2024年4月1日发(作者：)
神华宁煤集团金家渠智慧矿山建设
完成单位：神华宁夏煤业集团有限责任公司
中煤科工集团重庆研究院有限公司
煤炭科学技术研究院有限公司
宁夏世纪潮通信科技有限公司
1. 项目承担单位的基本情况
1.1 煤炭科学技术研究院有限责任公司基本情况
煤炭科学技术研究院有限公司是由煤炭科学研究总院（简称煤科总院）除位于朝阳区的划拨土地及房产外的全部经营性资产、专利成果、业务、资质和人员组建的公司制企业，煤科院隶属于煤炭科工集团，企业法定代表人：朱凤山，煤科院主要从事煤炭转化与加工利用、环境保护与节能工程、煤矿安全技术与装备、矿用产品检测检验、矿用油品、煤矿自动化与信息化等技术的研发和推广应用。煤科院总资产约25亿元，净资产14亿元，员工1200余人。2015年度营业总收入为 78085.6693万元，本次项目的项目负责人：吴文臻，曾多次在大型项目中担任项目经理职务。如神华神东煤炭分公司，伊泰煤炭集团、河南煤化工企业等。
1.2中煤科工集团重庆研究院有限公司基本情况
中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称“重庆研究院”），成立于1965年，现隶属于国务院国资委直接管理的中央企业——中国煤炭科工集团，总部位于重庆市高新区二郎科技园- 1 -
区，其它几个分部位于北碚区龙凤、安徽淮北、山西运城和新疆乌鲁木齐等地，重庆研究院下设十六个分院、所、公司等经济实体，主要从事瓦斯灾害防治、粉尘防治、火灾爆炸防治、应急救援、水害防治、民爆技术等安全专业技术研究，辐射石油、化工、钢铁、消防以及非煤矿山等领域的工业安全和环境保护技术的研究、产品开发制造及经营。企业法人邵军哈，本项目负责人钟华，2001年毕业于重庆大学学校计算机网络专业，本科学历，现任重庆研究院安装公司副总经理，2015年实现收入22.82亿，利润4.14亿。
1.3宁夏世纪潮通信科技有限公司基本情况
宁夏世纪潮通信科技有限公司成立于2007年2月7日，注册资金为500万元整，属股份制企业。是一家以通信行业为开端，并致力于信息领域多元化发展的高新技术企业。
2.
项目基本情况
2.1 项目背景及思路
金家渠煤矿是集团公司“ 十二五”计划的重点项目，矿井投产时在11采区、13采区各布置一个工作面， 同时有2个备用工作面，6个掘进工作面，矿井设计生产能力为4.0Mt/a。
在2014年集团公司提出了“数字矿山示范矿井”及“400万吨，500人”的建设愿景。
依据神华集团《建设神华数字矿山（井工矿）生产综合监控系统分级指导标准》，金家渠数字矿山建设为最高级A类矿。
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神华集团在数字化规划后又提出了智慧示范矿山建设的愿景和目标。为实现此目标神宁集团信息技术中心成立智慧矿山项目组，组织编制金家渠智慧矿山示范应用优化设计方案，并于2017年2月完成项目的招标，进入具体实施阶段。
2.2 项目总体目标
通过生产过程自动化、安全监控数字化、企业管理信息化与信息管理集约化，最终实现安全管理智慧化。
依托该理念，智慧矿山建设的目标以集中管控、应急联动、数据共享、移动互联、业务融合、智能化为基础，实现煤矿的最终目标→灾害防治+减员增效。
智慧矿山建设的目标
2.3 项目基础条件
本次金家渠矿智慧矿山示范应用项目吸收国内外成熟、先进- 3 -
的自动化技术，并进行应用创新，建设安全、高效、绿色、智能的世界一流矿山，实现企业生产经营管理数字化、智能化，并引领煤炭行业发展。一是本次建设所选机电设备均采用新技术、新装备、新工艺，满足金家渠智慧矿山建设的跨越式发展的需要，二是采用先进技术装备和软件系统，选用成熟可靠的技术，同时考虑完善的冗余和应急方案，并能保证数据级、设备级、模块级和链路级可靠运行。三是在符合当前通用标准的前提下，具备各种层次的不同类型接口，实现硬件与硬件、硬件与软件、软件与软件、服务程序与客户端程序的底层数据调用。且具备系统升级能力和扩展能力，满足系统架构的可扩展性、应用业务系统的可扩展性、应用新技术的可扩展性、满足业务规模的可扩展性。
