毛善军：我国智能煤矿建设存在的问题探讨.pptx

,我国智能煤矿建设存在的问题探讨,主讲人毛善君北京大学地球与空间科学学院北京龙软科技股份有限公司,,与空间信息相关的有待深入探索和发展的三大高科技工程,,空间信息,,,,航空航天,地下采矿,深海探测,,,汇报提纲,,高科技采矿的阶段划分及思考,管理层面存在的问题和对策,技术层面存在的问题和对策,高科技矿山展望,研究团队成果,,上天不易，入地更难,智能开采是一个复杂的高科技系统工程，实现井工煤矿的真正无人开采，不亚于登月工程,,（一）高科技采矿的阶段划分,1、高科技采矿的第一步----数字煤矿“数字煤矿”就是以先进的煤矿机电及一体化技术、计算机和通讯技术、3S（GIS、GPS、RS）技术、其它煤矿专用技术以及与信息化相适应的现代企业管理制度为基础，以网络技术为纽带，煤矿安全高效、绿色开采、可持续发展为目标，实现多源煤矿信息的采集、输入、存储、检索、动态修正、查询与专业空间分析，并实现多源信息的多方式输出、实时联机分析处理与决策、专家会诊煤矿安全事故与调度指挥等。,,数字煤矿包括三大部分综合自动化在线检测，办公自动化，安全和生产技术信息化。,数字煤矿的特点,,数字煤矿的研发成果显著，其子系统的划分和功能结构如下,,2、高科技矿山的第二步----智慧煤矿“智慧煤矿”就是采用最新的数字矿山技术、3DGIS、TGIS和虚拟矿井技术、云计算、大数据、动态决策支持和专家系统技术实现煤矿生产流程的智能化管理。“智慧煤矿”可以分成三个关键部分物联化、互联化、智能化。,,,能够全面感知是,,能够优化决策全面,2,5,3,1,4,能够预测趋势全面,是管理模式的革命是,煤矿是高科技人才的聚居地完全,6,安全生产状况得到极大改善是,7,调度室变为调度指挥控制中心是,智慧煤矿的特点,,,能够全面感知一般,,能够优化决策一般,2,5,3,1,4,能够预测趋势中等,是管理模式的革命是,煤矿是高科技人才的聚居地中等,6,安全生产状况得到极大改善是,7,调度室变为调度指挥控制中心是,智能煤矿（数字和智慧煤矿之间）的特点,,智能煤矿指挥调度控制中心,按功能分组值班，是高层次管理和技术人员的集中办公地,,“无人或少人煤矿”的技术基础是“智慧煤矿”系统，手段是机器人、地面遥控以及先进的井下导航系统等。,3、高科技矿山的最高形式----无人或少人煤矿,“无人采矿”将使采矿作业的零人身事故成为可能。,,数字化矿山,,电液控、记忆割煤,,类似LASC系统的应用,,透明化工作面远程可视化控制,智能矿山0.5,智能矿山1.0,智能矿山2.0,智能矿山3.0,,透明化矿井全矿井控制协同化,智能矿山4.0,,4、智能矿山的阶段划分,,铁路工业1.0,铁路工业4.0（管理模式的革命）,铁路工业2.0,铁路工业3.0,（二）高科技采矿的思考,,技术体系,装备体系,管理体系,培训体系,,,,标准体系,,,数字化矿山,,电液控、记忆割煤,,类似LASC系统的应用,,透明化工作面远程可视化控制,智能矿山0.5,智能矿山1.0,智能矿山2.0,智能矿山3.0,,透明化矿井全矿井控制协同化,智能矿山4.0,,4、智能矿山的阶段划分,,美国等航天强国也早就盯上了其中蕴含的巨大机遇。福克斯新闻网称，小行星不但可以作为上述星际航行任务的基地，而且在小行星上采矿的经济价值可能高达数万亿美元。美国CNBC网站称，高盛集团今年4月发布报告，称太空经济有着长远而持久的机遇，未来20年间，其行业规模将会成长至数万亿美元。