煤电有限责任公司 智慧矿山建设规划 煤电有限责任公司 2012年 根据集团公司确立的“全面起步，重点突破” 建设智慧矿山的总体部署。结合本公司的实际情况，特制订山东鑫国煤电有限责任公司智慧矿山建设规划。

一、前言 由于煤矿井下作业地质条件复杂，环境恶劣，事故时有发生，给煤矿生产造成了重大损失。尤其是对地面地物类和地下地质体对象掌握不清楚，了解不充分，并且对其变化规律没有充分的认识，由此也引发了象通风、防尘、运输、水、供电等系统的配套性不好、连动性不强、反映迟缓，造成避灾措施不利、系统抗灾能力差。根据各学科的特点和发展现状，要想从根本上解决煤矿的安全生产和高效生产问题，除了技术更新和技术改造外，更重要的是建立一个完整的矿山数字化系统，以实现地面地下所有时间空间对象的透明管理，从而使整个矿山从设计、生产到管理都能很好地兼顾工艺的先进性、设备的可靠性和生产的安全性，大幅度地提高抗灾能力和生产效率。

（一） 智慧矿山的定义与内涵 数字矿山也称智慧矿山，是建立在矿山数字化基础上的能够完成矿山企业所有信息的精准适时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务的数字化智慧体。其含义如下：
1、智慧化基础：指已把矿山的所有内容处理成现代计算机可以接受、储存、拷贝、加工和网络传输的数字信息，并保证信息的完整性。

2、精准适时采集：所谓精准适时采集就是能够准确的采集到任何地点任何时间所需要的安全、生产和管理等信息，并保证信息的及时整性。

3、网络化传输：所有信息包括实时数据、多媒体数据和管理数据可以通过局域网和广域网进行准时、可靠、安全的传输，必要的数据要保证时钟同步。

4、规范化集成：指通过标准的数据格式、开放的通信协议和统一的管理规范所定义的数据仓库实现各种应用中信息的互连互通，确保数据的唯一入口和一致性。

5、可视化展现：对于数据仓库中的所有信息和模型均可用四维地理信息系统技术、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进行表达和展现，实现透明管理。

6、自动化操作：对于主要生产执行环节、监听监视环节、时限性强准确度高的环节以及环境恶劣和易疲劳环节实现操作自动化或无人化。

7、智能化服务：所谓智能化服务是指一些诸如危险辨识、灾害预警、事故报警、方案设计、计划编制、过程控制、经济分析、调度优化等方面提供智能化工具和综合决策支持，最大限度地降低脑力劳动强度、避免人为决策失误。

8、数字化智慧体有2层含义：①通过数字化再造使整个矿山具有自我分析能力和决策能力，使矿山的人、机、环境处在高度协调的统一体中运行；
②通过不断地收集、学习和浓缩相关专家的最新知识，使智慧矿山的神经中枢具有众多专家集体决策的能力。

（二） 建设智慧矿山的经济效益和社会效益 建设“智慧矿山”的重要意义在于：
1、实现安全管理的智慧化，为打造本质安全型矿井提供信息保障 一旦建立了包括完整的地质信息、危险源信息和生产信息的4D时空虚拟矿山模型，所有开采设计都能够预先模拟出开采进度的动态结果，包括安全隐患的预先显现，开采结果的预先模拟，可把大多数安全隐患消除在设计阶段和采掘之前。随着采矿生产的不断推进，可以根据各种监测监控系统和检查检测系统返回的动态数据，利用“智慧矿山”系统提供模型库、方法库对岩体变形、瓦斯突出、突水透水等危险等因素进行实时分析，对各种安全隐患进行超前预测预报，对不安全因素提前进行整改，同时对有危险性较大的区域进行重点监控，对无法避免的灾变可以快速启动相应的应急预案进行紧急救援。对必须生产的危险区域，可以启用远控装备和无人化作业。

总之，一旦完成了智慧矿山建设，不仅可为井上井下作业人员创造一个安全舒适的工作环境，更重要得是把整个矿山变成了一个透明体，指挥人员只要对着计算机屏幕就可看到井下的一切内容，如果加上虚拟现实设备，就可以随时到达“现场”的任何角落，进行“现场”作业和指挥。因此，智慧矿山的建设使地下的一切内容变成可见得，使一切危险因素变成可知的，使一切操作过程变成可控的，使矿井生产变成本质安全型的。

2、实现生产管理的精细化，为打造高产高效矿井提供决策手段 在精细的动态三维地质模型基础上，利用数据仓库提供的完整信息和“智慧矿山”系统的智能化工具，包括定额管理、计划管理、物资管理、人力资源管理、设备管理、生产技术管理、经营管理、成本管理和调度管理等系统，实现开采设计的智能化和最优化、矿山生产的信息化和自动化、矿山管理的规范化和科学化，达到生产效率的最高化和生产成本的最低化。

由此可见，建立智慧矿山的意义是巨大的，但值得注意的是智慧矿山建设不是一蹴而就的，也不是靠炒概念能建成的，智慧矿山建设不仅要有巨大的资金投入，也同时需要政府的支持，更需要技术力量强大的软硬件厂商和管理理念先进的用户的密切配合。

二、目标 智慧矿山建设的总体目标：在矿山数字化基础之上，通过信息的精准适时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务，建设企业管理信息化、生产过程自动化、安全监控数字化、信息管理集约化的信息共享和协作应用平台，从而覆盖集团公司各生产矿井及非煤产业，通过智慧矿山建设实现集团公司信息标准化、信息资源集中化、信息全局可视化，从而不断促进管理制度化、规范化、现代化，促进生产安全高效。

