DB14-T 2815-2023 煤礦掘進(jìn)作業(yè)智能管控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范

ICS73.100.10

CCSD92

14

山西省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB14/T2815—2023

煤礦掘進(jìn)作業(yè)智能管控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范

Codeforconstructionofintelligentcontrolsystemforcoalmine

excavationoperation

2023-10-08發(fā)布2024-01-07實(shí)施

山西省市場(chǎng)監(jiān)督管理局??發(fā)布

DB14/T2815—2023

煤礦掘進(jìn)作業(yè)智能管控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了煤礦掘進(jìn)作業(yè)智能管控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“系統(tǒng)”）建設(shè)的規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定

義、縮略語(yǔ)、總體架構(gòu)、技術(shù)要求、設(shè)備要求、其他要求。

本文件適用于山西省井工煤礦掘進(jìn)作業(yè)智能管控系統(tǒng)的建設(shè)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)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/T3836.1爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求

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/T22240信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)定級(jí)指南

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

煤礦掘進(jìn)作業(yè)智能管控系統(tǒng)IntelligentControlSystemforCoalMineExcavationOperations

圍繞煤礦掘進(jìn)作業(yè)的地質(zhì)模型、作業(yè)過(guò)程管控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析、礦壓監(jiān)測(cè)以及掘進(jìn)設(shè)備等內(nèi)容，構(gòu)

建煤礦掘進(jìn)作業(yè)智能管控模式，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程的數(shù)字化。

智能聯(lián)動(dòng)intelligentcontrol

通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作使系統(tǒng)的集成實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上的共享、分析、處理，實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)同工

作，使得各個(gè)子系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)并形成有機(jī)整體。

4縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

4G：第四代移動(dòng)通信技術(shù)（The4thgenerationmobilecommunicationtechnology）

5G：第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th-Generation）

AI：人工智能（ArtificialIntelligence）

EPA：開(kāi)放性實(shí)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（EthernetforPlantAutomation）

Ethernet/IP：以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議（EthernetIndustrialProtocol）

IoT：物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）

RTPS：實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（Real-timeTransportProtocol）

Wi-Fi：無(wú)線(xiàn)保真（WirelessFidelity）

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5總體架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)

圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖

5.1.1系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)包含數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用層，見(jiàn)圖1。

5.1.2數(shù)據(jù)采集層主要通過(guò)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)對(duì)掘進(jìn)工作面基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、掘進(jìn)工作面地質(zhì)數(shù)據(jù)、掘進(jìn)工

作面設(shè)備數(shù)據(jù)、掘進(jìn)巷道環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器數(shù)據(jù)、工業(yè)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、人員定位數(shù)據(jù)、移動(dòng)APP數(shù)據(jù)、經(jīng)

營(yíng)類(lèi)數(shù)據(jù)等進(jìn)行采集。

5.1.3數(shù)據(jù)服務(wù)層主要包含數(shù)據(jù)治理平臺(tái)、算法管理模型、統(tǒng)一服務(wù)平臺(tái)。數(shù)據(jù)治理平臺(tái)提供對(duì)掘進(jìn)

相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)入湖、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)共享的服務(wù)；算法模型管理提供系統(tǒng)所需模型的開(kāi)發(fā)、

訓(xùn)練、標(biāo)注以及模型健康狀態(tài)的監(jiān)測(cè)預(yù)警、升級(jí)優(yōu)化，提供感知數(shù)據(jù)接入，模型配置、模型推理、結(jié)果

輸出以及基于推理結(jié)果的報(bào)警消息推送，作業(yè)任務(wù)下發(fā)，控制接口適配，控制指令下發(fā)；統(tǒng)一服務(wù)平臺(tái)

提供數(shù)據(jù)，感知、控制、統(tǒng)一認(rèn)證的服務(wù)。

5.1.4應(yīng)用系統(tǒng)層面向用戶(hù)，移動(dòng)應(yīng)用、AI視頻識(shí)別、提供作業(yè)管理、綜合可視化等掘進(jìn)工作面智能

管控業(yè)務(wù)應(yīng)用。

部署架構(gòu)

圖2部署架構(gòu)圖

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5.2.1系統(tǒng)宜采用“集控中心—掘進(jìn)工作面”部署架構(gòu)，見(jiàn)圖2。

5.2.2集控中心側(cè)采用人工智能視頻采集終端采集井下視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別模型的訓(xùn)練、管理、運(yùn)維，

為掘進(jìn)工作面提供數(shù)據(jù)同步支持。通過(guò)對(duì)接掘進(jìn)控制系統(tǒng)、其他系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集掘進(jìn)工作面人、機(jī)、環(huán)數(shù)

據(jù)，通過(guò)集控中心對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行智能融合分析、推理，向業(yè)務(wù)系統(tǒng)輸出結(jié)果。

5.2.3掘進(jìn)工作面?zhèn)戎饕ㄟ^(guò)接入單兵裝備、設(shè)備、環(huán)境傳感器等數(shù)據(jù)，并通過(guò)攝像機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)視頻

