神华集团数字矿山建设研究.pdf

第 3期 2 0 1 2年 3月 工矿 自 动化 I ndus t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n NO ． 3 M a r ．2 O l 2 ◆ ◆ i分析 研 究 _ ⋯ ◆ ⋯ 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 2 0 3 0 0 1 1 0 4 DOI C NKI 3 2 1 6 2 7 ／ T P ． 2 0 1 2 0 3 0 7 ． 1 6 3 5 ． 0 0 4 神华集团数字矿山建设研究 韩建国 ， 杨汉宏 ， 王继生 ， 张安 ， 潘涛 1 ． 神华集团有限责任公司 ， 北京 1 0 0 0 0 9 ； 2 ． 神华和利时信息技术有限公 司， 北京 1 0 0 0 0 9 摘 要 探 讨 了数 字矿 山的 内涵及 特征 、 神 华 集 团建设 数 字矿 山 的意义及 目标 ， 得 出结论 数 字矿 山以面 向 矿 山业务 为依托 ， 以数 据互 联 互通 为原 则 ， 以信 息的整 合 、 利 用 为核 心 ， 以矿 山生 产过 程 自动 化 为基 础 ， 以统 一 的传 输 网络 平 台为框 架 ， 以 统一 的软件 平 台为 手段 ， 以绿 色开 采技 术 、 装备 技 术 、 信 息技 术 为 支撑 ， 以标 准 体 系为保 障 ， 其建 设 目标 为“ 安 全 、 绿 色、 智 能 、 高效” 。 关键 词 数 字 矿 山 ；煤炭 生产 ； 信 息 化 ；自动化 中图分 类号 TD 6 7 2 文献 标识 码 A 网络 出版时 间 2 0 1 2 0 3 0 7 1 6 3 5 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 O 1 2 0 3 0 7 ． 1 6 3 5 ． 0 0 4 ． h t ml Re s e a r c h o f Co n s t r uc t i o n o f Di g i t a l M i n e o f She n hu a Gr o u p HAN J i a n g u o 2． She n hua ， YANG Ha n h o n g ， W ANG J i s h e n g 。 ， ZHANG An ， PAN Ta o 1 ． S h e n h u a Gr o u p Co ． ， L t d． ，Be i j i n g 1 0 0 0 0 9 ，Ch i n a ． Ho l l y s y s I n f o r ma t i o n Te c h n o l o g y Co． ， Lt d ． ，B e i j i n g 1 0 0 0 0 9，Ch i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r d i s c u s s e d d e f i n i t i o n a n d f e a t u r e s o f d i g i t a l mi n e a n d s i g n i f i c a n c e a n d o b j e c t i v e s o f She n hu a Gr o up t o bui l d di gi t a l mi ne ，a nd g o t c o nc l u s i on sdi gi t a l mi n e r e l i e s o n mi ne bu s i ne s s ，t a ke s d a t a i nt e r op e r a bi l i t y a s pr i n c i p l e， i nt e gr a t i o n a nd a pp l i c a t i o n o f i nf o r m a t i o n a s c o r e， a ut oma t i o n of m i ne pr o du c t i o n pr o c e s s a s b a s i s，un i f i e d t r a ns p o r t ne t wor k pl a t f o r m a s f r a me wor k，un i f i e d s of