DB1506_T 33-2023 露天煤矿智能化建设与管理规范.docx

ICS 73.040CCS D101506鄂尔多斯市地方标准DB 1506/T 332023露天煤矿智能化建设与管理规范Construction and management specification of Intelligent open-pitcoal mine2023 - 08 - 10 发布2023 - 09 - 09 实施鄂尔多斯市市场监督管理局发 布DB 1506/T 332023目次前言 . III1范围 . 12规范性引用文件 . 13术语和定义 . 14缩略语 . 35基本架构 . 36信息基础设施 . 4通信网络 . 4数据中心 . 5综合管控平台 . 5硬件系统 . 6软件系统 . 6网络安全 . 77地质保障与开采设计 . 7地理信息系统 . 7测量管理系统 . 7开采设计系统 . 78智能生产 . 8智能穿爆系统 . 8无人驾驶运输系统 . 8单斗-卡车间断工艺系统 . 8破碎站-带式输送机半连续工艺系统 . 9轮斗全连续工艺系统 . 9拉斗铲倒堆工艺系统 . 99智能辅助 . 10总体要求 . 10数字孪生 . 10供配电 . 10防排水与水处理 . 10供热供暖 . 11防灭火 . 11粉尘治理 . 11设备运维和管理 . 11道路及交通运输 . 11边坡管理 . 12环境管理 . 12IDB 1506/T 332023人员管理 . 1210  管理与保障 . 13生产信息管理 . 13经营信息管理 . 13灾害风险管理 . 13人才与组织保障 . 1411  智慧矿区 . 14规划与建设 . 14综合管理 . 14IIDB 1506/T 332023前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由鄂尔多斯市能源局提出并归口。本文件起草单位：鄂尔多斯市能源局、中国矿业大学、煤炭工业规划设计研究院有限公司、中煤平朔集团有限公司、中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司、国能准能集团有限责任公司、宏大爆破工程集团有限责任公司、中煤西安设计工程有限责任公司、内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司、徐州徐工筑路机械有限公司、中国产业促进会-智慧矿山产业创新联盟、内蒙古神东天隆集团股份有限公司武家塔露天煤矿、中北通信息技术有限公司、内蒙古电力（集团）有限责任公司鄂尔多斯供电分公司、北京路凯智行科技有限公司、孚山驭势科技（北京）有限责任公司、成都纵横自动化技术股份有限公司。本文件主要起草人：霍励平、王海滨、赵刚毅、周伟、李永辉、刘继平、武懋、马君、张学亮、全亚鹏、王忠鑫、刘剑、罗怀廷、王小虎、李萍丰、陈晓伟、季治福、徐辉、孟和、付振坤、杨晓军、银海龙、崔志永、张帅、袁金祥、杨虎雄、王伟锞、刘乐、丁小华、曹华、张蔚丰、陆翔、李志军、邹剑、陈曦、张泽琳、康强。IIIDB 1506/T 332023露天煤矿智能化建设与管理规范1范围本文件规定了露天煤矿智能化建设与管理规范的术语和定义、基本架构、信息基础设施、地质保障与开采设计、智能生产、智能辅助、管理与保障、智慧矿区等技术要求。本文件适用于鄂尔多斯市生产、新建、改扩建露天煤矿智能化建设与管理。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GBJ 22厂矿道路设计规范GB 6722爆破安全规程GB/T 14161矿山安全标志GB 14784带式输送机 安全规范GB/T 20271信息安全技术 信息系统通用安全技术要求GB/T 20272信息安全技术 操作系统安全技术要求GB/T 22080信息技术 安全技术 信息安全管理体系 要求GB/T 22239信息安全技术 网络安全等级保护基本要求GB/T 30976.1工业控制系统信息安全 第1部分：评估规范GB/T 33356新型智慧城市评价指标GB/T 34679智慧矿山信息系统通用技术规范GB/T 37697露天煤矿边坡变形监测技术规范GB 50174数据中心设计规范GB 50197煤炭工业露天矿设计规范GB 50431带式输送机工程技术标准GB 51024煤矿安全生产智能监控系统设计规范GB 51173煤炭工业露天矿疏干排水设计规范GB 51214煤炭工业露天矿边坡工程监测规范GB 51282煤炭工业露天矿矿山运输工程设计标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。