2.4 项目主要内容及特点
2.4.1 项目主要内容
智慧矿山包括了矿山的各个方面，按照“智慧矿山联盟”的划分方法，可以将智慧矿山划分为三个方面，即智慧生产系统、职业健康与安全系统和技术与保障系统。
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智慧技术保障系统
生产执行计划管理
矿山地质综合信息管理
智能决策支持
实现对生产环境、人员实时监测
职业安全与健康系统
部署在集部署在局端
部署在矿端
智慧生产系统
对生产实时监测、控制
主要生产系统
部署在矿端
辅助生产系统
智慧矿山三层应用架构
智慧矿山应用架构在三层架构的基础上建设有两个平台，即基于生产系统和职业安全与健康系统建设的生产安全综合监控平台，基于智慧技术保障系统建设的技术保障平台。
（1）生产安全综合监控平台
生产安全综合监控系统数据传输由过程控制层通过子系统进行基础数据采集，经过数据中心的数据处理，将有效信息以组态方式展示在生产综合监控平台，将生产信息、预警报警信息等及时传达到客户端，实现远程控制、综合展示和应用。
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（2）技术保障平台
技术保障平台应是一体化的软件平台，能够实现对各子系统的数据的集成、共享与应用。技术保障平台主要为生产过程管理各子系统提供技术支撑，并支撑系统间的数据交换，也是相对较为复杂的部分。
2.4.2项目主要特点
智慧矿山的显著标志就是“无人”，基于泛在网、云计算、大数据、物联网、移动互联网、虚拟化、光纤通信等技术，实现无限感知、统一承载、集中管理、业务整合、高效决策功能；能够主动的感知、自动分析、并能够正确快速地处理的矿山系统。实现开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业，直到整座矿山的无人作业，即整个矿山的各个方面都在智慧机器人和智慧设备下操作完成。
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2.5 项目建设和完成情况、资金投放情况：
金家渠煤矿为打造高产高效的本质安全型智慧矿井，实现矿山生产管理的精细化、自动化、智能化和无人化，在2017年3月份开始实施智慧矿山建设，现阶段已完成安全监测（完成一、二、三期321万元的建设投资）、人员定位（完成127.09万元的建设投资）、调度通讯（完成一、二期建设投资184万元）、一卡通系统（完成一、二期建设投资182万元）的建设并已投入使用，本次金家渠煤矿智慧矿山建设内容分为四个标段：1.生产综合监控系统（837万元）、2.生产指挥中心显示及矿井智能视频系统（874万元）、3.数据中心系统及矿井网络(778万元）、4.无线通信及矿井应急广播（574.1238万元）
3. 项目实施需要解决的关键问题
（1）生产综合监控集成平台
生产综合监控集成平台的集成不仅仅是利用计算机技术将各子系统数据整合在一起，实现一些必要的控制，更重要的是要对综合数据进行分析、挖掘、整理，加工利用。对于煤矿综合自动化系统要求，功能强大且成熟稳定的组态软件的可靠性、稳定性、实时性、易操作性获得各行各业普遍认可，而其对具体安全管理预警以及对各种类型数据的整合、挖掘、分析、评估等综合分析执行性能要求，由于涉及业务交叉多变，信息处理复杂、数据流耦合度大等就显得力不从心，为此采用定制开发方式，在统- 7 -
一的框架平台下以大型组态软件结合自主开发的子系统接入模块、系统联动控制模块，作为综合自动化的软件平台。
（2）数据中心
为了减少信息系统日常维护管理并实现对系统进行统一规划，采用虚拟化技术，建设一套管理信息系统，统一管理日常办公人员的桌面、多媒体电教室学员机及各业务系统等。
