有色金屬礦山礦用車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)技術(shù)規(guī)范（草案）

ICS73.060.01CCSD40有色金屬礦山礦用車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationfornetworkcontrolplatformofminingvehiclesinnon-ferrousmetalmines（討論稿）YS/TXXXXX—20XX有色金屬礦山礦用車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)技術(shù)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了有色金屬礦山礦用車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)的總體框架和基本要求。本文件適用于有色金屬礦山礦用車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)要求等。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少條款。其中，注日期的引用文件，僅該注日期的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T22239信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)要求GB/T35273密碼應(yīng)用安全技術(shù)規(guī)范GB/T34982云計(jì)算數(shù)據(jù)中心基本要求3術(shù)語(yǔ)、定義和縮略詞3.1術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1.1礦用車聯(lián)網(wǎng)networkingofminingvehicles礦用車輛上的車載設(shè)備通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中的所有車輛動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行采集、傳輸和利用，通過(guò)智能調(diào)度系統(tǒng)、智能運(yùn)維系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)在車輛運(yùn)行中提供相關(guān)決策功能服務(wù)。3.1.2管控平臺(tái)intelliggentcontrolplatform基于CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)而構(gòu)建的，旨在對(duì)礦山企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中涉及的管理屬性、分工、授權(quán)、知會(huì)、決策項(xiàng)、數(shù)量等控制項(xiàng)進(jìn)行集中管理管控，服務(wù)礦山企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理精益化、生產(chǎn)可視化的系統(tǒng)平臺(tái)。3.2縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。CPS信息物理系統(tǒng)CyberPhysicalSystemsV2X車聯(lián)網(wǎng)Vehicle-to-EverythingCS客戶端/服務(wù)器端的交互Client/ServerBS瀏覽器/服務(wù)器端的交互Browser/ServerPC個(gè)人計(jì)算機(jī)PersonalComputerAPI應(yīng)用程序編程接口ApplicationProgrammingInterfaceECU電子控制單元Engine

