有色地采矿井智能通风系统通用技术规范

T/CNIAXXXX—XXXXPAGE1 有色金属地采矿井智能通风系统建设通用技术规范Generaltechnicalspecificationforintelligentventilationsystemofnon-ferrousmetalunderground

mine（草案）有色金属采矿井智能通风系统建设通用技术规范范围本文件规定了色金属地采矿井智能通风系统的术语和定义、技术要求、数据采集、数据分析、系统功能要求、安全要求、智能化要求等技术内容和要求。本文适用于有色金属地采矿井智能通风系统建设。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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。GB16423-2020金属非金属矿山安全规程GB50026-2020工程测量标准AQ2013-2008金属非金属地下矿山通风技术规范GB/T9813.1-2016《计算机通用规范第1部分：台式微型计算机》GB/T28181-2022公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB/T6107-2000使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口GB/T22080-2016信息技术安全技术信息安全管理体系要求GB/T22239-2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T30976.1-2014工业控制系统信息安全第1部分：评估规范GB/T30976.2-2014工业控制系统信息安全第2部分：验收规范术语和定义3.1矿井通风系统Mineventilationsystem向井下各作业地点供给新鲜空气，排出污浊空气的通风网路、通风设备和通风控制设施的总称。3.2智能通风系统Intelligentventilationsystem根据通风目的和通风控制智能算法模型，计算机自动检测通风参数和判断通风条件，自动控制通风设备与设施的开启和关停的通风方式。通过这种通风方式构建的通风系统称为智能通风系统。3.3智能控制Intelligentcontrols智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策的控制方式。3.4通风动力Ventilationpower欲使空气在矿井中源源不断地流动,就必须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。3.5通风网络Ventilationnetwork矿井风流按照生产要求在井巷中流动时，风流分岔，汇合线路的结构形式，称为通风网络。3.6通风构筑物Ventilationfacilities控制井下风流的构筑物和设施，如风门、风桥、风窗、挡风墙和空气幕等。3.7传感器Transducer传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。3.8火灾预警Firewarning基于火灾发生后火光、烟雾、热能的变化，用电子器件捕捉，然后反馈给值班人员，并发出警报，告知火灾发生。3.9CO监测预警COmonitoringandearlywarning通过对CO浓度进行实时监测，并根据设定阈值对CO浓度是否超标进行报警。3.10通风系统基础数据库Basicdatabaseofventilationsystem通风系统基础数据库是协作的特定设备网络，用来在因特网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据通风系统的基础信息。3.11智能通风控制硬件系统Intelligentventilationcontrolhardwaresystem智能通风控制系统的物理组成部分，通常由PC机、通讯模块、通讯电缆、测控模块、分支器、测温电缆、传感器、风机、自动通风口和自动通风窗等组成。3.12智能通风控制软件系统Intelligentventilationcontrolsoftwaresystem为实现通风控制系统的数据检测与显示、数据分析、数据存储和报表打印、设备控制等功能而编写的所有程序、流程、规则和相关文档的集合。3.13矿井通风智能监测系统Intelligentmonitoringsystemformineventilation通过物联网技术、智能传感元器件实现矿井通风参数、有毒有害气体浓度、火灾预警、作业人员活动动态感知等功能而编写的所有程序、流程、规则和相关文档的集合。3.14矿井通风智能预测与分析决策系统Intelligentpredictionandanalysisdecisionsystemformineventilation通过矿井通风网络计算、通风参数深度学习预测、对比阈值分析决策实现矿井通风智能预测与分析决策等功能而编写的所有程序、流程、规则和相关文档的集合。3.15矿井智能通风调控系统Mineintelligentventilationcontrolsystem一般集成矿井通风智能监测系统、智能预测与分析决策系统、矿井不同地点多风机联合运行工况调控系统和智能管理智能可视化等模块实现矿井通风系统智能调控功能而编写的所有程序、流程、规则和相关文档的集合。3.16一键反风系统Onebuttonreverseairsystem一键反风系统主要是针对矿井内火灾等灾害而采取一键控制风流的技术措施统称，包含灾害预警信息采集、智能分析及决策、一键控制反风的控制系统。