有色金屬礦山礦用車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)技術(shù)規(guī)范（預(yù)審稿）

1YS/TXXXXX—20XX有色金屬礦山礦用車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了有色金屬礦山礦用車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)的總體架構(gòu)和基本要求。本文件適用于有色金屬礦山的礦用車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)，包括車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)、建設(shè)要求、通信及邊緣云要求和數(shù)據(jù)安全等。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/T28181公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求GB/T38637物聯(lián)網(wǎng)感知控制設(shè)備接入第1部分：總體要求GB/T22239信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)基本要求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)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)vehiclenetworkingmanagementandcontrolplatform采礦設(shè)備上的車(chē)載設(shè)備通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中的所有設(shè)備動(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)、智能駕駛系統(tǒng)、智能運(yùn)維系統(tǒng)在采礦作業(yè)流程中提供相關(guān)管理和決策功能服務(wù)。3.2采礦設(shè)備miningequipment用于開(kāi)采礦石、礦砂等礦產(chǎn)資源的機(jī)械設(shè)備。本文件規(guī)定和適用于露天、井下采礦設(shè)備，露天采礦設(shè)備包括：鉆孔設(shè)備、挖掘設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、推土設(shè)備及其他輔助設(shè)備等；井下采礦設(shè)備包括：掘進(jìn)設(shè)備、鑿巖設(shè)備、破碎設(shè)備、鏟運(yùn)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、提升設(shè)備等。3.3線控化改造wirecontroltransformation將傳統(tǒng)的機(jī)械控制系統(tǒng)改為線控系統(tǒng)，線控系統(tǒng)是一種通過(guò)電子信號(hào)來(lái)控制車(chē)輛，實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦設(shè)備的智能化操作。3.4通信服務(wù)質(zhì)量qualityofservice一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制，是用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問(wèn)題的一種技術(shù)。3.4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。CS：客戶端/服務(wù)器端的交互（Client/Server）BS：瀏覽器/服務(wù)器端的交互（Browser/Server）2YS/TXXXXX—20XXPC：個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）API：應(yīng)用程序編程接口（ApplicationProgrammingInterface）V2X：車(chē)聯(lián)網(wǎng)（Vehicle-to-Everything）ECU：電子控制單元（EngineControlUnit）QoS：服務(wù)質(zhì)量（QualityofService）IaaS：云計(jì)算服務(wù)模式（InfrastructureasaService）4車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)4.1總體架構(gòu)礦用車(chē)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》的相關(guān)內(nèi)容，分為基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的云、網(wǎng)、邊、端四個(gè)層次結(jié)構(gòu)，分別由智能裝備、車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)、邊緣云、礦山云等組成；基于現(xiàn)場(chǎng)和管理功能分為人、車(chē)、路、礦四個(gè)維度進(jìn)行最優(yōu)化管控和決策。礦用車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)總體架構(gòu)見(jiàn)圖1。4.2技術(shù)要求a）輕量化：可采用數(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：應(yīng)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：可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：宜采用界面內(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：應(yīng)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；f）智慧化：宜具備數(shù)據(jù)分析、報(bào)警、決策支持的功能。5建設(shè)要求5.1概述構(gòu)建礦用車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)應(yīng)包括智能調(diào)度系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、智能運(yùn)維系統(tǒng)。智能調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)V2X(人、車(chē)、路、礦)的控制與管理，結(jié)合原礦品位值及目標(biāo)值，融入優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)智能供配礦管理，實(shí)現(xiàn)鉆、裝、運(yùn)、卸等全過(guò)程控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化監(jiān)控、調(diào)度和管理。智能駕駛系統(tǒng)通過(guò)對(duì)采礦設(shè)備進(jìn)行智能化改造，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理，以作業(yè)安全、作業(yè)質(zhì)量和作業(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，實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)備的智能動(dòng)態(tài)最優(yōu)管控。