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第1篇：礦山數字化解決方案范文

關鍵詞：智慧礦山；LTE無線專網；數據傳輸

中圖分類號：TN 929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）01-0020-01

智慧礦山是利用信息技術、通信技術、物聯網技術、云計算技術等，對礦山開采運行過程中各項關鍵信息進行采集、分析并對監測、監控、管理、調度等需求做出智能響應，從而實現礦山生產管理的自動化、智能化和無人化，為礦山中的工作人員創造更美好的具有安全保障的工作環境，促進礦山開采與利用和諧、可持續成長。

智慧礦山的實現基礎之一是實現信息的網絡化傳輸。傳統的礦區信息化程度不高，企業員工辦公及溝通效率低下，特別是對于露天礦，傳統的有線網絡無法適應礦區環境多變的作業環境，而一般無線技術存在覆蓋半徑小、穩定性可靠性差、帶寬小、支持業務單一等問題，導致通信網絡不暢、通信手段單一，無法有效支撐礦山開采生產過程的各類信息化應用。利用LTE技術搭建的無線局域專網能夠解決上述問題。

1 技術特點

LTE無線局域專網主要采用TD-LTE的關鍵技術來保證網絡語音集群功能的高效性和網絡的安全可靠性，如正交頻分多址技術、鏈路自m應技術、MIMO技術、小區間干擾抑制技術。其技術特點如下：

1.1 良好的移動性能

LTE無線局域專網工作頻段為1785MHz～1805MHz，帶寬達到20MHz，提供50Mbps上行和100Mbps下行的峰值速率，為應用終端在120km/h速率下提供高性能服務，在120～350km/h速率下保持蜂窩網絡業務性能。

1.2 支持多業務需求

LTE無線局域專網具備較強的數據吞吐能力，能夠提供物聯網數據采集、多媒體集群調度、高清視頻服務、移動互聯網等多種業務，滿足客戶需求。

1.3 靈活的系統應用

LTE無線局域專網采用時分雙工技術（TDD），可根據需要靈活配置上下行時隙資源和系統帶寬，實現頻帶資源、頻譜利用率的最佳使用；當發生突發事件時，通過QOS、GOS控制策略可以保證重要客戶正常通信；具備系統擴展性好、不同規模組網靈活的特點。

1.4 良好的安全保密性

采用硬件加密、數據加密、端到端語音加密、無線空口加密等措施，保證了系統的安全可靠。

2 建設需求

（1）建設統一的LTE無線局域專網解決礦區數據傳輸問題，提供寬帶無線傳輸業務，支持智慧礦山各類信息化應用的接入，具備高效可靠的數據傳輸、專業集群和多媒體調度能力。

（2）礦區無線局域專網的語音、數據、視頻業務通過無線方式傳回礦區核心機房實現數據交互，解決有線方式無法覆蓋區域的數據傳輸問題。

（3）可通過互聯網專線實現Internet接入。

（4）預留與PSTN/PLMN網關的接口，后期可通過PSTN/PLMN網關實現與公網用戶語音通話。

3 建設方案

無線局域專網由應用終端、無線基站、核心網平臺三部分組成：

（1）應用終端。包括CPE無線路由、車載/手持終端、移動視頻攝像機等接入終端，提供語音、數據接入等功能，終端設備通過空口協議與基站進行數據通信。

（2）無線基站。包括eBBU、eRRU、天線等無線基站設備，實現接入控制、移動性控制、用戶資源分配、空中接口管理等無線接入和無線資源管理功能。eRRU和天線安裝在室外高點進行室外無線覆蓋。eBBU通過光纖傳輸統一接入到核心網。

（3）核心網平臺。包括一體化核心網設備、網管平臺、網絡設備、智慧礦山的各類應用系統。一體化核心網設備主要對網絡呼叫信令進行控制并完成對數據、業務的承載，實現用戶連接和管理功能。網管平臺主要負責對各應用終端、無線基站、核心網平臺設備實現配置管理、性能管理、拓撲管理、故障管理以及安全管理等功能。

