一、“云控礦山”技術(shù)
1.技術(shù)背景
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦管理的新方法、新技術(shù)、新工藝也不斷提出,礦山信息化、智能化程度也逐步提高，因此，利用移動互聯(lián)網(wǎng)、云存儲云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器人等技術(shù)來改造提升煤礦管理，實現(xiàn)礦山的高效智能可靠管理成為必然趨勢。
從2015年開始，某礦業(yè)公司自主研發(fā)和創(chuàng)建了“移動互聯(lián)網(wǎng)+煤礦管理”系統(tǒng)和“煤礦云”平臺，全員通過智能手機(jī)等移動終端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程移動智能管理和控制煤礦，打造了“云控礦山”。
2.“云控礦山”概念
什么是“云控礦山”，顧名思義，就是通過礦井物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、煤礦云、礦井機(jī)器人、數(shù)字礦工、井上下智能手機(jī)等移動智能系統(tǒng)，實現(xiàn)全礦全體員工都拿手機(jī)隨時隨地、遠(yuǎn)程移動、高效快捷、實時動態(tài)、真實直觀、全面精準(zhǔn)、全員全過程地管理煤礦。它具有系統(tǒng)集成化、信息共享化、礦工數(shù)字化、操控移動化、運行智能化、管理全員化、特崗機(jī)器人化、風(fēng)險預(yù)警化、局部無人化、礦井少人化等十化特點。
3.“云控礦山”系統(tǒng)
該系統(tǒng)涵蓋了煤礦日常管理的80%內(nèi)容，使煤礦管理進(jìn)入了全員全面、遠(yuǎn)程移動、智能云控管理新時代，達(dá)到“一機(jī)在手，漫游全球，礦井管理，盡在掌中”的效果。實現(xiàn)了煤礦全員拿著手機(jī)管控煤礦，提高煤礦管理效率，降低了成本，并大幅度地減少現(xiàn)場作業(yè)人員，提升了礦井安全度，將煤礦傳統(tǒng)的管理方式進(jìn)行改變與升級。
4.系統(tǒng)主要特點
（1）將煤礦傳統(tǒng)的少數(shù)人單一管理，提升為全員全面參與管理。真正實現(xiàn)了人人都是通風(fēng)員、安監(jiān)員、瓦檢員、監(jiān)控員等；
（2）將煤礦傳統(tǒng)的傳遞滯后式管理，提升為直通即時式管理。可以隨時隨地直接掌控現(xiàn)場實時動態(tài)情況，不再擔(dān)心有任何重要信息、時效信息被滯后、更改或錯過；
（3）將煤礦傳統(tǒng)的現(xiàn)場直面管理，提升為隨時隨地猶如身臨其境遠(yuǎn)程云控管理。能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守、集中控制和遠(yuǎn)程移動控制；
（4）將煤礦傳統(tǒng)的人工管理，提升為智能管理。通過云儲存云計算可以建立大數(shù)據(jù)智能管控中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程移動智能控制，打造智能“云控礦山”，實現(xiàn)建設(shè)安全高效的新型現(xiàn)代化煤礦。
（5）將煤礦傳統(tǒng)分散的、各自獨立的安全生產(chǎn)等管理系統(tǒng)，高度融合到一個管理平臺上，解決了傳統(tǒng)的系統(tǒng)過于分散和單一，各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)相對獨立，不能夠進(jìn)行互融互通，并且使用受到局限。解決了煤礦原設(shè)置系統(tǒng)只是在局部固定地點簡單的對于信息進(jìn)行基礎(chǔ)的采集與存儲管理，只有個別人掌握，缺乏移動性、精準(zhǔn)性、及時性、全面性和智能性，其他大多數(shù)員工根本不掌握安全生產(chǎn)動態(tài)信息，更無法參與管理的不足。
二、主要模塊介紹
“云控礦山”系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用規(guī)劃為四個階段：第一階段“移動互聯(lián)網(wǎng)+煤礦管理”階段；第二階段“移動互聯(lián)網(wǎng)+煤礦云”階段；第三階段“物聯(lián)網(wǎng)+人工智能”階段；第四階段“智慧云控礦山”階段。經(jīng)過三年多的優(yōu)化和完善，目前已步入了第三階段，即：3.0時代。主要是將礦井各種安全生產(chǎn)信息集中采集處理，利用移動互聯(lián)網(wǎng)和云儲存云計算大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)，通過自主開發(fā)的手機(jī)APP，在智能手機(jī)等移動終端上實時顯示，使井下現(xiàn)場與井上下人員直接實時動態(tài)對接，并通過4G網(wǎng)絡(luò)將人工智能技術(shù)應(yīng)用于井下，對礦井進(jìn)行安全生產(chǎn)管理。
