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绿水青山就是金山银山

矿山生态修复

绿水青山与金山银山同在

智能矿山-智能防治水系统

 

一、系统简介

   水害是煤矿的主要灾害之一,在煤矿重特大事故中,水害事故起数仅次于瓦斯事故。水害事故一旦发生,具有抢救难度大、救援及恢复生产时间长、经济损失严重、社会影响广泛等特点。目前大多数矿井水文监测系统、微震监测系统、探放水钻场监测系统、无人值守排水系统、网络电法监测系统、煤层底板突水监测预警系统、矿井突水水源判别系统等数据仅在各矿范围使用,未能实现与数据共享,未能充分挖潜和发挥现有资源的作用,未能多维度综合分析水害风险,未能实现防治水“一张图”管理。

    利用智能感知、智能大数据判断和智能执行等智能化技术 ,将煤矿防治水相关子系统:地质测量系统、水文在线监测系统、微震监测测系统、矿井突水水源判别系统、自动化排水系统、探放水钻场监控系统、水文地质消息管理系统等进行集成综合管控,对矿山涉水数据进行分析计算评价,实现矿山水害隐患预警、预测预报一体化以及安全生产监控系统智能联动控制。

 

    相关标准:

    1.《煤矿安全规程》(2022 版)
    2.《煤矿防治水细则》(2018 年版)
    3.《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分办法》(试行)
    4.《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(发改能源2020283 号)
    5.《煤矿智能化建设指南(2021 版)》(国家发煤炭规[2021]29 号)
    6. T/CCS 001—2020 中国煤炭学会团体标准《智能化煤矿(井工)分类、分级技术条件与评价》
 

二、建设目标

         

    建设煤矿水害风险预警与防控系统。通过建设水害风险预警“一张图”平台,实现在一张地图上集成煤矿水害风险等各类基础监控和业务管理功能;通过建立煤矿水害预警指标体系从水害的危险源着手,建立能对煤矿水害事故进行评价的指标体系,并通过数学模型分析,最终达到预警的目的。
   1.根据《煤矿安全生产标准化基本要求及评分办法》、《煤矿防治水细则》要求,建立矿井水文地质信息管理系统。

 2.改造融合现有矿井水文监测系统和微震监测等系统,通过网络实现水文、水量和微震数据的有效采集。

 3.建立煤矿统一的多级风险分析预警与防控平台,实现数据采集分析和业务协同管理,实现应用系统的“平台化”。

 4.提高煤矿水害预测能力和安全管理水平,避免水害事故的发生。

 

三、系统架构设计

系统架构

    总体技术架构围绕以下三个内容进行设计:

    • 数据中心

    • 煤矿水害数据联网采集系统

    • 煤矿水害风险预警与防控系统

 

四、系统功能

  功能建设:系统采用前后端分离的模式开发

    相关系统接入

    ①水文监测系统集成接入

    ②泵房集控系统集成接入

    ③微震监测系统集成接入

    ④探放水钻场视频监测系统集成接入

    污水智能处理系统

4.1 水害风险预警驾驶舱
   • 根据不同的权限查询接入系统的矿井数量、钻孔数量、明渠数量、管道数量、 微震监测单元数量、视频数量等。

   • 显示各矿井的地理位置分布图,实时查看各矿水量、水位/水温、微震的预警个数及详细信息。

   • 对红橙黄蓝四种等级预警信息进行声光报警。

 

 

智能防治水系统界面

4.2 智能防治水“一张图”管理平台
      ①丰富展示方式,引入二维 GIS 系统,导入 CAD 格式的矿图,实现自由缩放,提高视觉直观度;
      ②完善在 GIS 中展示的信息。在 GIS 中展示各个水文长观孔、井下放水钻孔等水文钻孔数据采集点的位置信息, 点击后弹出信息展示该位置的实时数据。
  • 在GIS图中通过图标展示各个地面水文长观孔、井下放水钻孔等水文钻孔数据采集点的位置信息,点击后弹出信息展示该位置的实时数据;同时将井下泵房、流量计、排水管路等信息通过图层叠 加的方式展示在 GIS 图中。

  • 在GIS图中通过图层点选操作可以展示水位/水温、水量、微震的预警信息,该位置如果有预警信息 图标会闪烁;

  • 使用GIS图分析功能将每个矿采集到的各水位数据连接成等值线图,用于分析出水位的流向;

  • 在GIS图中根据微震发生的位置及大小做成微震发生高密度云图,从而可以观测出哪里是微震的集中发生区域,以便针对采取更好的防范与治理措施。

防治水一张图

 