以小行星采矿为例，虽然很多人认为，小行星采矿的障碍很大，但实际上，金融和技术障碍已经非常低。根据加州理工学院的建议，未来勘探探测器的成本可能只需数千万美元。,,2017年年初，美国连线就发表文章太空采矿可能引发星球大战，并评价太空采矿可能是下世纪最赚钱的行业之一，经济规模将达到数万亿美元一颗小行星的经济效益就能价值连国。,太空采矿涉及的学科门类非常庞大航空航天学、地质学、矿物学、采矿学、遥感学、机器人等众多学科；2015年11月25号，人类首个太空采矿立法诞生美国总统奥巴马签署了美国商业太空发射竞争法，该法赋予太空采矿私人财产的合法性。,,只要地球上有人，就需要资源,星际采矿,地球固体矿产的智能开采，煤先行,,,智能或智慧矿山的建设是人类社会永远的主题,,汇报提纲,,高科技采矿的阶段划分及思考,管理层面存在的问题和对策,技术层面存在的问题和对策,高科技矿山展望,研究团队成果,,,1、管理层面存在的问题,,2、“智能煤矿”建设的国家策略,,,3、高等教育的改革,,,由于高科技开采是一个复杂的巨系统,它不仅涉及传统的诸如地测、采矿、通风、机电、选煤、运输、调度等系统,而且还涉及计算机、通讯、地理信息系统、综合自动化、在线数据采集、灾害分析与预警、决策支持等技术。显然,一个人要精通所有的专业是不可能的,也是没有必要的,但反过来,如果要实现高科技的采矿,所有的人只了解一个专业也是不可行的,特别是对于那些决策支持和高级管理人员更是如此。为此,必须完善或改革目前的人才培养模式。,汇报提纲,,高科技采矿的阶段划分及思考,管理层面存在的问题和对策,技术层面存在的问题和对策,高科技矿山展望,研究团队成果,,,智能煤矿建设的基本要求,,,国内外智能开采装备在地质条件相对简单的矿井取得了一定的进展。电液支架具有单架、成组控制，自动跟机等智能功能；采煤机具有恒功率截割、简单记忆截割等功能。若干软硬件系统已经取得了阶段性的成果，如重大机电装备、电液控、4G、“一张图”信息共享平台，为智能开采奠定了坚实的基础。工作面生产及环境状态不透明；煤岩层识别困难；煤岩层空间信息不精准；无实时高精度感知定位方法和手段，不能精准控制设备动作；综采装备控制与煤层信息不关联，装备适应性差；,（一）成果、存在的问题及探索,1、已经取得的成果,2、仍然存在的困难,,●传感器数量少、可靠性低,●工作面信号传输稳定性差,●缺乏统一的管控平台和标准体系,●工作面巡检机器人避障,,,3、宏观层面存在的问题,,4、需要探索的内容,,,5、智能煤矿建设时空信息处理技术和平台的选择,,,如何实现信息化与现代工业的融合以“汽车工业-无人/自动驾驶”为例,地图规划预测大数据平台人工智能信息化,控制定位机器学习仿真训练智能化,类似高科技行业空间信息处理技术或平台的选择,,智能交通管控平台，无人驾驶二维和三维GIS,,高科技战争二维和三维GIS,无人机和远程控制站锁定皮卡，发动攻击,,二维和三维GIS,巡航导弹、探月工程,,GIS与CAD的技术对比,GIS处理的数据大多来自现实世界，数据采集方式多样化，数据量大；CAD研究的对象为制图员绘制的规则图形及其组合。GIS具有完整的空间和属性数据的管理特性，能够从空间和属性两个方面对要素进行查询、检索和分析，属性库结构复杂，功能强大；CAD侧重图形功能，属性库功能弱。GIS强调空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；CAD缺乏拓扑关系的表达。GIS采用地理坐标系；CAD一般采用几何坐标系。