智能示范矿井┃可可盖煤矿智能化建设总体应用架构

2025年05月12日 16:09 智能矿山杂志责编：戚金荣作者：智能矿山杂志

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智能示范矿井

“智能示范矿井“栏目 重点推送《智能矿山》“智能示范矿井”专栏刊载的论文，邀请全国各矿井分享最新智能化建设成果、亮点与经验，旨在发挥典型智能示范矿井引领作用，促进我国矿山智能化建设高质量发展。截至目前，《智能矿山》杂志已刊载65家矿井智能化建设成果论文117篇。 ➤ 点击订阅

文章来源：《智能矿山》2025年第4期“智能示范矿井”栏目

第一作者：赵毛，主要从事煤矿智能化及输变电的相关设计工作。E-mail：824361531@qq.com

作者单位：中煤西安设计工程有限责任公司

引用格式：赵毛，田明，张光磊.可可盖煤矿智能化建设总体应用架构[J].智能矿山，2025，6(4)：21-27.

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陕西延长石油榆林可可盖煤业有限公司（简称可可盖煤矿）井田可采储量1 196.12 Mt，矿井服务年限为85.4年，其中2号煤层可采储量646.95 Mt，服务年限为46.2年。煤层采用走向长壁采煤方法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理工作面顶板，移交工作面面长350 m，为保证工作面正常接续，全矿井共配备4个智能快掘工作面和2个综掘工作面。

智能化设计总体建设思路

智能化设计按照服务安全、服务生产、超前实用、成本意识、融合互通，智能协同、总体设计、分步实施的原则，分步实施总体思路、顶层设计的统一建设方案，提出建设思路和方向。基于先进、智能、可靠的生产装备，融合云计算、物联网、4DGIS、虚拟现实、5G通信、人工智能、大数据等先进技术，充分结合可可盖煤矿资源赋存条件和安全生产管理需求，以智能化建井，建智能矿井为设计目标，在矿井建设、生产、运营的全生命周期植入智能化基因。

建设智能矿山一体化综合管控平台，实现矿山多源异构数据实时、稳定、可靠地采集、处理和分类存储，建立集成采、掘、机、运、通各专业子系统的全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制、设备可靠的智能矿山调度决策指挥智能管控中心、“5G+”工业物联网平台、智能矿山云平台、矿井GIS三维地理信息平台，实现可可盖煤矿开拓、采掘、运输、通风、安全保障、设备维护、经营管理全过程安全、高效、绿色、智能运行模式。

可可盖煤矿智能化建设总体设计

2.1 总体应用设计架构

根据《陕西省煤矿智能化建设实施方案》的总体部署和要求，智能化建设总体应用架构包括经营管理决策层、安全生产管控层、智能化生产设备层、基础设施，可可盖煤矿智能化建设总体架构如图1所示。

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图1 可可盖煤矿智能化建设总体架构

（1）经营管理决策层

以综合分析与决策支持、企业资源计划、资金管理为核心，覆盖企业经营管理核心业务，功能涵盖矿井级。

（2）安全生产管控层

以智能矿山安全生产管控一体化平台为基础，以安全、生产、调度管控为主要内容，用于矿井安全生产具体工作的安排管理、指挥调度、考核改进等，选用模块化设计，提高系统的实用性，适应业务模型的变化。

（3）智能化生产设备层

主要是从生产系统、辅助系统、安全保障系统和智慧园区的监控、监测建设，对监控系统的数据进行采集，为安全生产管控层提供系统数据，实现集中管控，以及各系统间数据交换、关联分析、联动功能。

