体“看图”、决策“用图”的管理模式。 实现“一张图”的二三维联动。基于统一空间数据库的二三维GIS联动，实现Web端 的二三维一体化，可以进行二维信息和三维真实场景对照，查看巷道空间关系。 实现全方位预警报警融合智能联动。基于大数据分析服务，建立系统预警、系统报警、管理预警、管理报警四种分类报警模型，覆盖安全、生产、机电、调度、通防等专业。通过对设备监测与预警报警模型进行融合，实现基于“一张图”的重大危险源预警报警联动。 实现各自动化子系统的集中管控。建立Web端综合自动化平台，基于B/S架构，实现各自动化子系统的集中管控。通过智能网关，将各类自动化数据集成融合，实现对大数据融合分析的数据支撑；利用可视化组态服务，实现数据接入、组态画面自由定制，基于Web浏览器及移动端实现便捷展示。 “移动端”智能巡检，实现井上下视频语音对讲。利用移动端APP实现设备、风险、隐患、三违的日常巡检。通过网络视频通话技术，与巡检人员进行点对点、点对多的视频语音通话，实现隐患、故障等远程排查及应急处理。 基于AI语音的智能调度。通过智能语音技术，实现人机交互；基于矿井真实三维采掘巷道，为调度人员提供集“人、机、环”为一体的日常调度、数据查询以及决策分析。 三维透明可视化矿山。采用高精度的实体建模，构建“采、掘、机、运、通、地测、防治水”等各个专业仿真模拟系统，通过真实数据接入与集成，实现全矿井三维仿真场景中的监测与管理。 液压支架跟机自动化及精准放煤技术。结合开采工艺，依据工作面顶板压力、倾角，液压支架姿态、采煤机运行状态等信息，自适应地将整个生产过程通过关键点划分为不同阶段，自动决策并控制液压支架中部跟机、斜切进刀、端头清浮煤、转载机自动推进等动作，实现了工作面自动连续生产。 采煤机自动化技术。按照示范刀所记录的工作参数、姿态参数、滚筒高度轨迹，进行智能化运算，形成记忆截割模板，并在自动截割过程中不断修正误差，实现自动调高、卧底、加速和减速等功能。 工作面视频监控技术。采用视觉沉浸技术，将人的视听感官延伸到工作面，通过在工作面安装摄像仪，实时跟踪采煤机附近的场景，自动完成视频跟机推送、视频拼接等功能，为工作面可视化远程监控提供“身临其境”的感受，指导远程生产。 远程集中控制技术。打造了一个“井下集控室”，通过操作台“一键启停”功能，完成远程操控工作面的相应设备。 模块化机房，实现数据云服务，能够按需为各类应用提供计算服务和弹性计算能力，形成统一的数据集成应用平台，对每天产生的大量业务数据进行全量统一存储，形成数据资产。将井下千兆环网网络连接升级为万兆网络设备间级联，千兆接入，提高数据传输速率，打通孤岛信息链路，从而实现信息化基础架构统一规划、设计和管理，最大化实现资源共享和利用，便于融合联动、预警分析及快速应急响应。 将采用UWB定位技术的高精度人员管理系统，该系统精度可达30cm，能与相关信息系统配合，实时监测作业地点人员与车辆情况。利用交通指挥设备，实现交通红绿灯、区间测速、闯灯抓拍和车载通讯、驾驶员身份识别等功能。同时，也满足与集团管理网互联互通，能实现信息的分级上报、远程查询和管理、系统数据交互及共享。 安全效益 建成了全矿井一体化的新型智能管控系统，大大提高了矿井安全生产管理效率，保障了矿井的安全高效生产；智能生产辅助系统无人值守与集控的应用，大幅减少了人员配备，实现了少人则安。 经济效益 智能化矿山建设在同忻煤矿得到了成功应用，提高了工作效率，降低了劳动成本，实现了减人提效，具有良好的经济效益。 管理效益 建立煤矿安全生产智能诊断模型、安全生产大数据分析模型、预警报警分析等，实现了矿井安全生产管理的协同调度、集中管控，为企业领导层正确决策提供科学依据，使矿井领导和管理部门能够及时、全面、准确地掌握情况，彻底改变了煤矿安全生产传统的管理模式。