一种基于智能物联网的矿山综合管控系统及管控平台的制作方法

本发明涉及矿山智能管控，尤其涉及一种基于智能物联网的矿山综合管控系统及管控平台。

背景技术：

1、矿山作为采矿资源的重要来源，在对其的工作管理过程中面临着众多挑战。传统的矿山工作管理往往依赖于人工经验和分散的监控系统，存在着生产效率低、安全隐患大、信息沟通不畅等问题。此外，矿山工作管理涉及多个关键工作流程，包括排水、供电、运输、通风、压风、瓦斯抽放、采掘、智能洗煤等，这些关键工作流程需要相互关联，彼此协同工作，才能确保矿井的安全生产和高效运营。然而，在传统管理模式下，这些关键工作流程的协同性和智能性受到限制，导致生产过程中的潜在问题无法及时发现和解决。

2、因此，如何实现对矿山关键工作流程的综合智能管理是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种基于智能物联网的矿山综合管控系统及管控平台，能够实现矿山各子系统之间工作流程互通，以及实现对矿山的综合智能管控。

2、本发明第一方面公开了一种基于智能物联网的矿山综合管控系统，该系统包括通信集成模块、监测互联模块、数据融合模块、集中控制模块、用户交互模块；

3、通信集成模块用于根据预设的通信协议，以及基于自适应接口机制配置的通信接口连接矿山子系统；所述矿山子系统包括排水子系统、供电子系统、运输子系统、通风子系统、压风子系统、瓦斯抽放子系统、采掘子系统、洗煤子系统中的一个或多个；

4、所述监测互联模块用于配置监测矿山子系统的监测网络，通过所述监测网络实时监测矿山子系统的运行状态数据，并将矿山子系统的运行状态数据传输至数据融合模块；所述矿山子系统的运行状态数据通过所述通信集成模块进行数据互通；

5、所述数据融合模块用于接收所述矿山子系统的运行状态数据，并将所述矿山子系统的运行状态数据进行融合处理，生成综合指标数据；

6、所述集中控制模块用于根据集中控制算法处理所述综合指标数据并生成控制指令，通过所述控制指令对所述矿山子系统集中控制；

7、所述用户交互模块用于供用户对矿山综合管控系统进行操作、监控和管理。

8、进一步地，所述自适应接口机制包括识别策略，所述识别策略包括识别当前的通信协议，在矿山子系统通信初始化阶段发送协议识别请求，并接收矿山子系统的协议识别响应，根据协议识别响应确定当前矿山子系统的通信协议；

9、在确定出当前矿山子系统的通信协议后，通信集成模块根据确定的通信协议动态调整接口的通信参数，所述通信参数包括数据传输速率、数据格式、通信端口；

10、所述自适应接口机制还包括监测策略，所述监测策略用于根据预设周期监测通信接口的通信状态，在监测到通信状态不符合预设标准时，通信集成模块根据所述通信状态自适应调整接口的通信参数。

11、进一步地，所述自适应接口机制还包括动态配置策略，在矿山子系统存在新的子系统时，所述通信集成模块根据所述动态配置策略提取所述新的子系统的通信特征，并根据所述通信特征自动配置符合所述新的子系统的通信接口的通信参数。

12、进一步地，所述监测互联模块根据矿山结构和矿山子系统的第一特征信息对所述监测网络执行初始配置，所述监测网络的初始配置包括确定监测网络的拓扑结构，确定监测网络节点的布局方式，所述监测网络节点包括传感器、监控设备和通信设备，确定传感器的类型，确定监测网络节点的参数设置；其中，所述矿山子系统的第一特征信息包括位置信息和系统属性信息；

13、所述监测互联模块配置有动态调整策略，判断所述监测网络按照初始配置参数采集的矿山子系统的运行状态数据的监测指标是否达到预设监测指标要求，在判断未达到预设监测指标要求的情况下，调整对应的监测网络接节点的参数；

14、所述动态调整策略还包括判断监测网络的中矿山子系统的第二特征信息是否存在变更，在判断为是的情况下，执行自动配置调整操作，所述自动配置调整操作包括增加监测网络节点、减少监测网络节点、暂时停用监测网络节点、调整采样频率中的一种或多种；所述矿山子系统的第二特征信息包括系统性能、新设备接入。