目前，該系統(tǒng)已開發(fā)應(yīng)用了8大類46個模塊，即：“8+46”移動云控管理平臺。每個員工都有獨立賬號和密碼，都可以隨時隨地登錄系統(tǒng)，實時查看和控制礦井各種運行狀況，并且全礦每個員工都可以互聯(lián)互通，及時交流信息，共同解決問題。
1.“視頻監(jiān)控”模塊
采集了井上下主要地點實時影像，上傳到網(wǎng)絡(luò)。所有人員通過手機(jī)視頻時時監(jiān)控重要場所的情況，了解安全生產(chǎn)狀況和在崗員工工作狀態(tài)，便于管理人員發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，解決了傳統(tǒng)傳遞式工作模式，信息達(dá)到精準(zhǔn)即時。
2.“礦壓監(jiān)控”模塊
采集綜采工作面液壓支架的在線壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)，在手機(jī)上實時顯示液壓支架支撐力的變化，從而反映頂板礦壓的變化，當(dāng)出現(xiàn)壓力超限即可推送報警，同時進(jìn)行大數(shù)據(jù)積累，經(jīng)過計算分析，能夠判斷礦壓規(guī)律，提前預(yù)測預(yù)報周期來壓。
3.“安全監(jiān)控”和“束管監(jiān)控”模塊
采集了礦井現(xiàn)有的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，采空區(qū)里面的氣體含量變化，上傳到所有人員的手機(jī)上，全員實時掌握井下各種氣體濃度、通風(fēng)數(shù)據(jù)、主扇和局扇開停、風(fēng)門的開閉等信息，當(dāng)出現(xiàn)異常，即時推送報警提醒。解決了過去只有當(dāng)班監(jiān)控員等少數(shù)人才掌握監(jiān)控信息的弊端，全員監(jiān)控，實現(xiàn)了人人都是監(jiān)控員、瓦檢員。
4.“工作面管理”模塊
將綜采工作面動態(tài)示意圖實時上傳，通過手機(jī)終端能夠隨時隨地掌握采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)、順槽皮帶等設(shè)備運行情況、電壓、電流實時數(shù)值和乳化泵、清水泵等壓力參數(shù)，并對設(shè)備運行歷史曲線、操作運行記錄等內(nèi)容進(jìn)行大數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計、整理。
5.“遠(yuǎn)程指揮”和“實景上傳”模塊
通過移動視頻攝像實現(xiàn)現(xiàn)場管理的遠(yuǎn)程操控。使專家、領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員不在現(xiàn)場也可以通過手機(jī)終端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程移動指揮，實時掌握現(xiàn)場情況。廠家技術(shù)人員也可隨時隨地對設(shè)備檢修實現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)，遠(yuǎn)程維護(hù)。
6.“供電監(jiān)控”模塊
具有實時監(jiān)控、報警、事故記憶與故障錄波、整定值管理、電度計量、控制操作等功能，全員能夠通過手機(jī)遠(yuǎn)程移動實時掌握井下供電情況，開關(guān)狀態(tài)，電流變化曲線；集實時監(jiān)控和運行分析為一體，可以實現(xiàn)地面遠(yuǎn)程控制，無人值守。
7.“壓風(fēng)監(jiān)控”和“排水監(jiān)控”模塊
采集壓風(fēng)機(jī)和中央水泵各種運行參數(shù)，上傳手機(jī)實時顯示，并可以控制管路，啟動或停止壓風(fēng)機(jī)和水泵等，實現(xiàn)遠(yuǎn)程集控，無人值守。
“主扇監(jiān)控”模塊可以全員在手機(jī)上時時了解主扇各種性能參數(shù)，同時具備遠(yuǎn)程一鍵啟停風(fēng)機(jī)功能，可以實現(xiàn)無人值守。
8.“皮帶集控”模塊
對皮帶電壓、電流、軸承溫度、定子溫度等運行相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)了主要設(shè)備遠(yuǎn)程控制功能；安設(shè)了煤倉煤位傳感器與皮帶集控實現(xiàn)連鎖，一旦煤倉滿倉通過皮帶集控實現(xiàn)關(guān)聯(lián)皮帶的自動閉鎖，保證了皮帶安全運行。
9.“入井車輛管理”模塊
實現(xiàn)了輔助運輸?shù)闹悄芄芾?。所有輔助運輸車輛每月都要進(jìn)行兩次集中全面檢查，由安檢科、機(jī)電科、膠輪車隊等部門進(jìn)行聯(lián)合檢查，對查出問題車輛信息錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動識別不合格車輛，并禁止其入井，直至整改合格銷號后方可入井，切實保障了輔助運輸?shù)陌踩?
