山西某复杂构造矿井通风系统智能优化

项目周期: 2021年10月 - 2022年5月
项目地点: 山西省晋城市
矿井规模: 年产量500万吨

项目概述

山西某大型煤矿因地质构造复杂,断层、褶皱发育,采区分散,导致通风系统复杂,通风阻力大,风量分配不均,既影响生产安全,又造成能源浪费。在国家推动煤矿绿色智能化发展的背景下,客户需要优化矿井通风系统,提高通风效率,降低能耗。

作为中矿天智信息科技的技术负责人,我带领团队为客户设计并实施了基于物联网和人工智能技术的智能通风系统,实现了通风网络的动态监测与优化调控,显著提升了通风效率,降低了能耗,改善了井下作业环境。

32% 通风效率提升
25% 通风能耗降低
40% 通风调节时间缩短
28% 瓦斯超限次数减少

复杂地下迷宫的挑战

复杂地质构造

矿区断层、褶皱发育,如同一座迷宫般复杂,通风巷道曲折蜿蜒,风流阻力大,部分工作面难以获得足够风量,制约了安全生产。

风量分配失衡

采区分散,通风系统呈树状结构,末端工作面风量不足,而部分巷道风量过剩,通风系统失衡,瓦斯积聚风险高,影响采掘效率。

能源消耗巨大

主扇风机长期满负荷运行,年耗电量近千万度,能源成本高企,且主扇风机运行参数固定,难以根据实际需求灵活调节,大量能源白白浪费。

调节手段受限

传统通风调节主要依靠人工调节风门开度,效率低下,调节精度有限,且需频繁下井测风,调节效果难以实时验证,形成

空气之舞:智能通风的新篇章

面对复杂地质带来的通风挑战,我们设计了一套智能通风系统,就像一位精通空气流动规律的编舞师,让矿井的血液——风流——如同精心调校的交响乐一般,精准流向每一个需要的角落,既保障了安全,又节约了能源。

01

矿井的感知神经:通风网络数字孪生

我们在矿井通风网络中布置了近百个智能传感器,就像在黑暗中点亮了灯光。这些监测风量、风速、风压与瓦斯浓度的数字传感器,让我们能够实时监测和分析矿井通风系统的运行状态,发现潜在的问题,并及时采取措施予以解决。通过数字孪生技术,我们可以模拟矿井通风系统的运行,预测潜在的问题,并优化通风系统的设计和运行,实现矿井通风系统的智能化和优化。

  • 实现了实时监测风量、风压、温度等参数
  • 开发了基于物联网和人工智能技术的通风系统优化算法
  • 实现了通风系统的动态监测与优化调控
数字化的通风系统监测
02

智能化的通风系统调节

我们开发了一套智能化的通风系统调节平台,通过实时分析风量、风压、温度等参数,实现了通风系统的智能调节。该平台可以根据矿井通风系统的运行状态,自动调整风门开度,实现风量的优化分配,减少能源消耗,提高通风效率。

在这个过程中,我们就像一位经验丰富的舞蹈编导,通过精心设计的算法和模型,让空气流动得更加优雅和高效。我们通过实时监测和分析矿井通风系统的运行状态,发现潜在的问题,并及时采取措施予以解决。通过智能化的通风系统调节,我们可以实现矿井通风系统的智能化和优化,既保障了安全,又节约了能源。

  • 实现了实时分析风量、风压、温度等参数
  • 开发了基于物联网和人工智能技术的通风系统调节算法
  • 实现了通风系统的智能调节
数据采集
数据分析
调节决策
调节执行
效果评估
03

激励化的通风系统管理

我们开发了一套激励化的通风系统管理平台,通过实时监测和分析通风系统的运行状态,实现了通风系统的激励化管理。该平台可以根据矿井通风系统的运行状态,自动评估和奖励通风系统的运行效果,鼓励矿井通风系统的优化和改进。

  • 实现了实时监测和分析通风系统的运行状态
  • 开发了基于物联网和人工智能技术的通风系统管理算法
  • 实现了通风系统的激励化管理
激励化的通风系统管理
04

数字化的通风系统维护

我们开发了一套数字化的通风系统维护平台,通过实时监测和分析通风系统的运行状态,实现了通风系统的数字化维护。该平台可以根据矿井通风系统的运行状态,自动检测和预测潜在的问题,并提供维护和修复建议,实现矿井通风系统的智能化和优化。

  • 实现了实时监测和分析通风系统的运行状态
  • 开发了基于物联网和人工智能技术的通风系统维护算法
  • 实现了通风系统的数字化维护

项目实施历程

10月 2021

现场调研与需求分析

项目初期,我带领团队深入矿井各个区域进行了为期两周的现场调研,走访了通风部门、安全管理部门和一线工人,对矿井通风系统存在的问题进行了全面分析。同时,我们搭建了临时测风站点,收集了大量通风数据,为后续系统设计提供了坚实基础。