（4）基础设施

基础设施包括数字化矿井中综合监控集成平台、生产执行平台以及其他各业务模块运行的环境基础，是远程监控、调度指挥、安全生产管理、综合分析、决策支持的设备保障。

2.2 经营管理决策层平台设计

经营管理决策平台建设包含企业应用门户网站、综合分析与决策支持系统、经营管理决策层、基于大数据决策分析系统等。

（1）企业门户应用网站

企业门户应用网站提供个性化应用服务和个性化定制功能，实现各种应用系统、数据资源和业务资源统一集成和展示，企业门户网站主要内容如图2所示。

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图2 企业门户网站主要内容

（2）综合分析与决策支持系统

综合分析与决策支持系统核心目标是通过信息深度加工与量身定做的信息展现与传递模式，提高领导层决策者对信息的利用效率与利用度，为管理部门建立高效、实用的综合分析与决策支持系统，为决策者和决策部门提供强有力的工具和平台，综合分析与决策支持系统主要内容如图3所示。

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图3 综合分析与决策支持系统主要内容

（3）经营管理决策层

经营管理决策层由集团和公司两级上级单位统一建设、统一部署，覆盖企业经营管理核心业务，支持业务功能的灵活重组与更新，并对外提供接口并支持二次开发，经营管理决策层主要内容如图4所示。

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图4 经营管理决策层主要内容

（4）基于大数据决策分析系统

基于大数据的分析决策系统协助矿企建设大数据信息服务平台，提供矿山安全生产整体解决方案，统一处理和分析不同系统的生产信息，采用直观、多维、实时方式展示分析数据，保障矿山安全生产经营，基于大数据的分析决策系统架构如图5所示。

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图5 基于大数据的分析决策系统架构

2.3 安全生产管控层设计

安全生产管控层构建一体化管控平台，以煤炭工业大数据管理平台为支撑，基于统一的智能矿山基础信息平台，以微服务技术应用组件编排与调度技术，研发形成统一部署、统一授权、统一运行管理与统一应用模式的系列煤矿智能化综合管控业务应用。

（1）5个业务应用中心

研发出安全风险综合防控、生产调度协同管控、行业专业业务、决策分析综合管控、IT精准运维管控等5个业务应用中心，构建煤矿智能综掘、智能综采、智能主运输、智能辅运、生产保障、供配电、灾害防控、智能调度、精准运维等系列智能化协同管控应用，形成“1+1+5+N”的智能矿山一体化综合管控平台应用架构，一体化综合管控平台应用架构如图6所示。

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图6 一体化综合管控平台应用架构

（2）“1+1+5+N”应用架构

通过多源异构数据融合技术，建立煤矿三维地质属性模型，构建包括地质、测量、水文、储量等专业应用在内的智能地质保障系统，实现全矿井地质灾害预测预报，地测数据与模型联动、信息共享与业务协同、大数据决策分析与预测预警。智能地质保障系统主要包含地质数据资源中心、三维地质建模、地测动态信息管理、地质预测预报系统、水害预测预备系统、水害应急管理、透明矿井生产场景系统等，智能地质保障系统架构如图7所示。

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图7 智能地质保障系统架构

2.4 智能化生产设备层设计

智能化生产设备层主要由生产系统、辅助生产系统、安全保障系统和智慧园区4部分构成，采集各类系统的监控数据，并传输到安全生产管控层，接收安全生产管控层的控制数据对各系统进行控制。智能化生产设备层的安全、生产监控子系统分为生产监控类子系统、安全监测类子系统和生产辅助类子系统3类，智能化生产设备层的3类子系统框架如图8所示。

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图8 智能化生产设备层的3类子系统框架

2.5 基础设施设计

基础设施包括数据中心、调度指挥控制中心、网络系统和信息安全系统，是数字化矿井中综合监控集成平台、生产执行平台以及其他各业务模块运行的环境基础，也是远程监控、调度指挥、安全生产管理、综合分析、决策支持的设备保障，基础设施建设框架如图9所示。

图9 基础设施建设框架

（1）通信系统

通信系统主要包括矿井行政通信、矿井调度通信、5G无线融合通信、地面应急移动通信和井下应急广播系统。矿井行政通信根据矿井设计生产能力和在籍工人数，提供终端接入、媒体处理、呼叫管理、业务应用等多种功能；矿井调度通信根据矿井生产调度需求，实现各作业点与调度员无阻塞通信联络；5G通信构建高可靠无线融合网络，保障全矿井高速率、低延时的数据传输；地面应急移动通信系统作为有线通信网的补充，在主信道故障，通信中断情况下，提供备用信道；井下应急广播系统作为紧急呼叫系统，在紧急突发事件发生时，通知区域或井下人员进行撤离，为矿井提供安全保障。