數(shù)據(jù)，上傳至集控中心側(cè)數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備，通過(guò)防爆智能手機(jī)終端接收和上傳信息，或通過(guò)遠(yuǎn)程控制

工作站或服務(wù)器接收信息方式，實(shí)現(xiàn)井下設(shè)備的遠(yuǎn)程控制與交互操作，脫離地面人員的協(xié)助配合，提高

工作效率的同時(shí)規(guī)范了井下作業(yè)人員操作。

6技術(shù)要求

動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型

6.1.1宜采用GIS、3D仿真等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面的三維地質(zhì)模型及根據(jù)實(shí)際進(jìn)尺及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)

更新地質(zhì)模型。

6.1.2宜采用虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等技術(shù)對(duì)井下巷道與掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行三維重現(xiàn)，實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)設(shè)

備的位姿、運(yùn)行狀態(tài)以及作業(yè)環(huán)境信息，進(jìn)行掘進(jìn)真實(shí)場(chǎng)景再現(xiàn)。

6.1.3采用鉆探、物探等技術(shù)與裝備，對(duì)巷道待掘區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、瓦斯等進(jìn)行超前

探測(cè)，結(jié)合井田勘探和礦建揭露等地質(zhì)資料，構(gòu)建巷道三維地質(zhì)模型，根據(jù)地質(zhì)裝備和掘進(jìn)過(guò)程中揭露

的實(shí)際地質(zhì)信息和工程信息對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)修正。

掘進(jìn)作業(yè)管理

掘進(jìn)作業(yè)管理應(yīng)具備掘進(jìn)基礎(chǔ)信息管理、作業(yè)過(guò)程智能識(shí)別、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析的能力，具體如下。

a)基礎(chǔ)信息管理。

1)具備掘進(jìn)作業(yè)執(zhí)行的全流程閉環(huán)管理，具備掘進(jìn)計(jì)劃、任務(wù)排程、作業(yè)過(guò)程、工程驗(yàn)收、

質(zhì)量追溯等管理功能。

2)具備掘進(jìn)計(jì)劃和任務(wù)排程自動(dòng)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和偏差預(yù)警。

3)具備掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程、技術(shù)措施等設(shè)計(jì)文件的審批、管理。

b)作業(yè)過(guò)程智能識(shí)別。

1)掘進(jìn)工作面應(yīng)設(shè)置高清透塵或紅外熱成像攝像儀，轉(zhuǎn)載點(diǎn)應(yīng)設(shè)置高清攝像頭，采用AI技

術(shù)識(shí)別人員不安全行為。在掘進(jìn)迎頭、轉(zhuǎn)載點(diǎn)應(yīng)識(shí)別掘進(jìn)作業(yè)人員行為和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，

實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)域人員站位接近與違章作業(yè)等行為報(bào)警，并可實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)停機(jī)保護(hù)。

2)具備作業(yè)工序感知能力，利用AI、IOT技術(shù)感知割煤出煤、敲幫問(wèn)頂、臨時(shí)支護(hù)、永久

支護(hù)等掘進(jìn)作業(yè)的關(guān)鍵工序并自動(dòng)生成掘進(jìn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表。

3)具備掘進(jìn)作業(yè)的驗(yàn)收管理。實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程中錨桿（索）孔施工質(zhì)量、錨固劑填裝數(shù)量、

錨桿預(yù)緊力、錨固力和錨索拉拔力等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的智能監(jiān)測(cè)，具備錨桿錨索編號(hào)管理，明

確支護(hù)作業(yè)的作業(yè)人員、驗(yàn)收時(shí)間、驗(yàn)收結(jié)果等信息，具備工程質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收以及工程

質(zhì)量追溯功能。

4)具備與智能手機(jī)、智能頭盔等單兵裝備實(shí)時(shí)互聯(lián)功能，能夠?qū)崟r(shí)推送掘進(jìn)作業(yè)異常報(bào)警

及工序執(zhí)行情況。

5)具備與超前探作業(yè)聯(lián)動(dòng)功能，根據(jù)超前探信息及實(shí)時(shí)進(jìn)尺數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)提醒剩余允許掘進(jìn)距

離。

c)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析。

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1)具備數(shù)據(jù)分析與輔助決策功能，通過(guò)分析進(jìn)尺影響因素、工序銜接、生產(chǎn)工效等數(shù)據(jù)，

優(yōu)化生產(chǎn)組織和生產(chǎn)計(jì)劃。

2)具備與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)互聯(lián)互通，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)提供掘進(jìn)作業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

d)掘進(jìn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)動(dòng)控制

1)環(huán)境監(jiān)測(cè)智能分析與聯(lián)動(dòng)控制：基于已有的粉塵、瓦斯、水等災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)

工作面環(huán)境數(shù)據(jù)的智能分析、異常報(bào)警和掘、支、錨、運(yùn)工序的智能聯(lián)動(dòng)。

2)人員危險(xiǎn)識(shí)別與聯(lián)動(dòng)保護(hù)：識(shí)別掘進(jìn)作業(yè)人員行為和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)域人員