t wa r e pl a t f o r m a s me a ns ，t e c hn ol og i e s o f g r e e n e x pl o i t a t i o n，e q ui p m e nt a nd i nf o r ma t i o n a s s up po r t ，s t a nd a r d s y s t e m a s g u a r a n t e e ，a n d” s a f e t y ，g r e e n，i n t e l l i g e n c e a n d h i g h e f f i c i e n t ”a s o b j e c t i v e s ． Ke y wo r d s d i g i t a l m i n e，c o a l pr od uc t i o n，i n f o r ma t i z a t i o n，a ut o m a t i on 0 引 言 煤 炭 是 我 国 的重 要 能 源 ， 在 我 国能 源 生 产结 构 中的 占 比为 7 4 ． 2 9 ， 在 我 国 能 源 消 费 结 构 中 的 占 比为 7 1 ． 2 6 l 1 ] 。如何 在 2 1 世 纪 运 用 信 息技 术 、 数 字 技术 保 障煤炭 资 源 的安 全 、 高 效 、 可持 续 开 采 ， 对 保障国家能源安全 、 促进经济平稳较快发展具有 十 分 重要 的意义 。神 华 集 团有 限 责任 公 司 以 下 简称 神 华集 团 作为 国 内规模 最大 、 现代 化 程度 最高 的煤 炭 企 业 和世 界上 最 大 的煤 炭 经销 商 ， 为 了响 应 国家 煤炭安全生产的产业政策要求 ， 顺应煤炭生产从 自 动化向信息化和智能化过渡的趋势 ， 保持行业竞争 优势 ， 引 领煤炭 行业 发展 ， 在建 设具 有 国际领先 的一 流能 源企 业过 程 中 ， 于 2 0 1 1 0 5 启 动 了数 字矿 山科 技创新项 目。该项 目共分为 5个研究课题 数字矿 山规划研究 ， 一体化平台开发 ， 示范矿井建设 ， 中央 集 中区域 控制 系统 研 究 以及新 技 术 、 新 产 品研 发 工 作 。本 文 在规划 研 究 的 基础 上 ， 探 讨 了数 字矿 山的 内涵及 特 征 、 神 华集 团建设 数字 矿 山的意义 及 目标 。 收稿 日期 2 O 1 2 0 1 一O 5 基金项 目 神华集 团科技创新项 目 s xI ； 国家高技术研究发展计划 8 6 3计划 项 目 2 0 1 2 AA0 6 2 8 0 0 作者简介 韩建 国 1 9 5 8 一 ， 男 ， 黑龙江五常人 ， 高级工程师 ， 一直从事科技创新、 信息化 和企业管理工作 。Ema i l p a n t a o s h e n h u a ． c c 1 2 工矿 自动 化 2 0 1 2年 3月 1数字 矿 山内涵及 特征 数字矿 山也被称为智能矿山， 目前还没有一个 准确定义凹 ] 。笔者认为， 数字矿 山的研究、 建设要 立 足于现 有科 技水 平 ， 并 随 着科 学 技 术 的发 展 和 应 用不断丰富其 内容 ， 是一个 开放 的、 不 断完 善的过 程 。基 于神华集 团建 设数 字 矿 山 的 现状 ， 给 出数 字 矿山定义 数字矿山是 吸收成熟 、 先进 的信息技术 ， 并进行应用创新 ， 在统一的时空框架下 ， 对矿山资源 勘探 、 规划建设 、 安全生产 、 经营管理和决策等全过 程 进行 数 字 化 的 表 达 ， 并 对 相 关 属 性 进 行 加 工 、 处 理、 利用 ， 实现信息的集成 和共享， 实现矿 山生产管 控一 体化 ， 建 设 “ 安 全 、 绿 色 、 智 能 、 高效 ” 的 现 代 化 矿 山 。 数字矿 山具 有如 下特征 1 数字 矿 山 建立 在 统 一 的时 空 框 架下 ， 以面 向矿山业务为依托， 以数据互联互通为原则 ， 以信息 的整 合 、 利 用为 核心 。 2 数字 矿 山 以 矿 山生 产 过 程 自动 化 为 基础 ， 以煤 矿井下 少人 或无 人 作 业 为根 本 ， 从 而 落 实 煤矿 井 下“ 无人 则安 ” 的安 全理念 ， 实现 矿 山的安全 生产 。 