一种具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统

1.本发明涉及煤矿智能开采技术领域，具体为一种具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统。


背景技术：

2.目前煤矿仍是世界范围内的重要战略资源，对煤炭的开采一直进行中，作为经济型的传统能源，煤矿的储量和分布都是其他资源无法比拟的，市场上因煤炭应运而生各类设备和机械，而设备和机械的控制通常由人力或自动化设备控制，自动化已成为煤炭开采的主力军，而极薄煤层的开采由于其难度性和特殊性，区别于普通煤层，智能开采是极薄煤层的主要开采方式，智能开采一般需要供电智能监控系统进行监控。
3.极薄煤层综采工作面装备众多（液压支架、刮板输送机、采煤机等），基于采煤工艺的各个装备协同联动控制，建立极薄煤层工作面智能开采管控平台，是实现极薄煤层工作面智能开采的关键科学问题，因此我们提出一种具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，以便于解决上述中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，以解决上述背景技术中提出现有的煤矿监测系统极薄煤层综采工作面装备众多（液压支架、刮板输送机、采煤机等），基于采煤工艺的各个装备协同联动控制，建立极薄煤层工作面智能开采管控平台，是实现极薄煤层工作面智能开采的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，包括智能开采控制应用子系统、实时数据及“一张图”服务子系统和数据交换子系统，所述智能开采控制应用子系统、实时数据及“一张图”服务子系统和数据交换子系统之间相互并联。
6.优选的，所述智能开采控制应用系统采用gis可视化方式，并且智能开采控制应用系统提供多维管控系统，而且其是整个平台所有数据可视化管理和远程控制的自动或人机交互窗口。
7.优选的，所述实时数据及“一张图”服务子系统基于一张图时空数据库，且提供工作面基础地理空间数据发布及更新服务，并通过对开采实时数据的分析处理，结合工作面透明化三维地质模型，提供开采区域模型动态更新、实时剖切、采煤截割线、俯仰采规划线等所有与空间数据相关的服务接口。
8.优选的，所述数据交换子系统包括设备数据采集和控制、地质数据解析和安全生产业务数据采集。
9.优选的，所述一张图时空数据库为整个平台的核心，且一张图时空数据库以智能化开采运行控制为主线，赋予各类煤矿专题数据以（x,y,t）、（x、y、z、t）的表现形式。
10.优选的，所述智能开采控制应用系统由gis组态控制系统、三维透明化工作面控制系统和安全生产管控平台组合构成；所述三维透明化工作面控制系统由液压支架、刮板输送机、采煤机组合构成。
11.优选的，所述安全生产管控平台包括综合信息服务系统、gis协同管理系统、安全隐患闭环管理系统、三违管理系统、安全生产标准化管理信息系统、“一通三防”管理系统、地测防治水管理系统、基于“一张图”的生产管理平台和基于gis的监测集成平台；其中安全隐患闭环管理系统包括受理、调派、修理、跟踪和反馈。
12.优选的，所述gis协同管理系统是c/s（客户机/服务器）、b/s（浏览器/服务器）混合模式的分布式体系架构系统。
13.优选的，所述“一通三防”远程管理子系统包括通风管理、防瓦斯管理、防尘管理、瓦斯抽放数据管理、“一通三防”专题图形远程管理等。
14.优选的，智能通风管控平台主要包括gis通防协同平台、智能通风监控系统、通风仿真系统，其中gis通防协同平台是基础平台。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，建立统一数据标准的实时应用集群，建立极薄煤层工作面智能开采管控平台，多源异构数据集成和精准采集；1、该具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，基于联邦数据库技术和中间件集成协同互动方法，集成工作面异构数据，形成高可用性实时应用集群（rac），定义标准数据格式、开放通信协议和统一管理规范的数据仓库，实现应用信息互连互通，确保数据唯一入口和一致性；2、该具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，建立统一数据标准的实时应用集群，对井上下多源异构数据进行可视化展示、分析、挖掘与利用。