数字化基础：把矿山的所有内容处理成现代计算机可以接受、储存、拷贝、加工和网络传输的数字信息，并保证信息的完整性。

精准适时采集：能够准确的采集到任何地点任何时间所需要的安全、生产和管理等信息，并保证信息的及时性、完整性。

网络化传输：所有信息包括实时数据、多媒体数据和管理数据通过矿井井上下工业环网进行准时、可靠、安全的传输，必要的数据要保证时钟同步。

规范化集成：通过标准的数据格式、开放的通讯协议和统一的管理规范所定义的数据仓库实现各种应用中信息的互连互通，确保数据的唯一入口和一致性。

可视化展现：对于数据仓库中的所有信息和模型均可用四维地理信息系统技术、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进行表达和展现，实现透明管理。

自动化操作：对于主要生产执行环节、监听监视环节、时限性强准确度高的环节以及环境恶和易疲劳环节实现操作自动化或无人化。

智能化服务：一些诸如危险辨识、灾害预警、事故报警、方案设计、计划编制、过程控制、经济分析、调度优化等方面提供智能化工具和综合决策支持，最大限度地降低脑力劳动强度、避免人为决策失误。

数字化智慧体：数字化智慧体有两层含义，其一通过数字化再造使整个矿山具有自我分析能力和决策能力，使矿山的人、机、环境处在高度协调的统一体中运行；
其二通过不断地收集、学习和浓缩相关专家的最新知识，使数字矿山的神经中枢具有众多专家集体决策的能力。

信息全局可视化：对生产自控层和经营管理层信息的全面集成与数据挖掘，实现信息全局可视。

促进管理规范化、现代化：通过智慧矿山建设进一步规范业务流程，提供基于数据仓库与商业智能的战略决策分析，提升整体管理水平，实现管控一体化。

促进生产安全高效：以计划为主线。以人力、设备、物资、库存等管理为支撑，以调度为协调，利用设备自动化和智能化，提高生产效率，降低人工干预，促进生产安全、高效。

三、公司现状 （一）矿井网络现状 矿井网络拓扑采用星型结构；
核心交换机、边缘交换机分别采用华为9030、5328、3600；
干线网络采用光纤传输，分支采用AMP千兆网线传输；
核心、边缘交换机分别设置VLAN，把全矿划分为0---11段的上网地址进行隔离，上网；
安全方面配备趋势防毒墙；
共同组成现有的山东鑫国煤电有限责任公司千兆以太网络。

（二）矿井已建立的主要子系统 1、六大系统 （1）监测监控系统 按照《煤矿安全监控系统及监测仪器使用管理规定》（AQ2009-2007）的要求，于2004年7月安装安全监测监控系统，选用常州天地公司生产的KJ95安全监控系统。2006年12月进行了系统完善联网。2007年5月进行升级改造，选用淄博瑞安特公司生产的KJ76N安全监测监控系统，并通过肥矿集团公司的验收。安全监测监控系统实现了对井下各采掘工作面的瓦斯、一氧化碳浓度、温度、风速等的动态监控，同时还对局部通风机的开停及远动开关，主通风机的负压、开停、风速和主要风门的开关都进行监测监控，为公司安全管理提供决策依据，同时加强系统设备维护，并且定期进行调试、校正、及时升级、拓展系统功能和监控范围，确保设备性能完好，系统灵敏可靠，还健全完善了规章制度和事故应急预案，明确了值班人员的责任，实行监测监控系统中心站24小时值班制度，当系统发出报警、断电、馈电异常信息时，能够迅速采取断电、撤人、停工等应急处置措施，充分发挥监测监控系统安全避险的预警作用。

（2）人员定位系统 2008年安装了西安大唐电信有限公司生产的KJ279型人员定位系统，并通过肥矿集团公司的验收。KJ279井下人员定位系统利用射频传输和数字编码识别技术，能成功识别煤矿井下人员及动态目标，可以及时反馈井下人员的各种信息，一旦发生事故，可使救治工作以最快的速度有效展开，最大限度地减少灾害损失。系统由主机（即地面中心站）、KJ279-J一般兼矿用本质安全型RS485传输接口、KJ279-FA矿用本质安全型数据监测分站、KJ279-FB矿用本质安全型无线监测分站、KJ279-K矿用本质安全型标识卡、KJ279-Z矿用本质安全型RS485中继器、隔爆兼本安型不间断电源箱、电缆、接线盒、485信号防雷栅、电源防雷栅和其他必要设备组成。井下各个人员出入井口、重点区域出入口、限制区域、巷道分支处等地点设置分站，满足监测携卡人员出入井、出入重点区域、出入限制区域的要求；
地面中心站设在调度室，在井口醒目处配置1.5*1.0m LED双色大屏，用来显示井下来的人员信息及安全标语等。在调度室配置60寸液晶显示屏，用来显示井下人员信息。

（3）压风自救系统 公司设有地面压风机房，机房内有3台活塞式空气压缩机，型号为4L-20/8，排风量为20 m3/min，额定压力为0.8 Mpa，井下采区避灾路线上均按要求敷设了压风管路，并按50米一处设置供气阀门，在各水平、采区和上山巷道最高处均安设了压风管路，并设置了供气阀门，井下主水平压风主管路为6寸管路，水平一翼压风管路为4寸管路，并更换了1000米的4寸管路。我公司按照上级要求按时完成压风自救装置的安设，已购进2台螺杆式压风机，确保满足矿井压风自救的要求。