3 数 字 矿 山是 以 统 一 的传 输 网 络 平 台 为 骨 架 ， 以统一 的软 件平 台 自动 化 操 控平 台 ， 生 产 执 行 平台 为手段 ， 以绿色开采技术、 装备技术、 信息技术 为支撑， 以标准体系为保障， 以“ 安全、 绿色、 智能 、 高 效” 为建设 目标的现代化矿山。 4 从研 究 范 围 上讲 ， 数 字 矿 山包 括 矿 山 资 源 勘探 、 建设 规划 、 生产 运营 、 环境保 护 、 土地 复垦等 全 寿命 周期 ； 从 核 心 功 能 上 讲 ， 数 字 矿 山覆 盖 生 产计 划 、 指 挥调 度 、 灾 害预 防 、 事 故抢 险 、 经 营决策 等生 产 管理过 程 。 5 数字矿 山是 管控 一体 化 的矿 山 。数字 矿 山 以矿 山 的 自动化 和 信 息 化为 基 础 ， 而 自动化 与 信 息 化之间是相互联系、 相互作用的， 管理与控制之间存 在着信息的交互和共享。实现管控一体化可以大大 提升管理和作业效率 。 6 数 字 矿 山应 用 系 统 的人 机 界 面 应 该 是 友 好 、 丰富 多彩 和易于 使用 的 ， 系统 界面 的展示 方式 将 包括 但不 限于 三维立 体化 方式 。数字 矿 山应 用 系统 支持 P DA、 手机和移动手持终端等多种终端设 备， 甚至采用 i P a d化菜单界面和使用风格等 。 7 数字 矿 山应用 系统应 该 是智 能 的 。数 字 矿 山将应用 多 种 人 工 智 能 技 术 ， 如 智 能 挖 掘 、 知 识 发 现 、 专家系统等。 8 在数 字 化 的 矿 山开 采 条 件 下 ， 煤 炭 的生 产 应 该采用 资源 节约 型 、 环境 友好 型 的生产方 式 。 9 矿 山数 字 化 是一 个 系统 的 、 动 态 的持 续 过 程 。 2神华 集 团建 设数 字矿 山的意 义 1 建设数字矿山是落实科学发展观、 走新型 工业 化道 路 的必 然要求 以信息化带动工业化 ， 以工业化促进信息化 ， 走 出一条科技含量高 、 经济效益好 、 资源消耗低、 环境 污染 少 、 人 力资源 优 势 得 到充 分 发 挥 的新 型 工业 化 道路 ， 这是 我 国工业化 和现 代化 的战略 选择 。 当前 我 国煤 炭 生 产存 在 着 资源 保 障程 度 低 ， 采 出率 和利 用率低 ， 资 源 开 发与 生 态 环境 恶 化 矛 盾 十 分突出等问题 ， 使可持续发展面临重大挑战。建设 数字矿山， 探索低投入 、 高产出、 低消耗 、 少排放、 能 循环 、 可持 续发展 的煤 炭生 产方式 ， 是落 实科 学发展 观、 走新型工业化道路的必然要求 。 2 建设 数字矿 山是 争创世 界一 流 的睿智选 择 目前 经 济全 球 化深 入 发展 ， 我 国经 济持 续 高速 增长 。这是 一个 需要 大企业 而且产 生 了大企业 的时 代， 更是需要世界一流企业的时代 。要建成世界一 流企 业 ， 就必须领 先全 球科 技 。当前 ， 煤 炭行 业 面临 高速发展的历史机遇 ， 神华集团应抓住机遇 ， 坚持 内 涵发 展与 外延发 展 并 重 ， 积极 推进 煤 矿 技 术 、 安 全 、 管理 、 创新 、 社会 责任 、 环保 的全 面进 步 ， 成为 行业 中 最强 大 、 最 有效率 的企 业 ， 成 为行业 规则 的领 跑者 和 标准 、 规 则 的制 定 者 ， 引领 行 业 发展 。因此 ， 神 华集 团建设 数 字矿 山是争创 世界 一流 的睿智 选择 。 3 建设 数字矿 山是建 设“ 五 型企业 ” 的有 力保 障 神华 集 团作 为 中国乃 至全 球 最 大 的煤 炭 生产 、 销售 商 ， 始 终坚 持 高起 点 、 高 技 术 、 高质 量 、 高 效 率 、 高效益的方针 ， 建设数字矿山是实现本质安全型 、 质 量效益型 、 科技创新型、 资源节约型与和谐发展型企 业的有力保障。 4 建设数字矿 山是提升企业核心竞争力 的重 要举 措 企业 的核心 能力 是指企 业获取 、 配 置资 源 ， 形 成 并保持竞争优势的能力。核心能力是以知识和技术 为基础的综合能力 ， 是企业赖 以生存 和稳定发展的 根基 ， 主要 通过企 业 的产 品 、 服务 而体现 出来 。但从 根 本上来 说 ， 企 业 的实 力 在 于支 撑 产 品 的核 心 技 术 能力。