基于地理信息系统技术、虚拟现实技术、模拟仿真技术、多媒体技术和可视化分析技术，表达和展现数据仓库中所有信息和模型，实现工作面信息透明化，为多源异构数据集成和精准采集提供技术支撑，消除信息壁垒和多路重复建设；3、该具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，基于tgis的智能开采管控平台集成工作面设备数据采集、智能开采设备综合定位、透明化工作面场景模型、精细化物探、基于地质模型的开采工艺优化、智能开采可视化控制等功能模块，形成一套三维智能开采管控平台。
附图说明
16.图1为本发明整体系统示意图；图2为本发明安全生产管控平台单元示意图；图3为本发明安全隐患闭环管理系统单元示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，包括智能开采控制应用子系统、实时数据及“一张图”服务子系统和数据交换子系统，其特征在于：所述智能开采控制应用子系统、实时数据及“一张图”服务子系统和数据交换子系统之间相互并联。
19.优选的，所述智能开采控制应用系统采用gis可视化方式，并且智能开采控制应用系统提供多维管控系统，而且其是整个平台所有数据可视化管理和远程控制的自动或人机交互窗口。
20.优选的，所述实时数据及“一张图”服务子系统基于一张图时空数据库，且提供工作面基础地理空间数据发布及更新服务，并通过对开采实时数据的分析处理，结合工作面透明化三维地质模型，提供开采区域模型动态更新、实时剖切、采煤截割线、俯仰采规划线等所有与空间数据相关的服务接口。
21.优选的，所述数据交换子系统包括设备数据采集和控制、地质数据解析和安全生产业务数据采集。
22.优选的，所述一张图时空数据库为整个平台的核心，且一张图时空数据库以智能化开采运行控制为主线，赋予各类煤矿专题数据以（x,y,t）、（x、y、z、t）的表现形式。
23.优选的，所述智能开采控制应用系统由gis组态控制系统、三维透明化工作面控制系统和安全生产管控平台组合构成；所述三维透明化工作面控制系统由液压支架、刮板输送机、采煤机组合构成。
24.优选的，所述安全生产管控平台包括综合信息服务系统、gis协同管理系统、安全隐患闭环管理系统、三违管理系统、安全生产标准化管理信息系统、“一通三防”管理系统、地测防治水管理系统、基于“一张图”的生产管理平台和基于gis的监测集成平台；其中安全隐患闭环管理系统包括受理、调派、修理、跟踪和反馈。
25.优选的，所述gis协同管理系统是c/s（客户机/服务器）、b/s（浏览器/服务器）混合模式的分布式体系架构系统。
26.优选的，所述“一通三防”远程管理子系统包括通风管理、防瓦斯管理、防尘管理、瓦斯抽放数据管理、“一通三防”专题图形远程管理等。
27.优选的，智能通风管控平台主要包括gis通防协同平台、智能通风监控系统、通风仿真系统，其中gis通防协同平台是基础平台。
28.基于tgis+bim的透明化矿山，采用tgis+bim技术全面构建煤矿的极薄煤层示范工作面回采和工业广场建筑仿真模拟系统，实现“监测、控制、管理”的一体化，最终实现基于tgis+bim平台的网络化、分布式综合管理系统，为煤矿安全生产管理提供保障，使远程（无需下井、身临其境）可视化井下实时巡查成为现实，基于tgis的智能开采管控平台是利用时态地理信息系统和虚拟现实等技术全面构建的回采工作面数字孪生系统，以实现“监测、控制、管理”的一体化、可视化管控。基于tgis的智能开采管控平台实现时态地理信息系统（tgis）与工业组态控制的一体化集成，采煤机和三维地质模型的耦合，利用可视化脚本编程功能实现对真实设备的数字孪生可视化管控，实现在地面调度室远程操控三机、采煤机规划自适应截割、液压支架自动跟机等功能；如附图2中所示，安全生产管控平台包括综合信息服务系统、gis协同管理系统、安
全隐患闭环管理系统、三违管理系统、安全生产标准化管理信息系统、“一通三防”管理系统、地测防治水管理系统、基于“一张图”的生产管理平台和基于gis的监测集成平台，如附图3中所示，安全隐患闭环管理系统包括受理、调派、修理、跟踪和反馈，当排查出安全隐患时，会进行故障和风险预警，从而实现安全隐患消除。