（2）调度指挥中心

调度指挥中心主要包括调度大屏、操控中心和调度会议中心，实现生产管理业务部门内部及相关业务部门间的资源统一调配、信息共享、集中监控指挥等功能。调度大屏是由拼接墙系统、图像传输系统、集中控制系统等设备组成的集信息采集、传输、存储和分析处理功能为一体的监控管理控制系统，满足实时调度指挥、决策信息反馈等不间断运行。操控中心包括综合调度指挥单元和分控操作单元。综合调度指挥单元实现矿井调度指挥人员的日常办公、调度指挥；分控操作单元包括：综采（放）工作面、主运输、生产辅助、供配电系统、安全保障等分控单。各分控中心以安全保障信息为辅，根据各环节生产工艺要求，实现管-控-监一体化协同工作，保证生产过程有人巡视、无人值守。

（3）网络系统

网络系统方案规划设计采用分区架构，包括生活区网络、办公区网络、工业生产控制网、安防及工业监控网。生活区网络和办公区网络分别满足矿井员工的生活和办公需求；工业生产控制网采用FlexE分片技术为井上和井下工业环网、5G基站设备独立分片，保障业务高带宽、低时延业务的智能运维；安防及工业监控网分为地面安防监控及井下工业监控2部分，采用F5G组网方案实时直观显示各主要生产环节、安全管理重点部位的现场情况和关键生产设备的运行工况。

（4）信息安全系统

建立符合国家信息安全等级保护2.0三级要求的总体安全策略，实现信息安全的机密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性的安全目标。建设1个安全管理中心的通信网络防护、安全边界防护、计算环境防护；提出基于白名单机制的工业控制系统网络安全方案，建立工控系统正常工作环境下的安全状态基线和模型，构筑工控安全环境。

（5）数据中心

数据中心包括机房和云平台设计2部分。机房采用模块化设计方案，主机房采用模块化封闭冷通道设计，配置2套微模块封闭冷通道系统并采用列间精密空调就近制冷，提高制冷效率。配电管理采用高效模块化UPS系统，提高系统支持单机柜功率密度。云平台用于支撑智能化及信息化业务系统的部署，及云化资源池的运营运维，实现基于云计算的高弹性、高可靠性、高冗余的特点云平台建设，为各子系统提供网络资源服务、计算资源服务、存储资源服务和备份服务，提高资源利用率，简化系统管理，建立时钟同步系统实现所有软硬件的时钟同步。

（6）智慧工厂区

园区智能化系统实现智慧物联综合管理，实时掌握可可盖煤矿工业场区及行政区运行情况，建立了高集成、高智能化的管理机制，满足统一配置管理、数据共享、功能联动和业务优化等系统需求，形成有企业智慧园区特色的场景应用，各子系统包括数据看板、安全防范、人脸布控、车辆管理、安消一体管理、智能巡查、能耗管理、智慧路灯等。

结语

可可盖煤矿智能化建设构建了经营管理决策层、安全生产管控层、智能化生产设备层和基础设施的4层架构，经营管理决策层聚焦综合分析与决策支持，安全生产管控层借助一体化平台强化生产安全管理，智能化生产设备层负责数据采集与交互，基础设施则为整个智能化系统提供稳定的运行环境保障，为可可盖煤矿智能化建设提供全面规划，助力实现安全、高效、绿色、智能发展，后续可进一步优化各系统集成度，持续完善智能化建设体系。

END

编辑丨李莎

审核丨赵瑞

煤炭科学研究总院期刊出版公司拥有科技期刊21种。其中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录7种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种，是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地，也是行业最大最权威的期刊集群。

《智能矿山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦矿山智能化领域产学研用新进展的综合性技术刊物。

主编：王国法院士

投稿网址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

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