ControlUnitCPE客戶前端設(shè)置CustomerPremiseEquipment

APP手機(jī)軟件ApplicationCAN控制器局域網(wǎng)總線ControllerAreaNetwork4總體架構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)結(jié)構(gòu)按照《有色金屬行業(yè)智能礦山建設(shè)指南》相關(guān)內(nèi)容，宜分為云、網(wǎng)、邊、端四個(gè)層次，分別由智能調(diào)度系統(tǒng)、智能運(yùn)維系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)等組成。以網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化建設(shè)為基礎(chǔ)，提供主動(dòng)安全、智能采礦管控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)智能運(yùn)維、遠(yuǎn)程診斷等應(yīng)用服務(wù)，形成數(shù)據(jù)中心的集中管理。礦山礦用車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)總體架構(gòu)見(jiàn)圖1。圖1車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)架構(gòu)圖5建設(shè)要求5.1概述構(gòu)建礦用車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)宜包括智能調(diào)度系統(tǒng)、智能運(yùn)維系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)。智能調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)V2X(人、車、路、礦)的控制與管理，實(shí)現(xiàn)裝、運(yùn)、卸的全過(guò)程控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度、管理和監(jiān)控的功能，并結(jié)合爆堆品位值及目標(biāo)值，融入優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)智能供配礦管理。智能運(yùn)維系統(tǒng)通過(guò)實(shí)施采礦設(shè)備ECU數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集（CPE雙通道并行）、分析、研判，結(jié)合關(guān)鍵部件的生命周期和故障分析，并結(jié)合定位導(dǎo)航及環(huán)境感知數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)備的智能動(dòng)態(tài)最優(yōu)管控。智能駕駛系統(tǒng)通過(guò)采礦設(shè)備進(jìn)行智能化、無(wú)人化改造，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理，實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)備有人駕駛、遙控駕駛、無(wú)人駕駛多模式混編作業(yè)，以作業(yè)安全、作業(yè)質(zhì)量為和作業(yè)效率為目標(biāo)的精準(zhǔn)作業(yè)，滿足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜生產(chǎn)場(chǎng)景作業(yè)需求。5.2智能調(diào)度系統(tǒng)5.2.1車輛實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)通過(guò)GPS、北斗或雙星高精度定位模塊，對(duì)現(xiàn)有已安裝卡調(diào)終端設(shè)備的車輛等采礦設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、歷史回放、運(yùn)行軌跡查詢、速度顯示、超速定位及報(bào)警、離線定位及報(bào)警功能。5.2.2車輛安全管理當(dāng)車輛之間的距離、速度超出標(biāo)定值時(shí)，終端設(shè)備會(huì)進(jìn)行互相提示和報(bào)警。在視線不良、雨霧天氣情況下，能夠起到對(duì)危險(xiǎn)和隱患的提前預(yù)警作用。5.2.3生產(chǎn)調(diào)度管理能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)所有穿孔、鏟裝、運(yùn)輸、排土、輔助設(shè)備作業(yè)狀態(tài)，并進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度指令的下發(fā)。同時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)度。5.2.4智能配礦利用現(xiàn)場(chǎng)巖粉取樣數(shù)據(jù)，建立采礦實(shí)時(shí)的爆堆數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)選礦的礦量和品位需求，自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的排產(chǎn)。將二次圈礦后的爆堆數(shù)據(jù)庫(kù)按照標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)入卡調(diào)系統(tǒng)，卡調(diào)系統(tǒng)綜合礦量、品位、運(yùn)距等約束條件，在采場(chǎng)現(xiàn)有爆堆中計(jì)算出配礦計(jì)劃及建議設(shè)備配備，最后形成生產(chǎn)計(jì)劃表，經(jīng)審核后實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令的下發(fā)。5.2.5自動(dòng)計(jì)量及報(bào)表調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)車載定位信息和相關(guān)判斷條件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的自動(dòng)循環(huán)統(tǒng)計(jì)。根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)表格式和數(shù)據(jù)源，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或軟件自動(dòng)生成報(bào)表。5.2.6高精度控制系統(tǒng)配置高精度終端，水平和垂直定位精度，可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)作業(yè)界線的精確控制，越界報(bào)警，實(shí)現(xiàn)以目標(biāo)為導(dǎo)向精準(zhǔn)控制。5.2.7地圖管理具備展示地圖地理位置搜索、路線規(guī)劃、地點(diǎn)標(biāo)記、實(shí)時(shí)定位等將地理信息以圖形方式展示，可以及時(shí)更新和編輯底圖。5.3智能運(yùn)維系統(tǒng)5.3.1狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)支持運(yùn)維車輛運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)（如壓力數(shù)據(jù)、液位數(shù)據(jù)、運(yùn)行速率數(shù)據(jù)等），設(shè)置運(yùn)維車輛運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)周期?？芍С诌\(yùn)維車輛周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)（如環(huán)境溫度數(shù)據(jù)、震動(dòng)數(shù)據(jù)等）。5.3.2故障預(yù)測(cè)與預(yù)警通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的狀態(tài)和傳感器數(shù)據(jù)，利用故障診斷算法和模型，提前預(yù)測(cè)和識(shí)別車輛可能發(fā)生的故障，并發(fā)出預(yù)警信號(hào)。5.3.3車輛運(yùn)維實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控、故障診斷和維修，對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和挖掘，提供建議和措施，建立和管理運(yùn)維知識(shí)庫(kù)。5.3.4設(shè)備信息管理

建立運(yùn)維設(shè)備的臺(tái)賬信息，支持瀏覽和查詢運(yùn)維車輛歷史數(shù)據(jù)，支持運(yùn)維對(duì)象備件信息的管理（如編輯、添加、刪除），支持運(yùn)維對(duì)象歷史數(shù)據(jù)的導(dǎo)出或打印。對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生分析預(yù)測(cè)。通過(guò)能源監(jiān)測(cè)和優(yōu)化算法，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的能源消耗和效率，提供能源管理建議。5.4智能駕駛系統(tǒng)5.4.1精準(zhǔn)作業(yè)管理智能駕駛具備接收車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)下發(fā)的作業(yè)任務(wù)指令，對(duì)指令進(jìn)行解析和判斷執(zhí)行，并能將車輛狀態(tài)及作業(yè)信息上報(bào)?？梢愿鶕?jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和算法進(jìn)行智能決策，并實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。5.4.2無(wú)人操作或遙控操作利用自動(dòng)化裝備和無(wú)人駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人操作和遠(yuǎn)程操作，提高生產(chǎn)效率和安全性。5.4.3協(xié)同作業(yè)管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦流程穿孔設(shè)備、鏟裝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、排土設(shè)備等協(xié)同作業(yè)，設(shè)備狀態(tài)信息、指令信息向平臺(tái)上報(bào)和下發(fā)。協(xié)同作業(yè)管理包括設(shè)備調(diào)度、任務(wù)分配、資源管理、數(shù)據(jù)分析等。5.4.4視頻監(jiān)控應(yīng)設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，統(tǒng)一管理監(jiān)控智能駕駛區(qū)域內(nèi)的所有拍攝和錄像設(shè)備，以及車輛所搭載的拍攝和錄像設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)可視化管控。視頻監(jiān)控設(shè)備選型宜保持統(tǒng)一。5.4.5自動(dòng)導(dǎo)航應(yīng)結(jié)合設(shè)備配置及場(chǎng)地情況等選擇導(dǎo)航方式。融合多種定位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)導(dǎo)航功能，包括路徑規(guī)劃、動(dòng)態(tài)障礙物檢測(cè)和避障等。5.4.6語(yǔ)音廣播和文字顯示智能駕駛區(qū)域的關(guān)鍵路口、閘口等應(yīng)設(shè)置語(yǔ)音廣播和文字顯示，應(yīng)根據(jù)采礦生產(chǎn)流程及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行自動(dòng)語(yǔ)音播放和文字投屏顯示。6智能管控平臺(tái)6.1技術(shù)及功能要求a）應(yīng)具備開(kāi)放性和可拓展性，便于與其他系統(tǒng)共享、交換數(shù)據(jù)；b）應(yīng)具備良好的信息處理能力，人機(jī)交互界面友好；c）應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)節(jié)奏，合理分配作業(yè)任務(wù)，并將關(guān)鍵過(guò)程狀態(tài)反饋；d）應(yīng)具備數(shù)據(jù)分析和決策支持的能力，能對(duì)采礦數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，生成各種報(bào)告和分析結(jié)果。e）應(yīng)具備手動(dòng)調(diào)度功能；f）應(yīng)具備一鍵緊急停止智能駕駛運(yùn)行的功能；g）應(yīng)具備調(diào)度范圍內(nèi)重要關(guān)鍵數(shù)據(jù)的歸納、可視化功能，宜支持在移動(dòng)終端的同步展示。6.2特點(diǎn)

