[01155243]地下金属矿生产安全协同管控关键技术及产业化应用

本项目“地下金属矿生产安全协同管控关键技术及产业化应用”属于资源环境技术领域。成果来源如下：1、国家高技术研究发展计划（863计划）“地下金属矿开采智能调度与控制”（项目编号2011AA060407）;2、湖南省重点研发计划“基于物联网技术的地下金属数字矿山三维安全一体化系统的研发及产业化”（项目编号2016GK2053）;3、云南省科技计划“大红山铜矿数字矿山建设技术研究”（项目编号2006YX26）。研究起止时间：2006年11月至2016年10月。 生产安全协同管控是实现矿山绿色与智能开采的关键。长期以来金属矿地下开采具有场所离散、过程粗放、作业工序衔接性差等缺点,严重阻碍矿山开采效率、资源回收率及开采装备利用率的有效提升,缺乏从融合业务流和数据流角度研究矿山生产安全协同管控的科学方法与理论,难以从本质上提高矿山生产决策与安全管理水平,因此,必须在地下金属矿生产全流程决策优化理论、多源异质生产与安全信息采集以及数据中心构建技术上取得突破。 针对以上情况,自2008年开始,项目历经了长达十余年的多学科、多专业、产学研联合攻关,创立了地下金属矿生产安全协同管理理论与技术体系,取得了以下主要技术创新成果： （1）首次系统化提出并构建了矿山生产安全信息集成管理与融合应用系统框架体系,创立了面向成本、价格、效率等多维视角的地下金属矿生产安全协同管控新模式,研发了基于大数据的地下金属矿生产安全智能管控平台; （2）研究了适应于地下金属矿泛在信息传输网络的快速构建技术,提出了基于等距扫描的井下空间激光探测方法,研制了基于超宽带技术（UWB）的井下作业人员及设备精确定位装置,研发了地下金属矿作业空间环境智能感知系统,攻克了井下生产安全信息自动获取与同步传输难题; （3）建立了地下金属矿生产安全大数据高性能并行聚类模型体系,设计并实现了层次化软件定义数据中心网络控制架构,提出了基于高频无线的可变拓扑技术的虚拟机传输优化方法,形成了以矿山生产全过程管理为主线、围绕质量控制为核心的矿山数据中心构建新模式,实现了地下金属矿生产安全大数据的质量管控、深度挖掘和高效共享; （4）提出了地下金属矿复杂空间结构模型快速构建及其数据组织方法,设计了一种面向对象的状态传递与实时数据驱动机制,创立了基于虚拟全路径和有限状态机的交互式井巷漫游模式,实现了地下金属矿多态、多源、异质时空数据的整体集成建模与模拟仿真; （5）提出了基于业务驱动和矿山数据中心的生产安全执行系统体系结构,构建了蕴含矿山资源储量、生产计划、作业装备和安全保障的全流程信息模型,形成了基于时间资源规划的任务流管理模式,通过信息共享、进度动态跟踪等信息化手段,实现了地下金属矿生产安全全过程的精细化协同管控。 项目研究解决了地下金属矿生产安全协同管控技术难题,首次针对地下金属矿生产安全协同管控问题,从硬件到软件、数据管理到数据智能分析等进行了系统研究和开发,提出了全套解决方案。相关研究成果已经形成了成熟的软硬件产品,该平台智能定位桩系统、矿山平行系统、矿业生产执行系统、生产调度系统、资源管理系统等近20个系统已通过湖南省软件测评中心测评。 本项目共获得软件著作权16项;出版专著2部;发表论文239篇,其中收录的有：SCI检索4篇、EI检索39篇、CSCD检索78篇;培养博士生17名,硕士生77名。 目前,该项目研究成果已在国内外有色、黑色、煤炭、冶金、化工、建材等行业的200余家矿山企业、设计研究院所和大专院校推广应用,三年累计创造利润63亿元。在将来,相关技术在矿业行业中具有更加广阔的推广应用前景和价值,并将不断地推动矿业的技术进步和企业的转型升级。