露天煤矿智能化intelligent open-pit coal mine将通信、物联网、云计算、大数据、人工智能、自动驾驶、智能化装备系统与露天煤矿智能开采技术深度融合，构建露天煤矿全面感知、实时互联、数据融合、智能决策、自主运行、安全高效的一体化1DB 1506/T 332023协同管控系统，赋能露天煤矿生产、安全、经营、综合管理的全要素、全过程、全生命周期，以智慧为手段，以无人化为目标，实现露天煤矿本质安全。高精地图high precision map包含地图的静态要素和动态要素，达到100 mm200 mm精度，具备工程位置、运输道路的三维表征和数据实时性的电子地图。数字孪生digital twin一个包含现实目标物或系统全生命周期的虚拟数字映射体，可将实时更新的动态数据接入三维实景仿真场景中，利用大数据、人工智能算法、数据可视化、机器学习、数字化模拟能力，将数据分析、演算、模拟的过程和结果在三维场景中进行映射，实现全场景全系统静态要素与动态行为的虚实协同。智能驾驶钻机intelligent driving drilling rig由钻机和车载控制终端模块组成，以无人驾驶的方式完成行走、定位、钻孔和随钻参数提取、远程遥控功能的钻机。智能装药车driverless mixed explosive charging vehicle能以无人驾驶的方式完成行走、寻孔、收放装药管、装药和装药参数提取、远程遥控功能的混装炸药车。智能堵塞车intelligent blast hole filling vehicle能以无人驾驶的方式完成行走、寻孔、搅拌、收放堵塞管、堵塞和随堵塞参数提取、远程遥控功能的堵塞车。无线起爆系统wireless blasting system能以无线的方式完成电子雷管的通讯、检测、延期时间设置、检查和起爆功能的起爆系统。AI 视频监控系统 AI video surveillance集防盗报警系统功能和视频监控系统功能于一身的安防监控系统，它既可以实现普通视频监控系统远程监控、录像回放，同时还具备防盗报警系统的预警功能，检测到非法入侵，系统会主动推送报警信息到移动端与电脑端。电子围栏electronic fence属于智能风险管控系统中的重要组成部分，是将AI技术与煤矿生产场景深度融合，通过实时视频24小时不间断对重点区域、关键工序、重要岗位不安全行为、不按标准作业的行为风险进行智能识别、对比分析、实时判断、声光报警，制止其不安全行为，同时安全监管人员根据预警信息及时处理作业风险的行为。项目模块化集成系统multi-platform pak一种保障数字资产在任何平台和不同阶段通用性的技术，该技术可使项目模块化，易于开发和维护，通过一键打包和挂载方式，使得项目具备实时线上热更新能力。知识图谱knowledge graph2DB 1506/T 332023一种大规模的知识库，能对复杂的露天矿系统通过数据挖掘、信息处理、知识计量和图形绘制技术来生成图谱，揭示露天矿智能化建设的动态发展规律。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AI：人工智能（Artificial Intelligence）BDS：北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System）BIM：建筑信息化模型（Building Information Modeling）B/S：浏览器/服务器架构(Browser/Server）C/S：客户端/服务器架构(Client/Server)DEM：数字高程模型（Digital Elevation