（4）供水施救系统 公司在地面设有消防水池，供水水源引自这个专用水池，水池的水源来自井下-210水平的5个钻孔，敷设了4路8寸管路，满足供水要求，消防水池均采取了防冻和防护措施，井下水源与地面供水管网已经形成系统，采区避灾路线上均敷设了供水管路，并按照上级要求在压风自救装置处和供压气阀门处水管路附近安装了供水阀门。水量和水压满足人员避险时的需要，能在紧急情况下为避险人员供水、输送营养液提供条件。

（5）通信联络系统 ①小灵通系统 公司于2008年安装使用了中太数据通信（深圳）有限公司生产的小灵通系统，通过了肥矿集团公司的验收。该系统使用中兴ZXPCS-ES3000型交换机，通过MGTSV-16芯光缆连接到井下-70水平中央泵房内的基站控制器。从-70水平中央泵房到3400采区敷设了10对电缆；
从-70水平中央泵房到南翼七采区泵房敷设了10对电缆，从-70水平中央泵房到-210底车场敷设20对电缆，从-210底车场到-210水平北大巷敷设10对电缆。井下矿用通信电缆型号：MHYV 10×2×0.8，MHYV 5×2×0.8，MHYV 1×2×7/0.28 。配置KTW-29型小灵通手机80部。全矿井共安装基站控制器2台；
其中地面1台，井下1台,地面500mW基站1台,井下防爆基站14台，根据井下信号要求情况分布14台基站安装位置，基本实现主要巷道信号覆盖。小灵通与调度交换机通过4条中继线实现连接，与市话交换机通过3条中继线实现连接，可通过直接拨打调度电话做到快速通话联系。

②调度通讯系统 公司按照《煤矿安全规程》的要求，于2002年安装了上海东杭电子设备有限责任公司的调度通讯系统，我公司采用2套通讯系统，井下调度电话采用了KTH-11型（原HAK-1型）防爆电话，交换机采用BDS-C型数字程控调度机，通讯电缆采用的是MHYAV系列，电缆导线直径为0.8mm，从调度室到-70水平井下井底大门敷设了100对实线，从-70水平井底大门到3400采区敷设了20对电缆；
从-70水平井底大门到南翼七采区泵房敷设了40对电缆，从-70水平井底大门到-210底车场敷设50对电缆，从-210底车场到7500底车场敷设20对电缆，从-210底车场到-210水平北大巷敷设20对电缆。电缆采用型号为HYV-30*2*0.8、MHYV-20*2*0.8和MHYV-10*2*0.8的通讯电缆、下井电话安设安全栅，下井电缆在入井处设接地极板和避雷器装置，井上下各个地点均已实现通讯畅通，在主副井绞车房、井底车场、运输调度室、采区变电所、水泵房等主要机电设备硐室和采掘工作面以及采区水平最高点等地点安设58部井下电话；
井下主要水泵房、井下中央变电所等地点都安设了型号为KKD-1矿用本安型的12部直通电话。井上下各个地点均已实现通讯畅通，当发生险情时，可以及时通知井下人员撤离，确保安全生产的需要。

③语音广播系统 公司于2010年安装了济南新云鹏电气设备有限公司生产的型号为XYP-2010的井下语音广播系统，通过了肥矿集团公司的验收。主要设备安装在调度室，井下共安装KXY-127型隔爆兼本安型音箱25台，设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，做到了井下主运输大巷、重要工作岗点覆盖率100%；
采掘头面安装覆盖率90%，今后，我公司将按上级要求随着采掘头面的变化做到全覆盖。

（6）紧急避险系统规划建设情况 公司紧急避险系统由济南煤炭设计院设计，拟设3个永久避难硐室，1个临时避难硐室。第一个设在-70m并联风道和-70m北大巷之间，容量80人；
第二个设在9200轨道下山和9200皮带机巷之间，容量60人；
第三个设在3400轨道巷和皮带机巷之间，容量65人。计划于2012年6月前完成。

2、安全闭环管控信息系统 该系统以预控为核心，全面的、全过程的、全员参加的、闭环式的安全管理活动，切断事故发生的因果链，杜绝或减少煤矿重大安全事故的发生。信息平台的主要功能在于通过软件平台的运行驱动风险预控与隐患闭环管理，做到对生产过程中人员、机器、环境等要素的安全管理信息化。

为了保障系统的正常运行，起到应有的作用，按照集团公司的要求，我公司配备了相应的操作设备，边运行、边完善，力争在最短的时间内达到正常使用要求，发挥最大作用。

3、公司网站 2010年下半年，建立了鑫国公司门户集群网站平台，即：站群管理平台、站点管理平台、内容维护平台。在此平台上建设了鑫国公司主网站和部分二级单位子网站，实行统一平台、统一管理、分散维护。通过网站宣传鑫国公司形象，以及安全生产、经营等方面的信息。

四、组织领导 高度重视智慧矿山建设。公司成立智慧矿山建设领导小组，组长：马兴军；
副组长：付晨光、朱士芳、于丙海、吴季元、孙运部、鲁法林；
成员由经管办（科技科）、技术部、调度室、安监处、机电科负责同志组成。同时成立组委会，马兴军同志任组委会主任，于丙炳海、李卫龙同志任副主任；
办公室设在经管部，赵丽同志负责日常工作，技术部、调度室、安监处、机电科协助经管部做好相关工作。