a）輕量化：采用數(shù)采平臺(tái)搭配智能網(wǎng)關(guān)的輕量數(shù)采體系，支持簡(jiǎn)易數(shù)據(jù)采集配置；

b）便捷化：采用CS、BS架構(gòu)，支持PC，移動(dòng)終端、工控設(shè)備上靈活部署；

c）模塊化：采用前后端分離的模塊化API設(shè)計(jì),具備良好的擴(kuò)展性和快速個(gè)性化定制能力；

d）組態(tài)化：采用APP內(nèi)容可拖拉組態(tài)的方式，滿足系統(tǒng)角色對(duì)可視化看板的內(nèi)容聚焦需求；

e）標(biāo)準(zhǔn)化：采用內(nèi)置式的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議總線，滿足底層設(shè)備及軟件數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化接入。7通信要求7.1車輛側(cè)通信7.1.1車輛控制主程序?qū)崟r(shí)接收車內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)反饋，應(yīng)根據(jù)車輛狀態(tài)，動(dòng)態(tài)計(jì)算車輛完成指定駕駛目標(biāo)所需的控制輸入，通過(guò)CAN總線發(fā)送給線控執(zhí)行模塊后，應(yīng)跟蹤各線控模塊的執(zhí)行情況。7.1.2車輛和調(diào)度系統(tǒng)間的通信網(wǎng)絡(luò)宜采用5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、Wifi等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。調(diào)度系統(tǒng)與車輛間通信響應(yīng)宜控制在1秒以內(nèi)，超時(shí)響應(yīng)應(yīng)觸發(fā)安全報(bào)警并觸發(fā)緊急停車。7.2網(wǎng)絡(luò)側(cè)通信7.2.1具備抗干擾和適應(yīng)性的能力，以應(yīng)對(duì)礦山環(huán)境中可能存在的電磁干擾、塵土、濕度等因素。7.2.2具備廣域覆蓋的能力，以支持車輛在礦山不同區(qū)域的通信需求。同時(shí)，通信技術(shù)還應(yīng)支持車輛之間的自組網(wǎng)能力。7.2.3具備高可靠性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，以滿足礦山生產(chǎn)過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?.2.4需要提供安全和隱私保護(hù)的機(jī)制，以防止數(shù)據(jù)泄露和黑客攻擊。通信技術(shù)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證和訪問(wèn)控制等安全機(jī)制，以確保礦山車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性。7.3通信安全7.3.1智能駕駛車輛和路側(cè)設(shè)備以及車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信均應(yīng)采用安全傳輸協(xié)議。

7.3.2車聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)與車輛和路側(cè)設(shè)備間的通信應(yīng)采用雙向認(rèn)證，符合GB/T22239中安全協(xié)議不低于TLS1.2的要求，且應(yīng)采取密碼技術(shù)對(duì)車輛相關(guān)信息進(jìn)行保密性和完整性防護(hù)，采