15、进一步地，所述监测互联模块还配置有能耗感知监测策略，所述监测互联模块基于所述能耗感知监测策略对矿山子系统配置能耗传感器，并将所述能耗传感器的监测数据进行汇总，根据所述汇总的能耗传感器的监测数据建立能耗数据集；

16、对所述能耗数据集提取能耗特征，所述能耗特征包括平均能耗、能耗峰值以及能效比；其中，所述能耗数据集以子系统为单位进行建立；

17、通过聚类算法处理所述能耗数据集，将子系统分为不同的能耗模式群组，并通过z分数统计算法检测每个子系统在其所属的能耗模式群组中是否存在异常；

18、在判断存在异常的情况下，根据异常情况执行设备优化或子系统运行优化。

19、进一步地，所述数据融合模块将所述矿山子系统的运行状态数据进行融合处理并生成综合指标数据具体包括：

20、所述数据融合模块对运行状态数据执行标准化处理操作，并对标准化处理后的运行状态数据执行数据质量检查操作，排除存在质量问题的异常数据，得到第一质量数据；

21、基于数据融合策略对所述第一质量数据进行数据融合操作，得到第一融合数据，所述数据融合策略包括加权平均、时序融合、关联分析；

22、将所述第一融合数据输入指标生成模型生成综合指标数据。

23、进一步地，所述指标生成模型的训练过程包括：

24、确定需要输出的综合指标的类型和权重；

25、基于要输出的综合指标类型确定出决定该综合指标的参数作为输入变量；

26、收集各个子系统的历史运行状态数据、运行状态实验数据，并对收集的数据进行数据预处理；

27、将经过数据预处理操作后数据作为指标生成模型的训练数据进行训练。

28、进一步地，所述集中控制模块根据集中控制算法处理所述综合指标数据并生成控制指令具体包括：

29、确定矿山综合管控的优化目标，所述优化目标包括效率目标、能耗目标以及安全目标；

30、定义约束条件；

31、通过优化算法基于综合指标数据、优化目标、约束条件生成控制指令；

32、将生成的控制指令以通信接口的形式打包传输至通信集成模块，通过通信集成模块将控制指令传输至矿山子系统。

33、进一步地，所述用户交互模块基于图表生成策略对所述矿山子系统运行状态数据和综合指标数据图表化；

34、所述用户交互模块基于监控策略对所述矿山子系统运行状态数据和综合指标数据执行数据监控；

35、所述用户交互模块包括操作按钮，用户通过所述操作按钮实现矿山子系统运行状态数据和综合指标数据的实时数据查看、图表页面查看以及监控页面查看；

36、所述操作按钮还可供用户通过所述操作按钮对矿山子系统远程控制。

37、本发明第二方面公开了一种基于智能物联网的矿山综合管控平台，所述平台包括控制台、本地服务器和云服务器，通过所述平台搭载矿山综合管控系统，具体包括通信集成模块、监测互联模块、数据融合模块、集中控制模块、用户交互模块；

38、所述通信集成模块用于根据预设的通信协议，以及基于自适应接口机制配置的通信接口连接矿山子系统；所述矿山子系统包括排水子系统、供电子系统、运输子系统、通风子系统、压风子系统、瓦斯抽放子系统、采掘子系统、洗煤子系统中的一个或多个；

39、所述监测互联模块用于配置监测矿山子系统的监测网络，通过所述监测网络实时监测矿山子系统的运行状态数据，并将矿山子系统的运行状态数据传输至数据融合模块；所述矿山子系统的运行状态数据通过所述通信集成模块进行数据互通；

40、所述数据融合模块用于接收所述矿山子系统的运行状态数据，并将所述矿山子系统的运行状态数据进行融合处理，生成综合指标数据；

41、所述集中控制模块用于根据集中控制算法处理所述综合指标数据并生成控制指令，通过所述控制指令对所述矿山子系统集中控制；

42、所述用户交互模块用于供用户对矿山综合管控系统进行操作、监控和管理。

43、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

44、本发明设置通信集成模块、监测互联模块、数据融合模块、集中控制模块、用户交互模块，其中，通过通信集成模块使矿山各子系统之间信息互联，数据互通，提高各子系统的运作效率和稳定性，此外通过各模块的相互作用，可以实现对矿山各子系统数据的全面获取和全面分析，基于子系统的运行情况实现对矿山的综合智能管控。