Model)ERP：企业资源计划（Enterprise Resource Planning）Ethernet/IP：以太网工业协议（Ethernet Industrial Protocol）GE：千兆以太网（Gigabit Ethernet）GIS：地理信息系统(Geographic Information System)GNSS：全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System)HTTP：超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol）HTTPS：安全超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer）IEEE 802.3：通常指以太网的一种网络协议IPv6：互联网协议第6版（Internet Protocol Version 6）IT：互联网技术（Internet Technology）LoRa：远距离无线电（Long Range Radio）MA：煤矿安全认证（Mei An）Mbps：兆比特每秒（Million bits per second）Modbus-RTPS：实时以太网标准mPak：项目模块化集成系统（Multi-platform Pak）NB-IoT：窄带物联网（Narrow Band Internet of Things）Profinet：新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准RAID：分布式奇偶校验的独立磁盘结构（Redundant Arrays of Independent Disks）SM：国家密码局认定的国产商用密码算法（SM2、SM3、SM4）TCP/IP：传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）TPCM：可信平台控制模块（Trusted Platform Control Module）UWB：发射信号带宽超过500 MHz的天线传输（Ultra Wide Band）VLAN：虚拟局域网（Virtual Local Area Network）Web：网络WIFI 6：第六代无线网络技术ZigBee：短距离和低速率下无线通信技术（ZigBee Technology）5G：第五代移动通信技术（5th Generation Wireless Systems）5基本架构3DB 1506/T 332023露天煤矿智能化建设与管理基本架构由信息基础设施、地质保障与开采设计、智能生产、智能辅助、管理与保障、智慧矿区等业务模块构成，见图1。图1露天煤矿智能化建设与管理规范基本架构6信息基础设施通信网络6.1.1工业控制主干网络6.1.1.1应采用多芯光纤工业环网作为主要承载网络。6.1.1.2传输速率应不低于 10000 Mbps，出口带宽应不低于 100 Mbps。6.1.1.3应具备向 50 G/100 G 平滑升级能力，网络故障重构时间应不大于 50 ms。6.1.1.4应满足 5G 接入、工业控制、视频监控综合承载要求，支持 Modbus-RTPS、Ethernet/IP、Profinet工业以太网协议；支持与工业物联网融合，具备硬隔离能力，支持 IPv6 演进。6.1.2管理网络6.1.2.1应采用冗余以太网技术。6.1.2.2应采用多链路结构。6.1.2.3应支持 Ethernet/IP(IEEE 802.3)协议。4DB 1506/T 3320236.1.2.4主干网络传输速率宜不低于 10000 Mbps，出口宽带宜不低于 100 Mbps，网络故障重构时间应不大于 50 ms。6.1.3无线主干网络6.1.3.1 宽带无线网络应采用 5G/WIFI 6 无线通信技术。6.1.3.2 窄带无线网络应采用包括但不限于 NB-IoT、LoRa、ZigBee、UWB 技术。6.1.3.3 无线生产专网应实现生产数据不出矿，覆盖矿山办公区域、作业区域、运输路线及排土区域。6.1.3.4 无线主干网络融合组网时，发射功率应符合国家相关无线频率功率要求。