  • 完成矿井通风系统现状评估报告
  • 确定系统功能需求和技术路线
  • 建立项目实施团队和工作计划
11-12月 2021

系统设计与仿真测试

基于前期调研结果,我们设计了智能通风系统整体架构,开发了矿井通风网络数字模型,并进行了多种工况下的仿真测试。通过反复优化算法和参数,确保系统能够适应各种复杂情况,最大限度地提高通风效率。

  • 完成系统总体设计方案
  • 构建矿井通风网络数字模型
  • 开发智能决策算法并进行仿真验证
1-2月 2022

硬件安装与网络部署

在系统设计完成后,我们开始了大规模的硬件设备安装工作。团队在井下各个关键通风节点安装了智能传感器、电动风门和局部通风机,并建立了数据传输网络,确保数据能够实时、可靠地传输到地面监控中心。

  • 安装98个高精度多参数传感器
  • 部署28组电动调节风门
  • 建立井下数据传输网络
3-4月 2022

系统集成与调试优化

硬件安装完成后,我们进行了系统集成与调试,将各个子系统连接成一个有机整体。通过不断测试和优化,解决了系统运行中出现的各种问题,确保系统能够稳定、高效地运行。

  • 完成数据采集与传输系统测试
  • 调试智能决策系统与执行系统
  • 进行系统联调与功能验证
5月 2022

系统上线与效果评估

经过充分测试后,系统正式上线运行。我们对系统运行效果进行了全面评估,收集用户反馈并进行必要的调整,确保系统能够满足客户需求,并达到预期的效果。

  • 系统正式投入运行
  • 开展用户培训与技术交底
  • 编制系统运行维护手册

成果与价值

智能通风系统上线运行后,矿井通风效率显著提升,能耗大幅降低,安全环境得到改善,为客户创造了显著的经济和社会价值:

通风效率提升32%

通过智能调控,实现了风量的最优分配,使各工作面都能获得足够的新鲜风量,消除了部分工作面风量不足的问题,通风效率整体提升32%。

通风能耗降低25%

系统实现了主扇风机的变频调速运行和风门的精准调控,避免了过量通风,大幅降低了电力消耗,年节约电费近200万元。

通风调节时间缩短40%

从传统的手动调节到智能自动调节,通风系统调节时间大幅缩短,对生产变化的响应速度提高了40%,大大提升了生产效率。

瓦斯超限次数减少28%

通过精确控制风量分配和智能预警,有效改善了瓦斯治理,瓦斯超限次数减少28%,大大提高了矿井安全生产水平。

经验与启示

01

数字孪生技术是矿山智能化的关键

通过建立矿井通风系统的数字孪生模型,我们能够在虚拟环境中进行各种仿真分析和优化,大大提高了决策的科学性和准确性。就像在矿井实体旁边创造了一个“影子矿井”,我们可以在这个虚拟世界中进行各种实验和测试,找到最佳的解决方案,然后应用到现实世界中。这种方法不仅提高了矿井通风系统的智能化水平,也大大降低了试错的成本和风险。

02

物联网技术是矿山智能化的基础

我们在矿井通风网络中布置了近百个智能传感器,就像在黑暗中点亮了灯光。这些监测风量、风速、风压与瓦斯浓度的数字传感器,让我们能够实时监测和分析矿井通风系统的运行状态,发现潜在的问题,并及时采取措施予以解决。通过物联网技术,我们可以实时监测和分析矿井通风系统的运行状态,发现潜在的问题,并及时采取措施予以解决。物联网技术是矿山智能化的基础,能够为矿山智能化提供强大的支持。

03

人工智能技术是矿山智能化的核心

通过人工智能技术,我们能够实现矿井通风系统的智能调节和优化,提高通风效率,降低能耗。人工智能技术是矿山智能化的核心,能够为矿山智能化提供强大的支持。我们在项目中使用了人工智能算法,对矿井通风系统的运行数据进行分析和优化,实现了通风系统的智能化和优化。这种方法不仅提高了矿井通风系统的智能化水平,也大大降低了能耗和成本。

在这个过程中,我们就像一位经验丰富的导演,通过精心设计的算法和模型,让矿井通风系统的运行更加高效和智能。我们通过实时监测和分析矿井通风系统的运行状态,发现潜在的问题,并及时采取措施予以解决。通过人工智能技术,我们可以实现矿井通风系统的智能化和优化,既保障了安全,又节约了能源。

04

以人为本:技术与用户的完美融合

项目成功的最大秘诀在于我们始终将用户体验放在首位。就像一位精通人心的设计师,我们将复杂的数字算法和技术原理隐藏在简洁易用的界面之后,让各级矿井管理人员和一线工人都能直观地理解和操作系统。这种以人为本的设计理念,让技术真正服务于人,而非让人去适应技术,最终实现了人机和谐、矿山与智能的完美融合。

"智能通风系统上线运行后,我们矿井的通风效率显著提升,能耗大幅降低,安全环境得到改善,为我们创造了显著的经济和社会价值。"

客户照片

王经理

山西某矿业公司 | 总经理