五、智慧矿山建设方案 （一） 系统建设原则 在项目建设中，智慧矿山建设项目以生产矿井的综合信息化为目标，直接服务于企业成本中心的生产、安全、经营管理，为企业的精益生产、安全保障、成本控制和持续发展目标提供技术保障和信息支持。按照初步设计的要求，系统应该满足先进性、安全性、开放性、可扩充性、可维护性等原则。根据目前业务实际情况，并充分考虑今后业务发展需要，系统采用单机、浏览器/服务器（B/S）体系结构和客户机/服务器(C/S)体系结构相结合的多层应用结构。客户端可运行于主流Windows平台,根据负载特性选择适合的性能优异的架构。总体技术要求如下：
l 平台的设计理念应该具备：
1．前瞻性和实用性：系统要体现世界前沿的智慧化矿山的理念和为采掘业ERP整体解决方案的总体战略构想服务的观念。不但要考虑行业的普遍性和业界最佳实践，而且要符合煤炭企业的实际情况。

作为煤炭企业现代化管理体系的基础，系统必须适合煤炭企业的制度、规范、文化和习惯，以煤矿企业现有管理和业务流程为基础，按照管理优化和流程重组的理念对管理和流程进行切实可行的优化，减少冗余与不合理的环节，使业务人员使用系统时既容易上手，又不会成为现实手工状态的模拟。

2．先进性：首先，应用系统要体现其支持的管理思想的先进性，用ERP的先进管理思想对煤炭企业进行管理和流程改造；
其次，要体现其使用技术的先进性，采用国际流行开发工具，基于先进的互联网标准，国际领先的采矿专业设计模型、计算模型、决策模型和计算机算法；
最后，作为业界最佳实践与煤矿实际相结合的产物，要体现其体系结构的先进性并采用基于框架的设计方法。

3．全面性：必须支持和覆盖集团公司和生产矿两级全部专业（包括采煤、开掘、机电、通风、安全、地测、供排水、设备管理，生产调度、计划管理）全业务的基本需求；
本系统在安全管理上要做到安全指标的定量化和安全事故的可控化，在经营管理上完善以成本为中心的多种核算和考核分析指标，为企业的全员成本目标管理提供支持。

4．发展性：系统有智慧化矿山的整体构想和实现其战略目标的长远规划，其发展具有连续性。

l 平台的基本要求要满足：
5．统一性和集成性：系统要采用先进的矿山智慧化平台，具备CAD、GIS、MIS和三维可视化的所有内容，要求无缝集成各专业内容，解决信息孤岛问题。

6．版权的自主性：系统要求为具有独立完全自主版权的专业平台级产品。

7．专业性与智能性：系统为各专业提供专业的设计、计算、绘图、分析工具；
并具有专业的智能选型和预测功能。具备自动汇总、自动生成的功能，并能够时将井上、下各种信息反映到决策层、管理层、业务操作层，实现流程自动化和决策智能化。

8．标准性和开放性：系统符合国家、行业、企业要求的各专业及信息技术标准与规范，采用通用标准和主流技术，要求提供丰富的采矿行业标准库（如包括地测、采掘、通防、供电、供排水等专业的符号库、线形库、岩性库），所有注记均符合行业标准，而且格式开放可以任意扩展。系统提供从数据库结构、文档格式及通讯协议的开放接口和定制工具。

9．定制性和扩展性：系统的设置和恢复要求简便快捷，实现敏捷配置和柔性管理。系统在标准图例、线型、填充、设备，在自定义图形绘制、自定义报表方面提供强大而灵活的定制功能；
可以在标准的图例、数据库、报表外定制符合用户要求的新的图例、设备和报表等。

信息化示范矿系统涵盖了生产技术管理信息系统的矿级的具体应用，以及安全管理、经营管理等方面，还要为集团公司级的其他管理系统提供数据和接口。

10．共享的实效性和联动性：能够及时、准确、动态地更新集团、矿两级信息，并提供信息资源高度共享。可实现下属各子系统融合、协同、动态联动。

11．预警的自动性和可定制性：系统用户对于权限范围内所关心技术和安全指标可以事先设置预警提醒的上下限，当指标达到预警值，系统能够自动提醒相关用户或用户指定的人员，并提供预警的数据和接口，便于外部其他系统调用。

l 数据安全性应该符合：
12.多种数据库的支持：系统要支持主流大中小型数据库，具有多种数据库（包括Oracle、SQL sever、Access、 Excel 、Foxpro、 Txt等）的导入导出功能，使用户可以充分利用原有成果。

13.多级数据管理的支持：支持矿、区队三级数据管理功能，支持公司级的数据查询汇总功能。

14.安全性与可靠性：系统必须具有很高的可靠性和安全性，这是必须具备的一个重要条件。系统通过合理设计，严格的用户权限控制，实现功能权限，数据权限，字段权限多层结构安全管理，支持矿、区队多级权限管理，使系统安全性有稳固的保障；
从操作系统、数据库、网络传输、应用软件等多层次设置安全屏障，有效保证数据安全，保证客户数据不被篡改，保证信息的安全性、完整性。

l 从可操作性角度来看，系统应该具备: 15.并发性和协作性：系统应支持集中分布式网络应用环境下多客户协作的数据录入，编辑，图形修改，支持多专业的协同，支持集中分布式的数据存储、查询。

16.可操作性和易用性：系统软件安装简单、操作方便，具有良好的操作界面，遵循通用的操作习惯，具有完善的说明书、帮助文挡和上下文帮助。

17.易维护性：系统维护的主要目标是适用性维护和改善性维护。为了提高系统的可维护性，开发方应做到：
* 建立可维护性的开发环境。

* 将软件的维护从开发后期提到开发初期，即在设计阶段就要考虑到软件的维护。

·从经济成本出发，系统应该具备：
18.经济性：系统要着眼于近期目标和长期的发展，选用先进的设备进行最佳性能组合，利用有限的投资构造一个性能最佳的信息化系统；
在实施过程中要统筹考虑软硬件投入，分步实施。