由于LTE無線局域專網采用特定的工作頻段，各應用終端需通過特定的無線頻段接入基站系統。各基站通過光纖接入到核心網平臺的網絡交換機，由網絡交換機進行匯聚后再接入一體化核心網設備。考慮到無線局域專網可靠性要求，網絡設備配置2套實現設備級冗余，一體化核心網設備主要單板采用1+1主備工作方式。同時部署1套網管實現對核心網、基站的管理。系統通過互聯網外部接口訪問Internet網絡，預留與PSTN/PLMN網關的接口。

4 結語

LTE無線局域專網具有高帶寬、高保密性、覆蓋范圍廣、支持高速移動、支持專業集群業務等技術優勢，為礦區數據傳輸問題提供了一種解決方案。本文對LTE無線局域專網技術特點、建設需求進行了分析，提出了建設方案，為該領域類似工程提供一些借鑒和參考。

參考文獻

[1]雷高.智慧礦山建設的探討[J].銅業工程，2013（4）：43-46.

第2篇：礦山數字化解決方案范文

關鍵詞：露天煤礦；裝備；現狀；趨勢

中圖分類號：X752文獻標識碼： A

引言

我國是當今世界第一產煤大國，煤炭產量占世界的50%左右。我國也是世界煤炭消費量最大的國家，煤炭一直是我國的主要能源和重要原料，在一次能源生產和消費構成中煤炭始終占1/2以上。從能源結構的角度看，煤炭作為我國第一大能源，占各類能源生產總量的比例長期穩定在70%左右。炭作為主要的能源來源，在未來仍將發揮主導作用。而由地質資源賦存條件、設備制造水平等條件限制，我國以井工開采方式采出煤炭量占生產總量90%以上，而露天采煤量不到總量的10%。隨著國產設備制造業的提高及生產成本的降低，露天開采特有的產能大、成本低的生產優勢使露天采煤呈現大區域、大基地發展。各賦存億噸以上的大型煤田上興起一座座千萬噸級特大型露天煤礦。誠然，生產設備規格與露天煤礦生產能力密切相關，但露天煤礦生產能力更受賦存地質資源量影響。

1、我國主要露天煤礦及工藝概況

截至2013年9月全國約有露天煤礦400處，總計年生產能力約586Mt；屬于中央企業的露天煤礦約40處，年生產能力近350Mt，大部分為特大型露天礦，產能10Mt/a以上的有17處，其中產能20Mt/a的露天礦有9處。全國露天煤礦的煤炭產量2003年為80Mt，2012年增加到450Mt，年均增加41Mt，年均增長率為21.16%。我國的露天煤礦主要集中在內蒙古的鄂爾多斯、錫林郭勒盟、呼倫貝爾盟、山西朔州、新疆準東和哈密等地區。主要的露天煤礦開發企業集團有神華、中國中煤能源、中電投、華能、大唐等單位；目前主要的大型露天礦有神華準能黑岱溝、哈爾烏素，神華北電勝利西一、神華寶日希勒一號；中國中煤平朔安太堡、安家嶺、東露天；華能伊敏河；中電投霍林河、扎哈淖爾；大唐勝利東二；云南小龍潭等。如圖1所示。我國露天煤礦現采用的生產工藝系統得益于以沈陽設計院為代表的設計單位虛心學習、認真借鑒、消化并不斷創新，生產建設單位大膽引進，形成了當前我國各種生產工藝自成特色、應用齊全的格局。