企业核心竞争能力包括研究 和开发能力、 创 2 0 1 2年 第 3期 韩 建 国等 神 华 集 团数 字矿 山建设研 究 1 3 新 能力 、 将 技术 和 发 明成 果 转 化 为 产 品 或 现 实 生产 力的能力 、 组织协调各生产要素并进行有效 生产的 能力 以及 应变 能力 。 当前 ， 国际上企业问的竞争主要是在决定其全 球领导地位的核心能力方面展开 。建设数字矿 山是 促进物流 、 信息流 、 资金流 的快速高效运转 ， 促进制 度、 流程 、 管理 、 机制 、 工艺等方面的创新 ， 推动产业 升级 ， 全 面提 升核 心竞 争力 的重 要举 措 。 3神 华 集 团数字 矿 山的建 设 目标 神华 集 团数字 矿 山的建 设 目标是 配合 神华 集 团 建 设世 界 一流煤 矿 的需 要 ， 实 现 煤 矿 生 产 和 运行 的 “ 安全 、 绿 色 、 智 能 、 高效 ” 。 1 数字矿山必须是安全的 安全 是生 产 的前提 条件 ， 没 有安 全就 无法 生产 。 建设 数字 矿 山的一 个重 要 目的就 是为 了使 煤炭 生产 更安 全 ， 即在 煤炭 生 产 活 动 中 ， 通 过人 、 机 、 物 料 、 环 境 、 方 法 的和谐 运 作 ， 使 煤炭 生产 过程 中潜 在 的各种 事故 风险 和伤 害 因 素始 终 处 于 有 效 监 测 和 控 制 状 态， 切实保护劳动者 的生命安全和身体健康 。也就 是说 ， 通过建设数字矿山使煤炭生产过程在符合安 全要 求 的物质 条件 和工 作 秩 序 下 进 行 ， 防 止 人 身 伤 亡 、 财 产损 失等 生 产 事 故 ， 消 除 或 控制 危 险 、 有 害 因 素， 保障劳动者的安全 、 健康 ， 使设备免受损坏 、 环境 免受破 坏 。 数字 矿 山通 过水 文 地 质 在线 监 测 、 矿 压 微 震 在 线监测 、 顶板／ 离层在线监测 、 束管监测、 三维勘探等 新 技术 的应用 ， 使 影 响矿 井 安 全 的各 种 危 险 源 可 以 实时感 知 和提前 预 测 ， 实现 了安 全 监 控 智 能 化 和安 全状 况预 警化 ， 将 生产 事故 由事 后 分 析 转 为 事前 防 控 ； 通过对设备进行实时在线监测分析， 采取预知性 维修策略 ， 避免重大机电事故 的发生 ； 通过高清工业 电视 系统 可从 多角 度 、 全 方位 地 实时 展现井 下 情况 ； 通过精确车辆和人员定位以及 调度通信 、 矿井广播 系统建 设 ， 确保 下井 人员 与地 面 的实 时 、 有 效联 系和 准确定 位 ； 通过 大量 使用 自动化设 备 和机器 人 ， 并采 用 遥测 、 遥 控等 手 段 ， 做 到 井 下 无 人 或少 人 值 守 ， 减 少 人员 伤 亡概率 。 2 数字矿山必须是绿色的 绿 色 是环保 的代 名词 。建设数 字 矿 山要 求 矿 山 开 采不 损 害环 境 ， 不 以牺 牲 环境 为 代 价 。数 字矿 山 把环保要求纳入到煤炭生产 、 流通和消费的全过程。 数字矿山通过在勘探 、 规划、 开采 、 洗选 、 运输等 过 程 中 的不断 创新 ， 减 少对 环 境 的破 坏 和 影 响 。在 可能 的情 况下 ， 未来 数 字 矿 山 的 开采 将 占用更 少 的 土地 ， 减 少对环 境 的 实 际影 响 ； 在 矿 山开采 的 同时 ， 注重土地复垦 。广泛推行清洁生产 ， 采用节能降耗 技术 ， 防范和应对污染事故 ， 构建低消耗、 少污染 的 现代生产 体系。通过对 综采、 掘进 、 通风 、 运 输、 供 电、 供排水等系统进行 自动化控制和智能联动 ， 提高 采掘效率和开采率 ， 加强资源综合利用 ， 以构建和谐 有序 、 良性互 动 的 内外 发 展 环 境 为 目标 ， 实 现 低 消 耗 、 少排 放 ， 能 循环 、 可持 续 ， 资源节 约 、 环 境友好 ， 形 成 与生态 环境 相互 依存 、 和谐 共处 的 良好 发展 局面 。 3 数 字矿 山必须 是智 能 的 数字矿山将能对感知、 采集到的信息进行分析、 归纳 、 比较和判 断 ， 并做 出相应 的决 策来 实现 管理和 控制 ； 将减少人们的手工操作 ， 给煤炭的生产带来便 利 和舒适 。 