19.重用性：系统应该提供多层次的软件复用技术，具有功能强大的定制、配置工具、脚本开发及二次开发环境，易于实现系统的用户化定制及应用功能的扩充，提供外部开发调用的接口，从根本上解决应用软件的可修改性、可扩充性、可理解性和可测试性，真正完善软件的可维护性和可扩展性，以减少运行维护成本。

系统要提供业务流程及工作流程定制工具，在需方业务流程及工作流程变化时，可以方便地进行模块重新配置、组态。

应用软件系统采用面向对象及组态的程序开发技术，采用基于工业标准的部件化软件体系结构，实现应用部件的即插即用，系统的开放性、灵活性和扩展性要好。

（二） 系统构架 山东鑫国煤电有限责任公司的智慧矿山系统以地理信息系统为基础平台，由数据采集和传输网络层、信息展现层、数据储存层（数据库）、系统配置层（DBA）、核心应用层、数据挖掘层、决策指挥层和WEB操作层构成，实现信息的完全共享和各种业务的无缝集成，系统结构见图 1，可简单描述如下：
1、数据采集和传输网络层：该层主要包括服务器、交换机、路由器、线路和信道和采集设备等网络设施建设，原则上不属于矿山智慧化平台的内容，但根据技术发展趋势和矿山的生产特点，我们还是建议井下采用工业以太网+现场总线的数据传输网络，有线+无线+人工的数据采集系统，地面采用有线+无线的数据传输模式和C/S+B/S的数据访问方式，接口实现规范化和标准化，这就可以保证矿山智慧化建设的顺利实施。

2、信息展现层：这里主要包括图形工作站、大屏幕、电视墙、视频会议、投影设备、喷绘设备等相关设施建设、基于GIS的综合查询和基于门户网站建设的WEB应用。

3、数据储存层（数据库）：为了便于管理和提高检索效率，我们从逻辑上把数据库划分为静态数据库、实时数据库和多媒体数据库，最好用不同的物理服务器分别管理，实现分布式操作，其中静态数据库存放普通数据和静态文档、实时数据库存放监测监控的实时数据、多媒体数据库存放工业电视系统和通讯系统的视频片段和音频片段，该层主要用于信息的采集和储存。

4、系统配置层（DBA）：该层次属于高级管理员操作层面，主要功能是数据库结构定制、角色和用户设置、流程定制、WEB发布管理、综合管理界面设置、系统间联动设置、编码管理、报表格式定义等。

5、核心应用层：主要包括矿山智慧化平台、生产技术管理系统、调度管理系统、安全管理系统、设备管理系统、物资管理系统、人力资源管理系统、成本管理系统、综合管理系统，该层中各系统专业功能的强弱、技术的先进与否、以及它们之间的协同能力直接关系到智慧矿山建设的效果。

6、数据挖掘层：主要包括安全检查、质量检查、综合查询、效益分析、查询结果的导入导出等，该层主要用于信息的挖掘、分类和汇总。

7、决策指挥层：主要包括效益分析、计划制定和调整、工程进度控制、生产和安全隐患的集体会诊、可视化指挥调度等，其效果代表智慧矿山建设的成败。

8、WEB操作层：通过DBA 的WEB发布设置，实现Internet上的远程操作和信息管理，主要针对集团公司、省局、国家局等上级主管部门以及B2C和B2B等用户，这里值得注意的是WEB中的2DGIS和三维可视化均采用国际标准图形格式SVG和VRML，以便交流和管理。

总体构架中各层次和各系统之间的关联关系见图1中的连接线路，它们主要是通过数据库中的关联字段和图形文件中的关联层进行协同操作。

(三) 系统平台软件技术规范 必须具有真正的CAD/GIS核心平台，能够处理采掘业的所有图形、和智慧矿山的所有对象。在各专业应用切换时，图形和数字矿山对象的信息不能丢失；
在此基础上，要能够实现处理后台数据管理与图形联动以及各专业数据图形联动等更高层次的问题。

系统应该实现数据库、角色、用户及权限的定制和各类数据字典和出发器的定制，完善建立自定义数据库和自定义报表的向导工具，支持各种标准数据库的导入导出。

系统应该有专有的流程定制模块，用于各种业务流程的定制和重组，满足不同时期业务发展的需要，并实现预置报警提醒功能。

系统应该具备信息编码工具和项目管理工具，以实现标准化定制的灵活性与按时空进行动态管理的先进理念。

根据山东“智慧矿山”建设方案的内容要求，我们提供对山东鑫国煤电有限责任公司的智慧矿山项目提供三大平台软件，第一个是通用管理平台软件，第二个是地理信息系统平台软件，第三个是三维可视化集成平台,合起来成为矿山数字化平台。

（四）项目的建设依据 项目建设要依据下列规程和规范：
(1)《山东省数字矿山建设方案》 (2)《城市基础地理信息系统技术规范》 (3)《中华人民共和国安全生产法》 (4)《煤矿安全监察条例》 (5)《煤矿安全监察管理体制改革实施方案》 (6)《煤矿安全规程》 (7)《煤矿作业规程编制指南》 (8)《煤矿安全监控系统通用技术要求》 (9)《煤矿安全生产许可证发放管理办法》 (10)《煤矿安全质量标准》 (11)《煤矿工人安全技术操作规程指南》 (12)《冲击地压预测和防治试行规范》 (13)《防治煤与瓦斯突出细则》 (14)《GB/T 17544》、《GB/T 16200》 (15)《其他有关矿山安全生产的法律法规及设计手册》 （五） 系统管理平台 众所周知，无论是采矿行业的信息化建设，还是智慧矿山建设，都已经不能再沿用以前的思路，即再也不能一个系统一个系统的考虑，这样就会使旧的信息孤岛还没有消除，又产生了新的信息孤岛，已有的系统还没有用好，甚至有的系统还没有开发完成，就已经赶不上形势的需要，半路夭折，造成人力、物力、财力的极大浪费。