4.3水量信息
   此功能主要管理本模块内管理的数据。以及连接“数据集成接入系统”(第 3 点相关系统集成接入)传入的数据, 并对此数据进行管理。添加、编辑、删除事件需要实物工作量完成后,部署安装传感器并设置接入本系统的数据接口后才可完成数据接入。添加、编辑、删除事件影响的是本模块页面内展示信息的管理。不影响实际传感器的安装、修改与拆除。

  • 连通信息:各矿水泵、明渠及管道等监测点的连通状态及最后一次传送数据的时间;

  • 水泵管理:水泵的添加、编辑、删除,水泵编号、额定、实际排水量;

  • 明渠管理:明渠的添加、编辑、删除;

  • 管道管理:管道的添加、编辑、删除;

  • 水泵监测:所选矿井和所选日期区间内的水泵运行状态曲线图;

  • 明渠流量监测:所选矿井和所选日期区间内的明渠流量曲线图;

  • 管道流量监测:所选矿井和所选日期区间内的管道流量曲线图;

  • 水量数据统计:明渠和管道流量的日累计或者月累计;

  • 水量预警值设定:各矿的管理员针对本矿的明渠流量和管道流量设置预警阈值,并同时可设置预警信息的短信接收人员;预警发生时,相关人员可以及时接收系统发送的消息提醒,采取相应的解决措施;

  • 水量预警历史:实时预警和历史预警,可以填写原因分析并解除预警。

4.4 水位/水温信息
   此功能主要管理本模块内管理的数据。以及连接“数据集成接入系统”(第 3 点相关系统集成接入)传入的数据,并对此数据进行管理。添加、编辑、删除事件需要实物工作量完成后,部署安装传感器并设置接入本系统的数据接口后才可完成数据接入。添加、编辑、删除事件影响的是本模块页面内展示信息的管理。不影响实际传感器的安装、 修改与拆除。

  • 连通信息:各矿水位/水温数据的连通状态及最后一次传送数据的时间;

  • 钻孔管理:钻孔的添加、编辑、删除;添加钻孔后需在钻孔施工完成后,部署安装传感器并接入本系统的数据接口后才可完成数据接入。添加、编辑、删除事件影响的是本模块页面内展示信息的管理。

  • 水位监测:所选矿井和所选日期区间内的水位曲线图;

  • 水温监测:所选矿井和所选日期区间内的水温曲线图;

  • 水位/水温数据统计:按月或按日统计水位和水温数据的最大值、最小值或平均值;

  • 水位预警值设定:各矿的管理员针对本矿的钻孔设置水位预警阈值,并同时可设置预警信息的短信接收人员;预警发生时,相关人员可以及时接收到系统发送的消息提醒,采取相应的解决措施;

  • 水温预警值设定:各矿的管理员针对本矿的钻孔设置水温预警阈值;

  • 水位/水温预警历史:实时预警和历史预警,可以填写原因分析并解除预警.

4.5 微震监测信息
   此功能主要管理本模块内管理的数据。以及连接“数据集成接入系统”(第 3 点相关系统集成接入)传入的数据,并对此数据进行管理。添加、编辑、删除事件需要实物工作量完成后,部署安装传感器并设置接入本系统的数据接口后才可完成数据接入。添加、编辑、删除事件影响的是本模块页面内展示信息的管理。不影响实际传感器的安装、修改与拆除。

  • 连通信息:各矿微震数据的连通状态及最后一次传送数据的时间;

  • 监测单元管理:监测单元的添加、编辑、删除;

  • 微震监测统计:柱状图、24小时图、饼图、曲线图、矩阵级分布图、微震时空关系;

  • 微震预警值设定:各矿的管理员针对本矿的监测单元设置微震预警阈值,并同时可设置预警信息的短信接收人员;预警发生时,相关人员可以及时接收到系统发送的消息提醒,采取相应的解决措施;

  • 微震预警历史:实时预警和历史预警,可以填写原因分析并解除预警;

  • 微震监测分析结论:由矿方已采购微震系统的微震专家团队对每天的微震海量数据进行研判、分析。经专家团队处理后形成的文字报告进入系统,为解除微震预警提供有效的数据支撑。

微震监测

4.6 探放水专场视频监控模块
   此功能对接各矿视频监控系统,显示各矿打钻视频、涌水点视频的实时监控画面。对应设备需由甲方提供接入方法、权限、协议。

  • 此功能主要管理本模块内管理的数据。以及连接“数据集成接入系统”(第3点相关系统集成接入)传入的数据,并对此数据进行管理。

  • 识别作业过程中人员是否按规程操作,发现违规操作时声光报警提醒认钻孔作业完成,自动验收钻孔深度、筛管长度等钻孔参数,实现钻场作业全过程闭环管理。