数 字 矿 山将 通 过 个 性 化 的客 户 终 端 设 备 的使 用 ， 使信息随时处 于掌控之 中； 通过真三维展示技 术 ， 更加 逼真 地显 示井下 情况 ； 通过 商务 智能 B I 和 数据挖掘技术 、 知识发现技术和专家系统 ， 使管理者 对各 项关 键指 标 了如 指 掌 ， 如 同 坐在 管 理 驾 驶舱 中 一 样 运筹 帷 幄 。 4 数 字矿 山必须 是 高效 的 高效 意味 着在 开采一 定数 量和 质量 的煤炭 时所 耗费的资源最少。建设数字矿 山是为了提高矿山生 产 和运行 的效 率和 效益 ， 因此 必须体 现高 效性 。 数字矿山通过条码 、 传感器 、 RF I D等 自动采集 数据 ； 通 过集成 和共 享技 术减 少数据 的重 复录入 ， 并 对数 据进 行实 时加 工 、 处 理 和利用 ； 通过 大量使 用 自 动化设备和 自动控制技术 ， 使生产效率大幅提高； 通 过提高设备的可靠性 ， 采取预防性、 预知性维修 ， 提 高设备综合性能 O E E ； 通过系统之间的横向互联 和纵向互通， 实现管控一体化 ， 从而大大提升管理和 作业 的效 率 。 4结语 神华 集 团数 字矿 山的规 划 研 究工 作 已 经完 成 ， 并通 过 了专家 验 收 。 目前 ， 神 华集 团 的数 字矿 山建 设按照“ 统一规划、 统一建设 、 统一投资、 统一设计 、 统一标准 、 统一管理” 的六统一原则， 秉承“ 安全、 绿 色、 智能、 高效” 的理念和建设 目标， 正在有序推进 ， 争取 在最短 时 间 内取 得最 大 成 效 ， 促 进信 息 化 与 工 业化的有机融合 ， 为把神华集 团建设成世界一流的 煤 炭综 合 能源企 业 、 为 中国煤 炭 事 业发 展 做 出积极 贡献 。 第 3 期 2 0 1 2 年 3月 工矿 自 动 化 I nd us t r y a nd M i ne Aut o ma t i on NO ． 3 M a t ． 2 0 1 2 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 2 0 3 0 0 1 4 0 3 DO I C NKI 3 2 1 6 2 7 ／ T P ． 2 0 1 2 0 3 0 7 ． 1 6 3 9 ． 0 0 5 基于层次重要度因果分析法的煤矿自燃事故研究 田水承 ， 王 曦 ， 刘振 国， 申庆 涛 西安 科技 大学 能源学 院 ，陕西 西 安 7 1 0 0 5 4 摘要 以某煤矿 自燃事故为例 ， 将层次分析法与因果分析 法相结合， 提 出了层次重要度 因果分析法。该 方法不仅从定性角度分析 了煤矿 自燃事故的引发因素， 还定量地给 出了各 因素的重要度 ， 对于分析煤矿事故 原 因及提 出重点 改进措施 具 有重要 意 义。 关键词 煤炭 自燃；自燃事故 ；定性分析 ；定量分析；因果分析法；层次分析法；层次重要度 因果分析 法 中图分类 号 T D 7 5 2 ． 2 文献标识 码 A 网络出版 时 间 2 0 1 2 0 3 一O 7 l 6 3 9 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 2 0 3 0 7 ． 1 6 3 9 ． 0 0 5 ． h t ml Re s e a r c h o f Co a l Sp o n t a n e o us Co mb us t i o n Ac c i de n t Ba s e d o n Hi e r a r c h y I mp o r t a nc e Ca u s a l An a l y s i s M e t h o d TI AN S h u i c h e n g， W ANG Xi ， LI U Z h e n g u o ， S HEN Qi n g t a o Sc h oo l of En e r g y En gi n e e r i n g o f Xi a n U n i v e r s i t y o f Sc i e n c e a nd Te c hn ol o g y Xi a n 7 1 0 05 4．