因此，新的信息化建设项目必须有一个强大的系统平台做支撑，以满足技术的发展和需求变化的需要，对于智慧矿山或矿山信息化来说，系统平台必须具有以下管理工具：
1、数据库定制工具 该工具主要用于数据库结构的定制的设置，定义各类数据字典和触发器，对大型数据库进行封装。操作界面如下：
2、角色设置工具 该工具主要用于用户、角色及其权限的设置。

3、WEB界面定制工具 该工具可满足各类操作界面的定制和维护，可配合流程管理使用。

4、报表定制工具 该工具可以满足各专业报表的设置和调整。定制界面为：
5、数据库的导入导出工具 提供的导入导出工具可以满足各种常用数据库(包括Oracle、Sqlserver、 Foxpro、Access、Excel、Txt等)的导入导出和互导。

6、项目管理工具 蓝光公司针对采掘业的技术特点，开发出了一个通用的项目管理工具，可以有效安排采掘计划、设备维修计划以及其它施工计划。

7、编码管理工具 编码工具可以对各类智慧矿山管理对象进行规范编码，可以自动定义编码规则。

8、 CAD功能 具有通用二维CAD软件的所有功能，见2 “核心应用系统”。

9、GIS功能 具有通用二维GIS软件的所有功能，见2 “核心应用系统”。

（六）核心应用系统 主要包括如下系统：系统管理平台、三维可视化集成系统、平台基本功能总结 、 生产技术管理、 调度管理系统、 安全管理系统、三维监测监控集成系统、 矿山灾害预警系统、 事故仿真系统、设备管理系统、 物资管理系统、企业成本控制系统、 综合查询与决策支持系统。

1、 系统管理平台 （1）概述 地理信息系统，简称GIS，是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息的计算机软硬件系统。GIS系统可以通过与自动化设备监控技术，射频技术或GPS技术，信息分析和处理技术的集成，形成一个基于计算机的有关地理数据管理、地理信息分析和设备监控的综合管理系统。

在管理信息化平台中，主要使用GIS地理信息系统来综合而且直观地显示和表达各种地理信息、地质信息、采掘工程信息、危险源信息和设备分布信息，设备所采集到的参数信息（如各区域的瓦斯检测器所检测到的井下瓦斯信息，温度传感器检测到的井下温度信息等），移动目标的定位、跟踪，报警和表达，直接统计图表等内容。所有这些信息都要在一张矢量化的表示矿区井上、井下地理信息图上显示出来，点击地图上某一监控目标（可以是一监控设备，可以是移动目标）就可以对该对象进行监控，如该对象详细信息的显示，对该对象实施各种操作――控制设备的动作，与人员进行通讯以实现调度。