2、中國露天煤礦裝備發展現狀

2.1、單斗挖掘機

目前，我國正在生產及在建的露天礦剝離多采用單斗挖掘機―卡車間斷工藝，采煤多采用單斗挖掘機―卡車―半固定破碎站―帶式輸送機半連續工藝，單斗挖掘機在我國露天礦的應用十分廣泛。單斗挖掘機的生產能力是露天礦重要的技術經濟指標，在很大程度上影響礦山生產能力和礦山的經濟效益。單斗挖掘機―卡車工藝以其機動靈活、適應性強、生產能力大、初期投資省的優點得到了露天采礦界的普遍認可和廣泛使用。上世紀 80 年代, 平朔安太堡露天煤礦率先采用進口設備建成了我國第一個年產超千萬噸的大型露天礦, 以該礦的成功經驗為基礎, 我國改革開放以來建設的大型露天礦均以單斗挖掘機- 卡車工藝為主。

2.2、輪斗挖掘機

輪斗挖掘機是利用分布在輪緣上的勺斗連續挖掘完成采挖循環作業。它的特點是沖擊載荷小、能量消耗低、生產能力高、可連續作業。我國云南小龍潭、布沼壩、準能黑岱溝、國電元寶山幾個露天煤礦所使用的輪斗挖掘機多為國內制造企業配合國外制造商在國內生產組裝的，只有當時的杭州重型機械廠參與度較大，但20多年來國內新設計的露天煤礦幾乎不再采用。

2.3、吊斗鏟

吊斗鏟具有采運排一體化、運行成本低、生產能力大、效率高的優點，同時也存在需要輔助設備多、對煤、巖層的賦存條件要求高的不足。露天煤礦使用的各類型號的吊斗鏟國內目前還無制造企業生產。它的使用受限主要是企業投資風險和設備價格影響。目前國內只有黑岱溝露天煤礦引進一臺美國卡特-比塞洛斯的8750型在使用，效果很好。內蒙古、新疆的許多露天煤礦水平或近水平煤層較多，很適合中、大型吊斗鏟的應用，關鍵在于設計單位、研制企業和需求單位的融合協調不到位，缺乏風險共擔機制，影響了我國吊斗鏟的研制。

2.4、前裝機

前裝機的優點是機動靈活、作業速度快、效率高、操作輕便，不足在于挖掘力有限。目前國內露天煤礦使用的斗容10m3以上的前裝機都為國外品牌；國內5m3級以上斗容的前裝機生產企業主要有柳工、徐工、成工等。現已有企業在研制20m3級前裝機。

2.5、露天采礦機和刨采機

這2種設備都具有集破碎、采掘、輸送于一身的特點，目前國內露天煤礦有幾家引入了德國維特根的采礦機用于采煤。我國生產的同類設備主要用于路政工程方面，如北方交通的設備。

2.6、排土設備

2.6.1、推土機

履帶式推土機基本是我國目前露天煤礦間斷式工藝排土場使用的最主要設備。特點是適應性強、操作簡便，維修成本低。露天煤礦使用的大功率推土機仍以國外品牌為主，國內品牌的中型推土機制造技術和產品質量已完全能夠達到國外同類產品能力和生產要求。國內主要的推土機設備制造企業主要有：陜西黃工、山推股份、上海彭浦。

排土機的特點是連續作業、能力大、管理簡單、運行成本低、對大風等惡劣氣候適應性差。該類設備因技術含量不高，國內可制造企業相對多。如大連重工通用設備公司具有成熟的排土機設計制造能力，目前已為包頭鋼鐵集團生產了2臺PL－2000型排土機，為緬甸生產了一臺PLK－1300型排土機。

2.7、加強設備管理與維護

2.7.1、加強操作人員和設備維修人員的技能培訓

設備操作人員上崗前必須進行專業技術培訓，加強操作人員和設備維修人員的技能培訓，采取外培、內培和“以師帶徒”等形式多樣的培訓方式，提高操作和維修技術水平。同時加大對維修水平高、操作技能強的員工的獎勵力度，建立考核機制，激勵員工學技術、練本領。操作人員不但要能熟練掌握設備運轉，同時要了解設備結構、機理，保證出現小故障時能自修，大故障時能清楚故障位置、并及時上報，保證維修及時、準確。