3YS/TXXXXX—20XX智能運(yùn)維系統(tǒng)通過(guò)對(duì)采礦設(shè)備ECU數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析、研判，進(jìn)行故障診斷，優(yōu)化資源分配、自動(dòng)化運(yùn)維流程等，實(shí)現(xiàn)全生命周期精細(xì)化管理。5.2終端設(shè)備5.2.1支持線控化改造，以實(shí)現(xiàn)智能感知控制設(shè)備接入。5.2.2具備與其他設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)信息交換、協(xié)同作業(yè)等功能。不具備通信覆蓋的區(qū)域宜本地存儲(chǔ)。5.2.3支持?jǐn)?shù)據(jù)的采集和上報(bào)；支持指令的接收、處理，并進(jìn)行反饋和執(zhí)行。5.2.4應(yīng)具備精確的控制能力，能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行設(shè)備的動(dòng)作指令，以實(shí)現(xiàn)決策結(jié)果。5.2.5宜能夠與人員進(jìn)行有效的人機(jī)交互，包括語(yǔ)音識(shí)別、觸摸屏操作。5.3智能調(diào)度系統(tǒng)5.3.1生產(chǎn)計(jì)劃管理能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)所有穿孔、鑿巖、鏟裝、運(yùn)輸、提升等設(shè)備作業(yè)狀態(tài)，并根據(jù)采礦設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)指令解析分配、數(shù)據(jù)分析。5.3.2生產(chǎn)執(zhí)行管理宜利用現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立采礦實(shí)時(shí)的原礦數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)多種約束條件，如工藝流程、生產(chǎn)能力、原礦品位、入選品位等，能夠與各智能終端實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令的交互，確保生產(chǎn)結(jié)果符合計(jì)劃目標(biāo)和需求。5.3.3實(shí)時(shí)定位露天礦山通過(guò)GPS、北斗等高精度定位模塊；井下礦山宜采用UWB、激光雷達(dá)等定位技術(shù)對(duì)智能終端采礦設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、路線規(guī)劃和導(dǎo)航、狀態(tài)監(jiān)控、歷史回放、運(yùn)行軌跡查詢、離線定位及報(bào)警功能。露天礦山宜采用高精度定位系統(tǒng)，定位精度厘米級(jí)；井下定位精度宜分米級(jí)。5.3.4自動(dòng)計(jì)量及報(bào)表應(yīng)支持自動(dòng)根據(jù)車(chē)載定位、狀態(tài)監(jiān)控和生產(chǎn)作業(yè)相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)作業(yè)量、行駛軌跡、作業(yè)頻次、能源消耗及故障的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。應(yīng)支持根據(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。5.3.5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，將采礦作業(yè)地理信息以圖形方式展示，根據(jù)采礦區(qū)域地表變化及時(shí)更新和編輯底圖。宜根據(jù)數(shù)字采礦軟件平臺(tái)地表及采場(chǎng)變化實(shí)時(shí)自動(dòng)更新。5.3.6智能配礦露天礦山基于地質(zhì)勘探和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，應(yīng)建立智能配礦模型，將二次圈礦后的原礦數(shù)據(jù)庫(kù)按照標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)入智能調(diào)度系統(tǒng)，智能調(diào)度系統(tǒng)綜合礦量、品位、運(yùn)距、鏟裝能力、礦卡載重等多因素約束條件，在現(xiàn)有原礦中計(jì)算出配礦計(jì)劃及建議設(shè)備配備，最后形成生產(chǎn)配礦計(jì)劃，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令的下發(fā)。地下礦山宜結(jié)合礦房品位情況、溜井料位、鏟運(yùn)機(jī)、電機(jī)車(chē)等采運(yùn)設(shè)備工作狀態(tài)、運(yùn)量信息等多因素約束條件設(shè)計(jì)生產(chǎn)配礦計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦石開(kāi)采和過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、智能化監(jiān)測(cè)與控制。5.4智能駕駛系統(tǒng)5.4.1自動(dòng)駕駛和輔助駕駛支持自動(dòng)駕駛功能的采礦設(shè)備應(yīng)能夠準(zhǔn)確的感知周?chē)淖鳂I(yè)環(huán)境，并根據(jù)感知到的信息做出正確的決策。能夠精確控制設(shè)備操作，根據(jù)不同的道路條件和作業(yè)環(huán)境自適應(yīng)地調(diào)整駕駛策略和控制方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和輔助駕駛。5.4.2智能作業(yè)管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)作業(yè)任務(wù)指令的接收，對(duì)作業(yè)指令進(jìn)行解析和判斷執(zhí)行，并將采礦設(shè)備狀態(tài)及作業(yè)信息下發(fā)。4YS/TXXXXX—20XX宜支持根據(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)工藝要求。5.4.3協(xié)同作業(yè)管理宜實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦設(shè)備作業(yè)任務(wù)分配、實(shí)時(shí)通信與協(xié)作、資源管理與優(yōu)化、進(jìn)度監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)共享與協(xié)同分析，提高作業(yè)效率和質(zhì)量。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，以及采礦設(shè)備所搭載的拍攝和錄像設(shè)備，對(duì)作業(yè)區(qū)域的采礦設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程訪問(wèn)，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。