6.1.3.5 5G 专网单用户下行峰值速率应700 Mbps，5G 专网单用户上行峰值速率应300 Mbps。6.1.3.6 5G 专网与办公网络接口应支持 TCP/IP 协议，满足 10 GE 速率要求。6.1.4通信6.1.4.1露天煤矿行政通讯、调度通讯、无线通讯系统之间应互联互通。6.1.4.2应采用 5G 技术、新一代宽带卫星互联技术为主的天地一体传输网络，建立穿、爆、采、运、排环节与设备数据采集网络系统。6.1.4.35G 无线网络覆盖应具备安全隔离和全过程跟踪功能。6.1.5定位授时应使用含有BDS、具备抗干扰、测姿功能的多模多功能高精度卫星导航授时模块。数据中心6.2.1 应符合 GB 50174、GB/T 34679 的要求。6.2.2 应配置专业数据库软件、虚拟化软件、网络管理软件、防病毒软件、数据治理软件。6.2.3 宜采用超融合架构和虚拟化、集群、负载均衡技术，具备虚拟化、容器一体化运维管理功能。6.2.4 宜采用云边协同架构，具备云边统一运维、统一应用发布、全局硬件监控、异地集群容灾功能。6.2.5 宜按云计算架构设置，所有设备应满足在云环境下运行的要求。6.2.6 应具备元数据管理功能，具有统一数据接口、统一编码体系、统一数据库的技术架构。6.2.7 应采用统一的数据传输协议，具备各系统设备互联互通、数据融合、分类、分析功能。6.2.8 宜实现一张网联通、一张图运行、一个库管理、一套账核算、一个平台数据共享。综合管控平台6.3.1应搭建统一技术平台，统一安全管理机制，通过组织结构管理、工作流机制、权限管理提供相关业务协同。6.3.2应实现集地质保障与开采设计、生产、生产辅助、设备管理、安全监控与应急指挥、决策分析、经营管理、智慧矿区数据和功能于一体，统筹安排各类生产要素和资源分配，动态调节装备作业计划和调度决策。6.3.3应实现对矿山“地、测、环、穿、爆、采、运、排、边坡、机、水、电、热、灾害预警、应急救援、调度、计划”全环节、全周期、全过程实时数据采集、存储、分析、决策、调度、管理。6.3.4应建设矿山地质、测量、设计、爆破、采矿三维仿真数字孪生系统和高精度三维仿真数字底板，为各子系统提供底板服务。6.3.5平台应支持 C/S、B/S、大屏显示、个人电脑端、移动端多形式展现。6.3.6应实现平台按监管要求与监管部门实时联网交互。5DB 1506/T 332023硬件系统6.4.1总体要求宜选择基于自主可控技术路线的芯片、主机基础硬件。6.4.2数据处理设备6.4.2.1 矿山监控及自动化系统工作站宜采用自主可控工业及信息控制设备。6.4.2.2 矿端数据处理设备上位机应采用工控机。6.4.2.3 数据获取服务器、应用服务器宜采用自主可控服务器。6.4.2.4 云端数据处理应采用成熟私有云，存储容量可弹性扩展。6.4.3数据存储设备6.4.3.1应采用 RAID 磁盘阵列，支持 RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5 等多种数据模式。6.4.3.2应采用分布式或集中式存储架构，通过多副本或 RAID1/5/6 提供数据保护。6.4.3.3备份设备应实现数据保护，具备本地存储、无代理备份、压缩、重删、快速恢复、异地备份功能。6.4.3.4非视频类数据存储时间应不低于 1 年；工业类视频数据存储时间应不低于 3 个月；安防类视频数据存储时间应不低于 1 年。6.4.4视频监控设备6.4.4.1应采用具备夜视功能的高清分辨率摄像机和图像智能分析设备。6.4.4.2视频采集设备应具备实时监控、人工智能识别分析、视频切片、断网续传功能。6.4.4.3视频监控存储系统容量应不少于 1 年的累计信息量，其他信息存储系统容量应不少于 2 年的累计信息量。6.4.5人工智能与物联网设备6.4.5.1 宜采用 MA 认证、三防资质的计算设备。6.4.5.2 应提供人工智能智能识别和物联网标准协议接口，实现人工智能感知与集控联动。6.4.5.3 应支持离线运行模式。6.4.5.4 应支持后备供电。软件系统6.5.1操作系统、数据库、大数据平台、通讯、数据备份基础软件应可靠、安全、兼容、抗干扰，且具备标准接口，同时具备二次开发条件。