接近、違章作業(yè)等報(bào)警、聯(lián)動(dòng)停機(jī)保護(hù)。

環(huán)境及礦壓監(jiān)測(cè)

6.3.1具備設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、聯(lián)動(dòng)及故障診斷，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間智能交互與智能聯(lián)動(dòng)。

6.3.2具備掘進(jìn)工作面環(huán)境瓦斯、粉塵監(jiān)測(cè)功能。

6.3.3具備礦壓監(jiān)測(cè)功能，應(yīng)具有錨桿（索）應(yīng)力、頂板離層、巷道變形監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)錨桿（索）

應(yīng)力、頂板離層位移、頂板下沉速度等報(bào)警功能。

移動(dòng)應(yīng)用

6.4.1帶班隊(duì)長(zhǎng)及崗位工應(yīng)攜帶礦用手機(jī)，礦用手機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足滿(mǎn)足GB/T3836.1要求，且設(shè)備具備安裝

部署移動(dòng)APP應(yīng)用軟件功能，作業(yè)人員可通過(guò)移動(dòng)設(shè)備接收作業(yè)任務(wù)。

6.4.2具備作業(yè)情況實(shí)時(shí)匯報(bào)情況功能，帶班隊(duì)長(zhǎng)可通過(guò)手機(jī)實(shí)時(shí)查看各工序完成情況，輔助其進(jìn)行

現(xiàn)場(chǎng)指揮，驗(yàn)收人員可根據(jù)任務(wù)完成情況，通過(guò)手機(jī)進(jìn)行當(dāng)班任務(wù)驗(yàn)收。

6.4.3具備遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)功能，可隨時(shí)隨地查看煤礦實(shí)時(shí)掘進(jìn)作業(yè)情況，并可在手機(jī)端完成各項(xiàng)業(yè)務(wù)審批

操作，滿(mǎn)足移動(dòng)應(yīng)用。

7設(shè)備要求

掘進(jìn)設(shè)備智能控制

7.1.1掘進(jìn)設(shè)備智能定位。具備掘進(jìn)設(shè)備慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及相關(guān)的測(cè)距、位移、動(dòng)態(tài)角度等傳感器，相

關(guān)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婕刂行纳衔粰C(jī)。具備長(zhǎng)航時(shí)角分級(jí)航向姿態(tài)精度，厘米級(jí)定位精度。

7.1.2掘進(jìn)設(shè)備智能截割。具備自動(dòng)截割功能，可自動(dòng)完成升刀、掃頂、進(jìn)刀、割煤、掃底等工序。

具備截割斷面自主成形，通過(guò)多傳感器技術(shù)融合，自動(dòng)規(guī)劃截割滾筒運(yùn)行軌跡，智能記憶截割。具備自

適應(yīng)截割，根據(jù)截割電機(jī)負(fù)載變化，自動(dòng)調(diào)整截割速度，防止截割系統(tǒng)過(guò)載。具備遠(yuǎn)程控制截割，通過(guò)

地面或井下集控中心，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)設(shè)備遠(yuǎn)程截割控制。

機(jī)載鉆機(jī)或錨桿鉆車(chē)

7.2.1具備就地控制或通過(guò)地面或井下集控中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

7.2.2具備工況監(jiān)測(cè)、電液控/電控、支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)、遠(yuǎn)程控制能力。

設(shè)備故障診斷

具備掘進(jìn)設(shè)備、機(jī)載鉆機(jī)、錨桿鉆車(chē)、帶式輸送機(jī)等相關(guān)設(shè)備的故障診斷，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、電壓、

溫度、震動(dòng)、液壓等參數(shù)，構(gòu)建診斷模型，實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)警、診斷。

設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制

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7.4.1具備掘進(jìn)設(shè)備、機(jī)載鉆機(jī)、錨桿鉆車(chē)、帶式輸送機(jī)等設(shè)備的協(xié)同控制。

7.4.2具備環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)備聯(lián)動(dòng)，掘進(jìn)工作面瓦斯等環(huán)境因素發(fā)生異常時(shí)，可聯(lián)動(dòng)停機(jī)。

7.4.3具備AI識(shí)別與設(shè)備聯(lián)動(dòng)，AI識(shí)別發(fā)現(xiàn)不安全行為或安全隱患時(shí)，可聯(lián)動(dòng)停機(jī)。

7.4.4具備環(huán)境監(jiān)測(cè)異常和礦壓監(jiān)測(cè)異常信息可自動(dòng)推送至單兵裝備及井上、下警示設(shè)備功能。

8其他要求

通信網(wǎng)絡(luò)

8.1.1掘進(jìn)工作面有線(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用礦用以太網(wǎng)技術(shù)，符合IEEE802.3協(xié)議，帶寬1000Mbps及以

上，支持Ethernet/IP、PROFINET、M