,,1、行业数字化、智慧化的“操作系统”和作战指挥地图,3、在数据关联的基础上，大数据分析更容易,2、基于空间上的天然关联，数据统一管理,基础支撑,大数据,数据平台,4、透明空间下的定位、导航，实现智能控制,智能控制,,,（二）智能矿山建设软件关键技术及应用,,全中国煤炭企业安全生产分布式协同一张图登陆界面,,全中国煤炭企业安全生产一张图放大或缩小，即可查询,查询分析阳煤集团一张图,,放大图形，进入阳煤矿区,,放大进入生产矿井一张图,,基于一张图的矿井安全生产信息查询,,,基于一张图的矿井安全生产信息查询,,放大图形，进入生产矿井回采工作面信息查询,,放大图形，进入生产矿井回采工作面信息查询,,回采工作面采煤机实时监测信息查询,,回采工作面液压支架实时监测信息查询,,采煤机综合自动化控制实时信息查询,,回采工作面视频信息查询,移动端一张图的应用,,,移动端一张图的应用,,透明化矿山建设成果应用总界面,,透明化矿山成果（煤层、工作面、断层、积水区）,,透明化矿山成果（15煤三维地质模型）,,透明化矿山成果（陷落柱）,,透明化矿山成果（通风网络解算）,,透明化矿山成果（井下巡查）,,透明化矿山成果（水泵房巡查）,,透明化矿山成果（回采工作面巡查）,,透明化矿山成果（中央配电室巡查）,,透明化矿山成果（巷道巡查）,,透明化矿山成果（回采工作面巡查）,,透明化矿山成果（回采工作面巡查）,,虚拟仿真培训系统,矿端协同一张图供电设计子系统,,矿端协同一张图一通三防子系统,,矿端协同一张图采矿设计子系统,,矿端协同一张图地测防治水子系统,,安全生产大数据分析平台,,,构建高精度地质模型，完成采煤机控制基础数据生成（与国家能源集团合作）,三维激光扫描工作面顶板线,定向钻孔路径,,掘锚一体机可视化远程控制平台（与三一重工合作）,,汇报提纲,,高科技采矿的阶段划分及思考,管理层面存在的问题和对策,技术层面存在的问题和对策,高科技矿山展望,研究团队成果,,（1）空间信息与综合自动化技术的结合，实现掘进和回采的半自动化和全自动化。（2）通过监测监控技术，实现设备的无人值守。（3）实现办公和生产的信息化管理。（4）实现虚拟矿井。（5）灾害防治的法律法规建设。我们的目标采矿人、航天人，入地上天的高科技人我们是采矿员，不是煤黑子,如航空航天、高铁一样,采矿变成高科技的象征,1、基于透明化矿山的无人机巡检,2、采矿工业的梦想-采矿员,汇报提纲,,高科技采矿的阶段划分及思考,管理层面存在的问题和对策,技术层面存在的问题和对策,高科技矿山展望,研究团队成果,,公司荣誉,先后荣获“国家科技进步奖”2项、煤炭工业协会及教育部科技进步一等奖5项，其他省部级和行业奖20余项,,软件著作权100多项,著作权,,（1）煤矿一张图分布式协同系统及协同管理方法，专利号ZL201711338644.1；（2）用于透明化矿山的构建方法，专利号ZL201711338644.1；（3）发表150多篇文章（SCI/EI42篇）。,,,阳煤集团一张图调度指挥中心、相关领导莅临参观指导,,河南能源、冀中能源、华电煤业、陕煤化集团等煤炭企业参观临沂矿业集团一张图安全生产运营管理平台,,2019年12月18日，陕煤集团安全生产信息共享平台建设启动会,,2019年9月10日，河南省煤矿智能化建设现场（平煤十矿）推进会,,2019年9月10日，河南省煤矿智能化建设现场（平煤十矿）推进会,,,,龙软地图智能开采的保障,龙的传人，龙的软件，中国人自己的软件科创板股票代码688078,,谢谢大家敬请指正（18911529100手机和微信号）,