2.7.2、規范設備管理

根據設備自身的特點和實際情況，實現設備全過程管理不遺漏，從設備的購進、使用、維修、保養、報廢等過程中都有相應的管理制度。加大制度和措施的落實力度，對違規或設備管理差的班組和個人，按照規定辦法嚴格考核。建立機電設備有效的使用與維修制約機制，嚴格考核設備維修定額標準的執行情況，對于維修不及時和維修質量差的要加大處罰力度。提高配件計劃的準確性和供應的及時性，不能由于配件供應不及時而導致設備得不到及時修復，降低設備的出動率。

2.7.3、實行“四定”機制

“四定”包括定點交接、定時檢查、定人包機、定質等4項基本措施。定點交接是指嚴格按照礦山工作制度規定的交接時間更換操作人員，保障操作人員的休息，嚴禁超時疲勞作業，避免因交接延誤司機帶情緒作業時將怨氣施加到設備上，造成設備人為故障；定時檢查是指每天規定一段時間對設備進行“點檢”，做到設備狀態心中有數，防患未然；定人包機是指定專門維修人員負責某臺或部分設備的維護及點檢工作，實行“分干包片”政策，責任到人；定質是指以標準的質量要求實現設備，保障設備到位，降低因不合格導致的設備故障。設備管理人員深入設備現場，對設備維護保養工作開展情況進行指導和督促

3、中國露天煤礦裝備發展趨勢

3.1、成套化

煤機裝備市場需求已經不再僅僅局限于專業化裝備的制造和加工，生產企業更多地需要具有綜合生產配套能力的產品與服務；技術發展將從專業化單一產品生產與銷售，向綜合研發、設計、生產、成套、服務一體化集成能力提高方向轉變，按照系統研發、設計、生產、成套、服務的方式，為用戶提供全套解決方案和全套技術與裝備。

3.2、集成化

集成化包括整機的集成和成套裝備的集成，是當今煤機裝備技術發展的趨勢，也是滿足用戶需求、取得重大突破的一條創新途徑。集成化要求加強集成能力建設，不斷提升煤機裝備成套化制造集成能力水平。其目標是提高成套裝備的配套性、生產效率、可靠性和自動化、信息化程度，完善成套裝備控制系統、檢測系統、自診斷系統、壽命預估系統等。

3.2、智能化

智能化成套系統是大型裝備的重要組成部分，沒有智能化成套系統，大型裝備就沒有靈魂。因此，在發展大型煤礦裝備的同時必須發展智能化成套系統，這是發展煤礦裝備制造業的關鍵之一。

露天煤礦設備故障診斷數據傳輸處理系統過安裝在機械設備上的監控設備對機械的運行狀態進行監控，采集到的監控數據需要回傳到后臺數據系統中進行分析，然后對結果進行判斷，如果設備運行狀態出現問題，需要及時告警，發出故障信息。因此，整套系統中還需要數據傳輸系統和后臺監控系統。數據傳輸系統主要負責將從各個機械設備的監控終端傳來的數據進行匯集，然后傳輸到后臺監控中心，需要保障數據傳輸的實時性和穩定性，同時需要適應各種復雜地理環境以及氣候環境，需要保證有足夠大的覆蓋范圍。后臺監控中心需要實現的功能主要是從通信系統中獲取終端監控設備采集到的信息數據，然后導入數據庫進行存儲，同時對數據進行分析，和設置的數據標準進行比對，如果出現故障，就需要產生告警信息，及時通知值班人員進行人工干預。另外還需要支持對數據的查詢功能。

在監控中心系統中，所有的數據傳輸都是通過有線局域網的方式進行傳輸，無線傳輸系統已經將采集到的數據發送到有線網中，因此，后臺控制計算機就可以直接接收傳來的數據，然后進行分析。但是由于整個網絡中可能存在較多需要監控的機械和設備，因此傳輸的數據量可能很大，超過了無線傳輸系統可以傳輸的范圍，或者是由于環境和地形的影響，無線信號被遮擋，這些因素都會導致數據不能直接傳輸到監控中心系統中。因此在數據采集系統中設計有數據存儲模塊，在這些情況發生時，可以暫時存儲采集的數據至本地，然后可以由工作人員將存儲的數據通過有線接口直接傳輸到監控中心的處理計算機中。