視頻監(jiān)控應(yīng)符合GB/T28181的要求。5.4.5自動(dòng)導(dǎo)航能夠準(zhǔn)確地定位采礦設(shè)備的位置，并根據(jù)采礦設(shè)備的目標(biāo)提供導(dǎo)航指引。能夠及時(shí)更新地圖數(shù)據(jù)，確保導(dǎo)航的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。自動(dòng)導(dǎo)航功能包括：路徑規(guī)劃、動(dòng)靜態(tài)障礙物檢測(cè)和避障等。5.4.6安全管理當(dāng)采礦設(shè)備之間的距離、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。露天礦山在視線不良、雨霧天氣等情況下，井下礦山在照明不良、電磁干擾等情況下，能夠起到對(duì)危險(xiǎn)和隱患的提前預(yù)警作用。5.4.7語(yǔ)音廣播和文字顯示智能駕駛終端設(shè)備應(yīng)能夠感知采礦生產(chǎn)流程信息及現(xiàn)場(chǎng)情況，并將感知信息反饋給管控平臺(tái)，管控平臺(tái)對(duì)信息進(jìn)行廣播。可支持進(jìn)行自動(dòng)語(yǔ)音播放和文字投屏顯示。應(yīng)清晰覆蓋整個(gè)礦山重點(diǎn)區(qū)域。5.5智能運(yùn)維系統(tǒng)5.5.1數(shù)據(jù)采集采礦終端設(shè)備應(yīng)能夠靈敏、準(zhǔn)確、自動(dòng)地感知和反映采礦設(shè)備的工作狀態(tài)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)的采集。宜在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相對(duì)弱的區(qū)域，支持離線存儲(chǔ)和自動(dòng)重連上報(bào)設(shè)備數(shù)據(jù)。5.5.2狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)支持采礦設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)（如壓力、溫度、運(yùn)行速率、報(bào)警等各項(xiàng)工作數(shù)據(jù)宜支持設(shè)置采礦設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)周期。5.5.3故障預(yù)測(cè)與預(yù)警宜通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(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)別設(shè)備可能發(fā)生的故障，并發(fā)出預(yù)警信號(hào)。5.5.4故障診斷與維護(hù)宜實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控、故障診斷和維護(hù)分析，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和挖掘，提供維護(hù)建議和措施，建立和管理運(yùn)維知識(shí)庫(kù)，通過(guò)建立診斷模型分析故障和指導(dǎo)維護(hù)。5.5.5信息管理應(yīng)建立采礦設(shè)備的臺(tái)賬信息，支持瀏覽和查詢歷史數(shù)據(jù)（包括：運(yùn)行、消耗、故障等全生命周期數(shù)據(jù)），支持信息的管理（如編輯、添加、刪除），支持歷史數(shù)據(jù)的導(dǎo)出或打印。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行策略，提供管理建議。5.5.6評(píng)價(jià)體系應(yīng)支持對(duì)采礦設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，收集并分析執(zhí)行管控中形成的數(shù)據(jù)，以評(píng)價(jià)設(shè)備運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。6通信及邊緣云要求5YS/TXXXXX—20XX6.1采礦設(shè)備側(cè)通信6.1.1采礦設(shè)備接入應(yīng)符合GB/T38637要求。6.1.2應(yīng)具備防爆性能、抗腐蝕性能以及抗潮濕性能，能夠抵御各種干擾和故障。6.1.3露天礦山應(yīng)支持多個(gè)連接，實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)備與多個(gè)其他采礦設(shè)備或基礎(chǔ)設(shè)施之間的同時(shí)通信；井下礦山應(yīng)支持與礦山工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的可靠不間斷通信，以保障車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的可靠控制。6.1.4應(yīng)支持服務(wù)質(zhì)量管理，以保證不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳輸具備不同的優(yōu)先級(jí)和保障。6.1.5應(yīng)兼容多種通信技術(shù)，如無(wú)線局域網(wǎng)（WiFi）、蜂窩網(wǎng)絡(luò)（4G、5G）、車(chē)載自組網(wǎng)等，以適應(yīng)不同場(chǎng)景和環(huán)境的通信需求，可采用不同的車(chē)載通信終端適配實(shí)現(xiàn)。6.2網(wǎng)絡(luò)側(cè)通信6.2.1具備較高的帶寬和較低的延遲，以支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和快速響應(yīng)。6.2.2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。6.2.3具備廣域覆蓋的能力，以支持設(shè)備在礦山不同區(qū)域的通信需求。同時(shí)，通信技術(shù)還應(yīng)支持設(shè)備之間的自組網(wǎng)能力。6.2.4具備高可靠性和實(shí)時(shí)性，以滿足礦山生產(chǎn)過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和處理的要求，避免數(shù)據(jù)丟失或損壞。6.3通信安全6.3.1采礦設(shè)備和路側(cè)設(shè)備以及車(chē)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。6.3.2車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)與采礦設(shè)備、路側(cè)設(shè)備等設(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)采礦設(shè)備相關(guān)信息進(jìn)行保密性和完整性防護(hù)，采用的密碼算法應(yīng)符合GB/T35273的要求。6.3.3車(chē)聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)與采礦設(shè)備的連接認(rèn)證需要通過(guò)共同密鑰校正，保證采礦設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和控制安全性。6.4邊緣云6.4.1應(yīng)提供統(tǒng)一抽象的資源庫(kù)存管