（3）4G无线通信技术
矿用无线通信系统采用最先进的4G-LTE无线通信技术，可以实现更快的数据传输速率和更高的传输带宽，让用户获得全新的业务体验。本系统的本安型基站通过产生符合4G-LTE技术规范的无线信号，提供手机终端接入的无线接口，实现对手机终端信号的处理，提取出其中的业务数据，并通过符合802.3传输规范的网络接口接入工业环网，传递到系统网络设备，完成与其他业务终端或业务服务器数据交互和通信。
（4）智能视频系统
涉及井下各皮带运输机及绞车提升装置要害区域的智能视频监测监控系统，如何运用传感器、摄像头及视频分析器等软/硬件系统，实现皮带生产线管控区域人员闯入报警、皮带运输机堆煤、撕裂智能检测、轨道车场、井筒人员违章行为报警停机、运输皮带智能节能功能，也是此次项目建设的研究重点。
3.2 信息共享与集成
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自控平台系统业务集成互联互通，消除信息孤岛、应用孤岛若采用传统的数字化建设模型，各个系统间为了达到互联需求，将各自进行通讯，从而形成一个复杂度极大，无法进行统一管控的系统网络。
此控制平台基于实时数据库、关系数据库等，研究矿井设计、生产动态、现场多媒体等信息的融合技术与可视化技术，实现生产管理系统、安全管理系统、设备管理系统、绩效管理系统等集成以及与集团ERP 系统的互联互通，消除“信息孤岛”、“应用孤岛”。
4. 项目价值、优势和创新点
4.1 项目价值：
通过本项目的实施可实现集团公司提出的“400万吨，500人”的建设愿景。
4.2 项目创新点
实现开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业，直到整座矿山的无人作业，即整个矿山的各个方面都在智慧机器人和智慧设备下操作完成。
5．项目实际应用情况及效果分析
5.1 推广应用的经济、社会效益分析
神华宁煤通过金家渠智慧矿山项目建设，将大幅提高企业的经营管理水平，创造显著的经济效益，体现在以下几个方面：
提升领导决策的智能化支持能力。通过使用智能分析和数据- 9 -
挖掘等辅助决策工具，采用基于事件的动态触发，提高生产运营预测、预警、动态分析能力，提升决策科学性和快速响应。
提高各业务环节协同作业水平。利用企业生产营运平台，各部门能共享信息，协调决策，做到人员协同、流程协同、资源共享，提高工作效率和质量。
提高企业节能降耗水平。变能耗事后统计，为用能事前优化，过程中有效监控，合理启停产能装置，有效节能。
提高装置操作的智能化水平。利用物联网技术实现智能控制和巡检操作；通过实时优化、先进控制等技术应用，实现生产过程以效益最大化为目标的自动化。
提高企业安全管控能力。通过风险实施分级管控，使得安全管理工作有计划、有重点，降低重大事故发生概率，减少安全风险事故经济损失，为事故应急救援提供技术平台，为事故现场科学施救提供辅助决策依据，促进风险监管经济化、科学化、常态化。
创新企业管理模式。目标传导式绩效管理将领导层、管理层、执行层、操作层通过目标、考评、激励、成长四条线、一体化有机结合，转变管理观念，创新管理思维，通过自动考评及同一层面的对比评测，激发员工的工作积极性，自动和主动推进管理提升，为企业加强绩效管理、提升竞争力提供新的参照模式，为企业实现效能可控、和谐共赢开辟了一条新的思路。
5.2 效果分析：
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神华宁煤金家渠煤矿智慧矿山建设取得成功后，必将在煤炭行业起到积极的示范作用，形成具有自主知识产权的系列科技成果及智能矿山标准草案，为同行业企业智能矿山建设提供参考样本和模版，更好的促进整个煤炭行业智能矿山转型升级进程，产生良好的社会规模效益。_
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