29.基于tgis的二三维地理信息平台主要提供煤矿综合信息的基础服务，以矿地理空间数据库为基础，对矿井的空间位置进行坐标定位，主要包含矿区导航、综合信息展示和一张图服务管理等功能。gis协同管理系统是c/s（客户机/服务器）、b/s（浏览器/服务器）混合模式的分布式体系架构系统。可以基于网络通过pc、移动设备等终端随时访问gis协同管理系统构建的矿井“一张图”资源。地测、通防、生产辅助设计、供电设计图形协同管理是面向煤矿“采、掘、机、运、通”等各类日常具体业务的专业gis系统，具有类似传统图形软件的大量图形编辑功能，以及地质、测量、防治水、通防、机电、生产设计等各类专业辅助功能，最终完成协同的目的。基于煤矿实际需要定制开发安全隐患闭环管理系统，实现对矿井的安全隐含统一处理。建立三违处罚依据库对矿井三违处罚依据进行统一维护和管理。用户在上报三违人员及违章事实时可根据处罚依据执行处罚。所有单位的三违数据汇总进行统计管理，具体包括三违登记、按违章单位等不同维度条件的三违综合查询，以及对违章的返还情况、检查情况统计，工区违章率统计等功能，并基于“一张图”显示各工作地点发生不同等级三违的数量情况。建立标准化检查标准库，在线打分，问题的跟踪、整改落实及综合分析。“一通三防”远程管理子系统包括通风管理、防瓦斯管理、防尘管理、瓦斯抽放数据管理、“一通三防”专题图形远程管理等。地测防治水远程管理系统是基于网络随时查询分析地测防治水动态信息系统。基于智能管控平台统一权限、统一用户建设生产综合管理“一张图”、生产技术管理系统、调度管理信息系统等，并在 gis 一张图协同展示，为调度决策指挥控制平台提供数据支撑。平台无缝集成全矿井各种监测监控子系统、人员定位系统和视频监控系统等所有生产设备、环境、人员数据、文字信息，实现数据共享、综合利用以及定制化的功能展示。实现模拟曲线类、数字显示类、流动方向类、跟踪定位类、组合开停类、储藏仓位类、位置监控类、音视频播放类的维度组态和视点布局，实现实时数据的增强现实展示、报表查询、声光报警、快速定位和关联分析。
30.而智能通风管控平台主要包括gis通防协同平台、智能通风监控系统、通风仿真系统。其中gis通防协同平台是基础平台，提供了包括地图服务、协同服务在内的基础服务；智能通风监控系统、通风仿真系统是构建在之上的应用系统，主要包括灾害预警“一张图”展示、大数据分析、精确测风、三维通风动态可视化、通风安全监测、智能分析、风网优化调节、通风系统远程调控等。
31.如附图1中所示，整个平台以“一张图时空数据库”为核心，以智能化开采运行控制为主线，赋予各类煤矿专题数据以（x,y,t）、（x、y、z、t）的表现形式，通过开发、适配各类智能化装备的控制接口，提供实时运行、自适应控制的二维gis组态管控、透明化矿山管控应用系统，将gis应用领域从以往的空间信息管理拓展到了面向智能化矿山的管理和控制。煤矿tgis“一张图”智能管控平台需要在矿山时态地理信息系统基础上构建，包括面向智能化管理和控制的“数据系统”（数据采集与控制）、“服务系统”（实时数据及“一张图”服务）和“控制系统”（智能化装备控制）。
32.数据交换子系统包括设备数据采集和控制、地质数据解析、安全生产业务数据采
集，实现管控平台自动化数据、地质数据、信息化数据的实时采集与控制交互服务，对象包括采煤机、液压支架、刮板输送机、工作面其他自动化系统等，以及高精度定位导航、测量机器人等智能化工作面辅助设备。系统采集的设备数据、地质数据、安全生产业务数据等统一存储到一张图时空数据库。时空数据库是gis空间数据库的扩充和完善，其构建是在传统空间数据库技术的基础上，增加对时态数据融合的支持，实现矿山“开采前、开采中、开采后”整个时空演化过程的全流程管理和存储。实时数据及“一张图”服务子系统基于一张图时空数据库，提供工作面基础地理空间数据发布及更新服务，并通过对开采实时数据的分析处理，结合工作面透明化三维地质模型，提供开采区域模型动态更新、实时剖切、采煤截割线、俯仰采规划线等所有与空间数据相关的服务接口，是衔接地质模型空间场景与井下智能开采设备场景的中枢环节，实现了地质模型与开采设备模型的无缝耦合。智能开采控制应用系统采用gis可视化方式，提供多维管控系统。该系统是整个平台所有数据可视化管理和远程控制的自动或人机交互窗口，通过与数据交换子系统的数据实时交换，实现矿井信息的融合集成、展示，提供基于地理空间可视化环境的井上下各类系统、设备的远程交互式管理和控制，以及跨系统、数据的大数据联控分析，实现矿井少人或无人工作。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。