10.“安全風(fēng)險管控”模塊
將全礦安全風(fēng)險的分類、地點、等級、跟蹤管控、管控措施、管控人員、風(fēng)險分析、評估等實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)上，便于全礦員工實時掌握礦井安全風(fēng)險管控現(xiàn)狀。
11.“三違曝光”和“隱患排查治理”模塊
對“三違”處罰情況、隱患排查治理情況及時在井口房、聯(lián)建樓工業(yè)視頻及手機(jī)終端進(jìn)行通報公示，員工家屬可以通過瀏覽手機(jī)平臺及時了解員工違章情況，發(fā)揮親情管理作用，使員工家屬也參與到對違章人員的安全監(jiān)督中，同時，對于已整改隱患由責(zé)任部門通過信息平臺提出驗收申請，經(jīng)驗收合格后給予銷號，通過系統(tǒng)的應(yīng)用，減少了環(huán)節(jié)，提高了效率，實現(xiàn)了隱患跟蹤到位，整改到位。
12.“工資、工分管理”模塊
將員工工分、工資、分配辦法等及時上傳到平臺，使員工能隨時清楚了解自己的工分、工資等信息，真正實現(xiàn)“三公開、四上網(wǎng)”，全員可以隨時查看和監(jiān)督。
13.“班前學(xué)習(xí)”和“培訓(xùn)考試”模塊
每個員工利用手機(jī)選擇相應(yīng)工種自主學(xué)習(xí)、參加培訓(xùn)考試，每天班前必須用手機(jī)隨機(jī)選十道題進(jìn)行答卷，交卷后，系統(tǒng)自動判分，并上傳到班組平臺上顯示，自動與工分掛鉤，不答題或不及格將自動扣罰工分。模塊中設(shè)有所有工種培訓(xùn)資料和模擬試題，員工可自主訓(xùn)練、錯題練習(xí)、隨機(jī)練習(xí)、模擬考試等，豐富了員工培訓(xùn)手段，提高了員工學(xué)習(xí)效率。
14.“出勤管理”模塊
可以用手機(jī)查詢員工出勤、上下班和升入井時間、遲到早退等情況及實時顯示人員定位信息?？梢宰詣訉崟r統(tǒng)計當(dāng)前井下作業(yè)人數(shù)，顯示動態(tài)井下人數(shù)變化曲線，到達(dá)隨時精準(zhǔn)管控入井人數(shù)。
15.“視頻教學(xué)”和“電子圖書”模塊
將各個專業(yè)多媒體教學(xué)資料、技術(shù)資料、工具類書籍等上傳至平臺，員工通過手機(jī)客戶端即可隨時隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)培訓(xùn)，為員工讀書學(xué)習(xí)、查找資料提供方便。
16.“材料管理”和“設(shè)備管理”模塊
可通過手機(jī)查詢到全部材料設(shè)備庫存和出入庫情況。可對大型設(shè)備進(jìn)行全壽命管理，實時顯示設(shè)備性能參數(shù)、使用地點、目前狀況、保養(yǎng)維護(hù)大修情況。
17.“班組建設(shè)”模塊
各隊組根據(jù)自身實際特點，在“移動互聯(lián)網(wǎng)+煤礦管理”系統(tǒng)上建立了自己的“班組建設(shè)”管理平臺，將班組的全部管理內(nèi)容上傳儲存到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理、移動化管理、全員化管理，實現(xiàn)“三公開、四上網(wǎng)”。
18.“收付款管理”模塊
實現(xiàn)了員工在礦內(nèi)使用“電子貨幣”。為了提高員工的福利待遇，同時為員工解決購買生活用品不便的難題，礦每月給員工存入1000元電子貨幣，員工每人有獨立的二維碼，通過手機(jī)掃碼可在食堂用餐或在超市購買東西，超市實現(xiàn)定制化服務(wù)，極大地方便了員工的生活，同時為員工解除了后顧之憂。