（2） GIS图层 地面地理信息的对象层次和层次内容如下：
①地形对象层 二维地形对象：主要包括高程点、等高线、陡坎、陡坡、平坦区域、植被。

三维地形对象：主要包括普通地面模型、陡坎模型、陡坡模型、平坦区域模型。

分析内容：坡度、坡向、流域、通视、脊谷、趋势面、淹没等。

②水体对象层 二维水体对象：主要包括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽、山泉 。

三维水体对象：主要包括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽。

属性及其分析内容：略。

③交通对象层 二维交通对象：主要包括公路、铁路、水路、车站、码头、港口、加油站。

三维交通对象：主要包括公路、铁路、水路、车站、码头、港口、加油站。

属性及其分析内容：略。

④植被对象层 二维植被对象：主要包括森林、绿地、草坪、花坛、树木。

三维植被对象：主要包括森林、绿地、草坪、花坛、树木。

属性及其分析内容：略。

⑤气象对象层 二维气象对象：主要包括气压等值线、温度等值线、降雨量等值线。

三维气象对象：主要包括气压分布模型、温度分布模型、降雨量分布模型。

注：这些对象动态性、季节性更强。

属性及其分析内容：略。

⑥地面建筑对象层 二维地面建筑对象：主要包括重要楼堂馆所、综合社区、重要部门建筑群（如医院、救护队、供电所、消防队、自来水公司、环保局）。

三维地面建筑对象：主要包括重要楼堂馆所、综合社区、重要部门建筑群。

属性及其分析内容：略。

⑦通信对象层 二维通信对象：主要包括基站、杆塔、交换机、分线箱、配线箱、线路、终端设备。

三维通信对象：主要包括基站、杆塔、交换机、分线箱、配线箱、线路、终端设备。

属性及其分析内容：略。

⑧数据网络对象层 二维数据网络对象：主要包括基站、杆塔、交换机、路由器、服务器、工作站、大型打印机、投影机、视频采集设备、线路。

三维数据网络对象：主要包括基站、杆塔、交换机、路由器、服务器、工作站、大型打印机、投影机、视频采集设备、线路。

属性及其分析内容：略。

⑨管线对象层 二维管线对象：主要包括调压设备、调阻设备、检修设施、消费点、线路。

三维管线对象：主要包括压压设备、调阻设备、检修设施、消费点、线路。

分析内容：包括给水、排水、电力、燃气、采暖、通讯。

⑩污染源对象层 二维污染源对象：主要包括空气污染源、粉尘污染源、地面水污染源。

三维污染源对象：主要包括空气污染源、粉尘污染源、地面水污染源。

属性及其分析内容：略。

⑪地面沉陷对象层 二维沉陷对象：主要包括下沉、倾斜、曲率、水平移动、变形动态等值线。

三维沉陷对象：主要包括下沉、倾斜、曲率、水平移动、变形三维动态模型。

属性及其分析内容：略。

地下地理信息的对象层次和层次内容如下：
①煤岩层对象层 二维对象：主要包括表土层、煤层、岩层、风氧化带。

三维对象：主要包括表土层、煤层、岩层、风氧化带。

属性及其分析内容：略。

②钻孔对象层 二维对象：主要包括地质钻孔、注浆孔、水文观测孔、瓦斯抽放空、排水孔、电力电缆孔。

三维对象：主要包括地质钻孔、注浆孔、水文观测孔、瓦斯抽放空、排水孔、电力电缆孔。

属性及其分析内容：略。

③地质构造对象层 二维对象：主要包括断层、陷落柱、裂隙、向斜轴、背斜轴、逆转轴。

三维对象：主要包括断层、陷落柱、裂隙、向斜轴、背斜轴、逆转轴。

属性及其分析内容：略。

④地下水对象层 二维对象：主要包括含水层富水区、岩溶水、潜水、承压水、老塘水。

三维对象：主要包括含水层富水区、岩溶水、潜水、承压水、老塘水。

属性及其分析内容：略。

⑤地下环境对象层 二维对象：主要包括温度分布、瓦斯分布、粉尘、湿度分布。

三维对象：主要包括温度分布、瓦斯分布、粉尘、湿度分布。

属性及其分析内容：略。

⑥井巷工程对象层 二维对象：主要包括井筒、巷道、硐室、采空区、工作面、煤仓、水仓。

三维对象：主要包括井筒、巷道、硐室、采空区、工作面、煤仓、水仓。

属性及其分析内容：略。

⑦采掘设备对象层 二维对象：主要包括采煤机、掘进机、连采机、支架。

三维对象：主要包括采煤机、掘进机、连采机、支架。

属性及其分析内容：略。

⑧支护材料层 二维对象：主要包括锚杆、锚网、锚锁、工字钢、U型纲、坑木、篱笆分布。

三维对象：主要包括锚杆、锚网、锚锁、工字钢、U型纲、坑木、篱笆分布。

属性及其分析内容：略。

⑨安全设备对象层 二维对象：主要包括喷浆机、注氮机、锚锁机。

三维对象：主要包括喷浆机、注氮机、锚锁机。

属性及其分析内容：略。

⑩运输系统层 二维对象：主要包括刮板输送机、转载机、皮带、绞车、轨道、矿车、猴车、罐笼、箕斗、钢丝绳。

三维对象：主要包括刮板输送机、转载机、皮带、绞车、轨道、矿车、猴车、罐笼、箕斗、钢丝绳。

属性及其分析内容：略。

⑪通风系统层 二维对象：主要包括风机、局扇、风门、风窗、风帘、风桥、密闭、风筒、测风点。

三维对象：主要包括风机、局扇、风门、风窗、风帘、风桥、密闭、风筒、测风点。

属性及其分析内容：略。

⑫供电系统层 二维对象：主要包括变电站、变压器、开关、负荷、电容器、电缆。

三维对象：主要包括变电站、变压器、开关、负荷、电容器、电缆。

属性及其分析内容：略。

⑬排水系统层 二维对象：主要包括泵房、水仓、水泵、管道、水沟、管件、闸门、阀门、笼头。

三维对象：主要包括泵房、水仓、水泵、管道、水沟、管件、闸门、阀门、笼头。

属性及其分析内容：略。

⑭防尘系统层 二维对象：主要包括水泵、管道、管件、闸门、阀门、喷头、水袋。

三维对象：主要包括水泵、管道、管件、闸门、阀门、喷头、水袋。

属性及其分析内容：略。

⑮注浆系统层 二维对象：主要包括水泵、注浆机、配料机、输送机、管道、管件、闸门、阀门。

三维对象：主要包括水泵、注浆机、配料机、输送机、管道、管件、闸门、阀门。

属性及其分析内容：略。

⑯压风系统层 二维对象：主要包括空压机、管道、管件、阀门、用风设备。

三维对象：主要包括空压机、管道、管件、闸门、用风设备。

属性及其分析内容：略。