Ch i n a Ab s t r a c t Th e p ap e r pr o p os e d a h i e r a r c hy i mpo r t a n c e c a us a l a n a l ys i s m e t ho d wh i c h c o m b i ne s c a us a l a n a l y s i s wi t h a n a l y t i c h i e r a r c hy pr o c e s s i n a l l u s i on t o a c oa l s p on t a n e o us c o mbu s t i on a c c i de n t ．The me t ho d no t o nl y a n a l y z e s f a c t o r s o f c o a l s p o nt a ne ou s c o m bu s t i o n a c c i de nt f r om q ua l i t a t i ve a s pe c t ，bu t a l s o g i v e s i mpo r t a n c e o f e a c h f a c t o r f r o m q u a nt i t a t i ve a s pe c t ，whi c h ha s gr e a t s i gn i f i c a nc e f or a n a l y z i ng c a us e o f mi ne a c c i d e nt s a n d pr o po s i ng ke y i mpr o ve m e nt s ． Ke y wo r d sc o al s p on t a n e o us c o m bu s t i o n， s p o nt a ne o u s c o m bu s t i o n a c c i d e nt ， q u a l i t a t i v e a n a l ys i s ， qu a n t i t a t i v e a na l ys i s ，c a us a l a na l y s i s，a na l y t i c hi e r a r c hy pr o c e s s ，h i e r a r c hy i m p or t a nc e c a us e l a na l y s i s 收 稿 日期 2 0 l 1 1 2 2 0 作者简介 田水承 1 9 6 4 一 ， 男 ， 山东淄博人， 教授 ， 博士 ， 现主要从 事危 险源辨识与风险管理、 安全管理与安全经济及矿 山重大灾害防治 的研究 工作。E ma i l t i a n S C y a h o o ． c o rn． c n 参考文献 [1 ] [ 2 ] [3 ] [ 4] [5] 孙继平． 煤矿 自动化与信息化技术的 回顾 与展 望[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 0 6 2 6 3 0 ． 潘涛 ， 梁宏． 数字煤 矿特点及 关键 技术 [ J ] ． 工矿 自动 化 ， 2 0 1 1 3 5 9 6 2 ． 吴立新 ， 殷作如 ， 邓智毅 ， 等． 论 2 1世纪 的矿 山数 字矿 山[ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 0 0 ， 2 5 4 3 3 7 3 4 2 ． 吴立新 ， 殷作 如， 钟亚平． 再论数字矿 山 特征 、 框架 与 关键技术[ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 0 3 ， 2 8 1 1 - 7 ． 吴立新． 数字 矿 山技术 [ M] ． 长沙 中南 大学 出版社 ， [6] [7 ] [8] [ 9] [ 1 O ] 2O 09 ． 孙豁然 ， 徐帅． 论数 字矿山[ J ] ． 金属矿 山 ， 2 0 0 7 2 1 5 ． 吴立新． 中国数字矿 山进展[ J ] ． 地理信息世 界 ， 2 0 0 8 ， 1 0 5 6 - 13 ． 吕鹏飞 ， 郭军． 我 国煤 矿数字化 矿山发展 现状 及关键 技术探讨[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 0 9 9 1 6 - 2 0 ． 张 申， 丁恩杰 ， 赵小 虎 ， 等． 数字 矿山及 其两 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