3.3、集約化

國產露天煤礦設備的發展需要政府從煤炭資源開發規劃時就給予支持。希望政府對適合露天煤礦開采的、具有幾十億、上百億噸級儲量的煤炭資源的開發堅定由一個主體開發建設的信念，努力減少或避免在同一塊煤田內劃十字、劃井字，盡力減少露天礦外排土場的數量及占用的面積，減少資源的損失，提高資源回收利用率，認真培育高產、高效、節能環保、綠色的大型露天煤礦企業，為國內露天煤礦設備制造企業創造研發條件。學習國外先進的設計理念和設備制造技術仍是我國設計單位、設備研制單位的一項重要任務。露天煤礦設備的大型化、綜合化及性能的越來越優化（智能化、自動化、舒適性等）已成為設備未來發展的趨勢。

3.4、靈活化

綜合化煤礦裝備在發展的過程中應注意與生產實際的結合、機械設備的人性化設計、機械設備的環保節能性及機械設備的可持續使用等方面的需求，及時調整機械設備發展的方向，以適應各個不同的需求，使一臺機械設備可以適應多種復雜環境和生產條件。

3.5、科技化

科技已經日益滲進人們的生活，高科技促進了全球化，帶動了數字化。因此堅持與時俱進，利用高科技給我們帶來的好處，這也是我們在煤礦露天開采時應該注意到的問題。在開采中，我們應該用高科技手段來進行管理與開采，這不僅是世界煤礦露天開采的發展方向，也應該是我們的發展定位。因此在露天開采煤礦充分利用高科技手段將是我們以后發展的主要方向。今后我們要充分利用計算機的輔助功能，采用數字化管理，進行智能監控，廣泛利用高科技開采設備等，只有這樣我們才能在煤礦開采方面翻開嶄新的一頁。

3.6、綠色化

露天煤礦開采環境問題復雜、多樣、特殊、敏感，由于特定歷史因素影響對礦業城市地質環境和生態環境的影響和破壞非常巨大。露天煤炭綠色開采技術是未來露天煤炭開采技術的發展趨勢。

礦山數字化是國家戰略資源安全保障體系的重要組成部分，是評價礦山資源生態環境的重要數據基礎。數字礦山建設是資源可持續發展的重要基石，是化解高危行業風險的根本途徑。數字礦山是建立在數字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎上的，由計算機網絡管理的管控一體化系統，它綜合考慮生產、經營、管理、環境、資源、安全和效益等各種因素，使企業實現整體協調優化，在保障企業可持續發展的前提下，達到提高其整體效益、市場競爭力和適應能力的目的。數字礦山的最終目標是實現礦山的綜合自動化。

4、結語

科技已經日益滲進人們的生活，高科技促進了全球化，帶動了數字化。因此堅持與時俱進，利用高科技給我們帶來的好處，這也是我們在煤礦露天開采時應該注意到的問題。在開采中，我們應該用高科技手段來進行管理與開采，這不僅是世界煤礦露天開采的發展方向，也應該是我們的發展定位。因此在露天開采煤礦充分利用高科技手段將是我們以后發展的主要方向。今后我們要充分利用計算機的輔助功能，采用數字化管理，進行智能監控，廣泛利用高科技開采設備等，只有這樣我們才能在煤礦開采方面翻開嶄新的一頁。

參考文獻

[1]柏振軍.中國煤礦機械裝備發展現狀和“十二五”展望[J].中國煤炭,2011,04:16-19+44.

[2]濮津.我國煤礦裝備制造技術現狀與展望[J].中國工程科學,2011,11:15-19+25.

[3]劉榮君.露天煤礦社會影響評價方法研究[D].內蒙古農業大學,2012.