⑰瓦斯地质层 二维对象：主要包括瓦斯赋存区、瓦斯等压线、瓦斯含量等值线、瓦斯吸附浓度等值线、瓦斯游离浓度等值线等。

三维对象：主要包括瓦斯赋存区、瓦斯等压线、瓦斯含量等值线、瓦斯吸附浓度等值线、瓦斯游离浓度等值线等。

属性及其分析内容：略。

⑱水文地质层 二维对象：主要包括富水区、隔水层、导水通道、涌水点、汇水点、水流状态等。

三维对象：主要包括富水区、隔水层、导水通道、涌水点、汇水点、水流状态等。

属性及其分析内容：略。

⑲地应力层 二维对象：主要包括原始应力区、应力增高区、应力下降区、应力等值线、等。

三维对象：主要包括原始应力区、应力增高区、应力下降区、应力等值线、等。

属性及其分析内容：略。

⑳温度管理层 二维对象：主要包括原始温度场区、地温增高区、温度下降区、温度等值线等。

三维对象：主要包括原始温度场区、地温增高区、温度下降区、温度等值线等。

属性及其分析内容：略。

火区管理层 二维对象：主要包括发火区域、自燃倾向等值线、密闭区、漏风量等值线、温度分布等值线。

三维对象：主要包括发火区域、自燃倾向等值线、密闭区、漏风量等值线、温度分布等值线。

属性及其分析内容：略。

、监测系统层 二维对象：主要包括探头（含摄像头）、分站、无线基站、前置机、服务器、线路。

三维对象：主要包括探头（含摄像头）、分站、无线基站、前置机、服务器、线路。

属性及其分析内容：略。

、瓦斯抽放系统层 二维对象：主要包括抽放泵、管路、管件、闸阀门、储气灌等。

三维对象：主要包括抽放泵、管路、管件、闸阀门、储气灌等。

属性及其分析内容：略。

、避灾路线层 二维对象：主要包括避火路线、避水路线、避瓦斯突出、爆炸路线、冲击地压路线。

三维对象：主要包括避火路线、避水路线、避瓦斯突出、爆炸路线、冲击地压路线。

属性及其分析内容：略。

、抗灾救灾路线层 二维对象：主要抗灾救灾路线、有关设施、标识。

三维对象：主要抗灾救灾路线、有关设施、标识。

属性及其分析内容：略。

、井下人员管理层 二维对象：主要空间坐标、地点名称、井巷工程、硐室、工作面、矿工、人员识别号。

三维对象：主要空间坐标、地点名称、井巷工程、硐室、工作面、矿工、人员识别号。

以上是地面和地下地理信息系统层次结构，其中每类对象均包括三维地理坐标、所属系统（指运输、排水、通风、风尘等）和其它所需属性等，只要把这些对象管理好，就可以形成矿山生产的信息保障体系，使各专业的设计、管理和决策走向科学化和智能化。

(3)基础GIS功能 显示地图原始尺寸 对地图的放大显示操作 对地图的缩小显示操作 对地图的漫游操作 刷新地图图层信息 提供鹰眼功能，以供快速定位 将地图保存成图片格式，如BMP，JPG格式 (4)显示GIS对象信息 显示整个矿井区域的地理信息；

实时跟踪井下作业人员和车辆；

回放人员和车辆的历史轨迹；

可以提供设施设备信息查询定位；

选择显示设施设备重要属性信息。

为每个监控设备或设施进行TAG点配置。

(5)地图信息查询 设备或设施的属性信息与数据库的字段进行关联 点查询：点击某一设备或设施查询该设备或设施的信息 矩形区域查询：在地图上划一个矩形区域，查询该矩形区域内的设备或设施信息 圆形区域查询：在地图上划一个圆形区域，查询该圆形区域内的设备或设施信息 多边形区域查询：在地图上划一个多边形区域，查询该多边形区域内的设备或设施信息 关联查询：实现重点局部区域详细信息的超级关联查询。

组合查询：可以对不同的图形进行自动叠置和拼接查询，例如可以查询井田边界以外的实施、小煤井与本矿的接触、连接和关联情况。

(6) GIS对象的状态反馈 显示设备的运行状态 在设备状态满足预先设定的报警条件时，采用动态或色彩标示出报警点，及时提醒管理人员加以处理。

(7)GIS地图的编辑功能 煤矿中所使用的GIS系统的采掘面的图层随着开采的进行而改变，GIS系统提供编辑工具，实现对地图的编辑功能，当采掘面改变后，管理员使用该工具进行对地图的编辑，以使GIS的画面符合实际情况。

2、 综合查询与决策支持系统 为了充分发挥各个子系统的作用，为生产管理、经营管理、安全管理、调度管理、事故排查提供决策支持，决策支持系统的建设也是ERP系统中重要的一部分。

综合查询与决策支各种监测系统数据，为决策者提供决策的支持。即以数据库管理系统为基础，以B/S结构持系统要以数据库管理系统为基础，紧密结合煤炭企业生产、经营过程中的各种历史数据、当前数据、及形式的高级、灵活、通用、可定制的查询为工具，依靠决策方法模型，为决策与管理人员提供支持。

3、系统运行环境 服务器：主频3.0GHz，内存2.0GB，硬盘340GB以上，需要双机热备软件。

工作站：主频3.0GHz，内存3.0GB，硬盘340GB以上，有512M显的存独立显卡。

绘图机：幅面60英寸，内存100M以上，支持HP-GL/2语言和PS格式输出。

数码工程复印机：金磁 KM4800W.。

数据库：ORACLE9i以上版本 服务器操作系统：Windows server2003以上版本。

客户端操作系统：Windows XP以上版本。

要求服务器与各客户端互联互通。

特别建议：
1、井下钻孔均要有测斜数据（可用测斜仪）。

2、要求有5台以上PDA手持式检查仪（操作系统为MS mobile6.0以上版本）。

3、有钻孔钻屑量或地音或地应应力观测数据。

4、有水文观测系统（包扩各观测孔水位、水温、颜色等）和水质分析结果。

5、有矿压观测系统（包括支架、锚杆、锚索等，以及离层观测仪）。

6、有比较全的环境监测系统（包括瓦斯、风速、温度、压力、CO、CO2、O2等传感器）。

7、要求有短消息发布平台。

4、 系统运行方式 总体采用B/S+C/S混合结构，管理信息（MIS）、地理信息系统（GIS）和虚拟矿山(VRMS)、本质安全保障系统等管理和查询部分采用B/S结构，专业分析、灾害预警和灾害防治决策支持系统采用C/S结构，B/S结构可以和C/S互连。为了提高运行速度和运行效率，数据和图形采用集中管理和分布管理相结合的方式运行，每矿建立一个WEB服务器（可以与数据库服务器共用一台），集团公司建立一个WEB服务器连接各矿的WEB服务器，并可进行综合查询、统计汇总、安全评价和指标考核。