6.5.2运行数据库应采用双机热备方式，具备异地双活灾备能力。6.5.3应保证同一个对象编码的唯一性及管理规则的一致性，应具备统一的数据输入、输出规范，具有分布式消息队列系统。6.5.4宜采用自主可控服务器操作系统，应符合 GB/T 20272 四级要求，应支持 SM 系列国密算法、支持自主可信计算规范 TPCM。6.5.5应用平台应构建自主安全体系。6.5.6应构建自主安全、先进规范、稳定可靠的平台底座。6.5.7宜实现物理服务器集群运行状态监控及预警、虚拟化集群管控、高可用集群的策略制定和资源调配。6DB 1506/T 332023网络安全6.6.1应符合 GB/T 22080、GB/T 20271、GB/T 22239、GB/T 30976.1 的要求。6.6.2网络安全应满足等保二级要求。6.6.3应实现 Web 服务器 HTTP/HTTPS 流量分析、防护以各类 Web 应用漏洞为目标的网络攻击行为，实现针对 Web 应用访问行为的合规管控及优化。6.6.4应采用网络安全技术，实现 VLAN 划分、控制网络与其它网络工业隔离，实现控制网络与企业网移动互联和远程访问外部网络的边界防护。6.6.5通信传输应具备通信异常、网络异常监控与报警功能。6.6.6应具备网络安全检测、入侵防范、入侵检测和恶意代码检测功能。6.6.7子系统通信应采用冗余渠道通信方式。6.6.8应具备 IT 内控与审计、运维管控、监控、记录和审计用户访问操作、动作和命令功能。6.6.9应符合准入控制和安全防护技术要求，实现非法接入终端、攻击行为和攻击流量的有效识别和管控。6.6.10应具备融合资产感知、状态监测、准入控制、信令解析、弱口令检测、异常行为监测、攻击检测与防护核心功能。7地质保障与开采设计地理信息系统7.1.1应配置地质、测量、水文地质各类图纸数字化管理系统。7.1.2应建设矿区三维地形测量及数字孪生建模系统，实现底层地图定期更新。7.1.3宜具备实时资源储量估算、勘探成果、水文地质、工程地质、煤层、构造、采空区、煤质、开采条件应用数字化、可视化功能。7.1.4宜创建高精度动态三维地质可视化模型，实现透明地质和地表模型统一坐标融合，构建地上和地下三维统一平台，具备超前识别地质构造和开采条件功能。7.1.5宜实现智能分析采剥过程中工程地质与标志地质差异，自动优化高精度三维地质模型，实现数据驱动下的模型自动更新、双向联动。7.1.6应兼容常用的三维建模和辅助设计软件输出的模型数据和图元数据，实现无损数据传递和协同设计。测量管理系统7.2.1应采用无人机倾斜摄影或激光雷达测量技术，结合车载或手持端测量技术，建立智能测量管理系统。7.2.2应建立平面精度优于 0.2 m，重点区域优于 0.1 m，高程精度优于 0.1 m 的矿区高精度三维模型。7.2.3应实现测绘成果在线生成、动态管理、实时更新、三维可视化展示。7.2.4应具备开采现状三维模型定期更新、动态管理、采运排参数、工程量自动快速计算功能，精度误差小于 3%。7.2.5应利用露天矿山三维模型、测量管理系统实现超层越界、采剥失调、不按设计施工、违法用地行为的监测、监控、预警，并联网监管部门。开采设计系统7DB 1506/T 3320237.3.1应符合 GB 50197 的要求。7.3.2应实现开采境界、开采工艺、开采程序、开拓运输系统综合优化及智能决策、中长期开采计划编制。7.3.3应实现数字孪生虚拟开采、采矿三维模型模拟剥采排工程的短期和中长期时空动态演化、工程量计算及剥采比计算、同步生成工程量报表、按工程位置年度报告各煤层含矸率和发热率主要煤质信息、分台阶采剥计划矿岩量的智能圈定和计算、短期及中长期采剥计划的采剥预演与应用。7.3.4宜具备边坡稳定性分析功能，对边坡安全系数定期进行计算统计。7.3.5应实现模型自动生成、采排规划、专项方案设计、采排路径优化设计、排弃位置优化设计。7.3.6应实现日计划的多业务部门一体化协同设计、数据联动、施工仿真、一键下发至设备端、自动生成日计划作业任务书。8智能生产智能穿爆系统8.1.1应符合 GB 6722 的要求。