19.“礦內(nèi)新聞”和“電視臺”模塊
使員工及時掌握我礦企業(yè)理念、發(fā)展方向、礦內(nèi)重大事件、活動開展情況，并對生產(chǎn)建設(shè)過程中涌現(xiàn)出的模范人物、好人好事進(jìn)行宣傳報道，弘揚正能量，鼓舞員工士氣，增強企業(yè)凝聚力與向心力。
20.“數(shù)字礦工”和“礦井AI機(jī)器人”模塊
目前，這兩個模塊已經(jīng)接入“云控平臺”系統(tǒng)，第一批“全息數(shù)字礦工”已經(jīng)上崗。
（1）“數(shù)字礦工”模塊實現(xiàn)了“數(shù)字礦工”之間與調(diào)度控制中心之間的實時互通，進(jìn)一步提升了礦井安全保障程度。它融合4G、WiFi、精確定位、視頻監(jiān)控、調(diào)度廣播、安全監(jiān)測及礦山井下照明系統(tǒng)。將井下作業(yè)人員通常用的通信、定位、巡查、傳感、調(diào)度、工作及周圍視頻照片高度集成，實現(xiàn)“人機(jī)一體化”，讓每一個礦工都納入云控礦山信息平臺中，形成“移動監(jiān)控網(wǎng)”從基本上消除了監(jiān)測盲區(qū)，實現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員身邊重要信息移動互聯(lián)互通，打造了煤礦“單兵作戰(zhàn)”系統(tǒng)，提高了信息傳遞、安全管控的現(xiàn)代化水平，極大的提高了礦工應(yīng)急反應(yīng)能力、工作能力和安全生產(chǎn)管理效率。
（2）“礦井AI機(jī)器人”能夠視覺智能識別、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析、精準(zhǔn)導(dǎo)航定位、智能避障、自動本安充電、自動標(biāo)定、場景記憶、增強現(xiàn)實、危險預(yù)警、安全聯(lián)動、熱成像等，代替人在危險區(qū)域作業(yè)。通過搭載到已建立的“云控礦山”系統(tǒng)，實現(xiàn)了皮帶機(jī)巡檢、井筒安全智能巡檢、巷道巡檢、工作面監(jiān)測、通風(fēng)檢測、危險氣體監(jiān)測、入井檢身等工作目標(biāo)區(qū)域及設(shè)備24小時不間斷監(jiān)測，代替了工人在危險區(qū)域作業(yè)，保障了安全生產(chǎn)，實現(xiàn)了管理變革和創(chuàng)新。
三、應(yīng)用效果
近年來，該煤業(yè)公司通過創(chuàng)建“1573”管理模式，打造智能“云控礦山”，實施創(chuàng)新驅(qū)動，使礦井實際原煤產(chǎn)量比原設(shè)計能力翻了一番，國家將礦井由原設(shè)計能力240萬噸/年核增為450萬噸/年；實際全員工效比原設(shè)計提高7倍；實際原煤完全成本比計劃降低一倍，實現(xiàn)“用人少、效率高、安全好、效益大”的目標(biāo)，被命名為國家一級安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化礦井和特級安全高效礦井。投產(chǎn)兩年，就收回企業(yè)建設(shè)投資，并實現(xiàn)資產(chǎn)增值保值，成為當(dāng)?shù)丶{稅大戶和集團(tuán)效益大礦。
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