8.1.2应具备穿爆参数智能设计、爆破效果智能模拟预测功能。8.1.3宜实现与地质测量与开采设计保障系统的融合及短期、中长期智能爆破计划编制。8.1.4宜实现穿爆系统现场常态化无人值守、作业。8.1.5应采用具备自动行走、一键调平、定位布孔、钻孔、实时监测、随钻参数提取、远程遥控功能的智能驾驶钻机。8.1.6宜采用具备实时监测、自动行走、寻孔、装药、随装参数提取、远程遥控功能的智能装药车。8.1.7宜采用具备实时监测、自动行走、寻孔、随堵参数提取、远程遥控功能的智能堵塞车。8.1.8宜采用具备实时监测、爆破作业区域无网络、延期时间智能设置、无人机起爆的智能无线起爆系统。8.1.9应实现系统三维建模、远程监控、危险预警、环境监测、人员和设备高精定位。8.1.10应实现自动生成爆破警戒范围图并标圈电子围栏。8.1.11宜实现爆堆的无人机三维建模、实时测量、盲爆监测。8.1.12应实现无人机、红外线、AI 视频系统远程实时监控、爆破区警戒、人员进入及物体移动监测预警, 同时产生声光报警并联动相关电子设备，实现实时周界防护，防止爆破器材遗失。无人驾驶运输系统8.2.1应建设露天煤矿无人驾驶运输系统，具有无线网络通信、云平台控制、智能调度与管理、矿车无人驾驶、铲运装协同作业、路侧协同、远程遥控驾驶功能。8.2.2应建设无人驾驶数字孪生系统，具有车辆动力学、无人驾驶场景、复杂路况与环境、智能调度与管理算法仿真，实现算法加速迭代。8.2.3宜实现采运排环节在单独作业区的无人化、常态化运输编组作业。单斗-卡车间断工艺系统8.3.1 应符合 GB 51282 的要求。8.3.2 采装、排土设备宜具备远程遥控、一人操控多机功能。8.3.3 采运排环节应符合本文件 8.2 的要求。8.3.4 应采用云平台智能调度与管理系统，具备高精定位显示、高精地图管理、卡调兼容、车辆设备8DB 1506/T 332023智能调度、动态路权管控、运营报警提醒、运行集成监视、数据统计分析、系统设置管理功能。8.3.5车辆设备应具备环境参数在线监测、驾驶员健康状态监测、驾驶员行为识别、高精定位、防碰撞预警、燃油精准计量、轮胎监测、运行工况监测、在线故障监测、自动灭火、故障诊断分析、安全预警预报、故障报告功能。8.3.6应实现基于采运排环节的三维地质模型的数字化生产。8.3.7应实现无人机、AI 视频对作业区域的远程、实时、动态智能监控与巡检。破碎站-带式输送机半连续工艺系统8.4.1系统应符合 GB 51282 的要求，带式输送机应符合 GB 14784 及 GB 50431 的要求。8.4.2采运排环节应符合本文件 8.2 的要求。8.4.3云平台智能调度与管理系统应与卡调系统兼容与协同。8.4.4破碎站与采运环节应实现智能联动。8.4.5破碎站、带式输送机和排土机应实现一键启停、智能联动。8.4.6采运设备、破碎站、带式输送机、排土设备应具备运行工况在线监测、环境参数在线监测、运行数据统计与分析、故障报警与诊断、设备维保记录、预警功能。8.4.7破碎站、带式输送机、转载点应实现 AI 视频实时监控、故障识别、自动报警、实时能耗自动计量、数据异常自主预警。8.4.8带式输送机驱动应采用软启动装置，多点驱动应实现功率平衡，具备运输物流量控制的调速、上煤仓煤位的运行闭锁、分布状态实时监测、物流平衡功能。8.4.9带式输送机应配置远程 AI 视频监控、运行状态在线监测及预警系统，具备堵料、打滑、拉绳、撕裂、跑偏、温度、振动、功率数据的接入与预警保护功能。8.4.10破碎站、带式输送机构成的半连续工艺系统应实现远程集控、机器人实时巡检、无人值守。8.4.11半移动破碎站抑尘系统应实现全年有效运行，具备粉尘浓度实时监测、预警、数据存储、统计分析功能；抑尘效果应达到国家、地方大气污染物排放标准，并与破碎作业实现联动控制。8.4.12应具备作业区域工作人员精准定位、智能识别、非工作人员闯入及时报警功能。轮斗全连续工艺系统8.5.1应符合 GB 51282 中的要求，带式输送机应符合本文件 8.4 及 GB 14784 及 GB 50431 的要求。8.5.2开采设备应具备自适应记忆切割功能，实现设备能耗、温度、压力、油位运行状态监测及预警、