缩略语下列缩略语适用于本文件DCS：分布式控制系统（DistributedControlSystem）DDE/NETDDE：动态数据交换/网络动态数据交换（DynamicDataExchange/networkDDE）DDL：动态链接库（DynamicLinkLibrary）DDS：数据分发服务（DataDistributionService）FTP：文件传输协议（FileTransferProtocol）HTTP：超文本传输协议（HyperTextTransferProtocol）MSMQ：微软消息队列（MicrosoftMessageQueue）MQTT：消息队列遥测传输（MessageQueuingTelemetryTransport）OCX：对象类别扩充组建［ObjectLinkingandEmbedding(OLE)ControlExtension］OLE：对象链接与嵌入（ObjectLinkingandEmbedding）OPC：用于过程控制的OLE（OLEforProcessControl）OPCUA：OPC同一架构（OPCUnifiedArchitecture）PaaS：平台即服务（PlatformasaService）PLC：可编程式逻辑控制器（ProgrammableLogicController）RS：遥感系统（RemoteSensingSystem）RS232：串行通讯接口标准（RecommendedStandard232）RS485：异步通讯接口标准（RecommendedStandard485）RTK：实时动态测量技术（RealTimeKinematic）RTU：远程终端单元（RemoteTerminalUnit）SaaS：软件即服务（SoftwareasaService）SCADA：数据采集与监视控制（SupervisoryControlAndDataAcquisition）SOA：面向服务的架构（Service-OrientedArchitecture）SOAP：简单对象访问协议（SimpleObjectAccessProtocol）SOC：面向服务的计算（ServiceOrientedCompeting）TCP/IP：传输控制协议/因特网协议（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）UDDI：统一描述、发现和集成协议（UniversalDescriptionDiscoveryandIntegration）XML：可扩展标识语言（ExtensibleMarkupLanguage）总则5.1基本要求5.1.1有色地采矿井应按照GB16423-2020的要求结合矿山实际建设完善智能通风系统。5.1.2智能通风系统应进行针对性设计，并绘制系统布置图，按设计和图纸要求实施建设。5.1.3智能通风系统核心技术设计的软、硬件宜优选具备自主知识产权的国内同类产品。5.1.4智能通风系统所用传感器、摄像仪、电缆应根据安装位置不同，在设计文件中明确防水、防尘、低烟低卤和抗冲击、防爆功能，主要构件应附有质量保证书或合格证，必要时应进行抽检，确认合格后方可使用。5.1.5为避免重复建设，减轻施工人员工作强度，智能通风系统应优先依托企业原信息化建设基础平台建立，主要构件应具备矿用安全标志。5.1.6智能通风系统安装完毕或大修后，应按产品使用说明书的要求进行测试、调校，经验收合格后方能使用。5.2主要功能5.2.1智能通风系统满足对设备及系统内动态参数的分析处理要求，实现对通风系统的风机智能调频运行、一键启停及一键反风三种控制模式。5.2.2智能通风系统信息化中央集控平台应具备与其他独立系统（如监测监控系统、人员定位系统、通讯联络系统、紧急避险系统等）对应的可扩展接口，便于实现系统后期的延伸开发；并具备物联网的冗余通用接口，满足后期矿山管理要求。5.2.3智能通风系统应具备基本的显示功能：1）数据总览：能直观滚动显示智能通风系统所有监测数据，含主扇状态、主扇运行参数、实时数据、感知数据、火灾预警信息及各监测点位置信息；2）风流监测：应具备风流主要动态数据显示，供电设备运行状态显示，风速、风量、风向等风流参数指标显示，设备运转状态显示等功能；3）火险监测：应具备火灾监测主要动态数据显示，供电设备运行状态显示，温度、CO浓度、热成像视频等火险相关指标信息显示，告/预警信息管理及分析等功能；4）决策控制：应具备风机设备运行工况、运行状态、视频监控等数据显示，供电设备运行状态显示，全矿能效统计及分析等功能。5.2.4智能通风系统应具备作业区域巷道风量、风向、温度、CO浓度等基本安全预警关键参数，参数阈值可人工设置，并能实现声光预警。5.2.5智能通风系统应具备对系统巷道、设备、测点、告警、推送、部门与组织机构、用户权限等模块进行新增、同步、编辑、删除、设置等管理性操作。5.2.5智能通风系统支持按时间、事件等信息对监控数据进行备份、查询和传输。5.3安装要求5.3.1传感器和仪器仪表的设置宜参照GB16423-2020和其他监测监控系统建设标准规范。5.3.2数据采集及中央集控硬件应有可靠的防雷和接地保护装置，中央集控设备应安装在地面，并双机备份，且应在矿山生产调度室设置显示及指令终端。5.3.3智能通风系统应配备主要传感器控制器等备件，备用数量应能满足日常监测监控需要。5.3.4主要供、配电控制装置的备用电源应能保证断电连续工作2h以上。5.3.5系统传感器、监控系统及机电设备应安装在便于人员观察、调试、检验、安装，且围岩稳固、支护良好、无滴水、无杂物的巷道或硐室中，且各设备的数据或状态应传输到信息化中央集控平台。5.3.6电缆和光缆敷设时信号与供电线缆的走向应绘制布线图，电力路线及通讯线路图纸的绘制应符合GB50026-2020的要求；井下安装的电缆应具备阻燃功能，供（配）点和启动柜接地电阻应具有防水、防腐和防尘功能。矿井通风系统依据有色金属地采矿井通风的需求及通风设备运行特点，应结合GB16423-2020和AQ2013-2008的要求，对矿井通风系统进行改造、优化以确保矿井通风系统满足有色金属地采矿山安全生产的要求。矿井通风系统的智能升级与改造，建立在其通风系统建造完成且安全、稳定、可靠的基础上。智能通风系统基本架构7.1信息协同架构智能通风系统的信息协同架构如图1所示。该架构体现了整个智能通风系统在基础网络平台提供的高速可靠物联通道上实现现场层、生产层、存储层、控制层、应用层、展示层的透明管理，以及各层对应的状态演化、信息感知、快速交互、智能决策和综合管理的协同运行。图1信息协同架构7.2层次架构智能通风的层次架构如图2所示。图2层次架构图2把智能通风系统划分为基础设施层（L1）、软件平台层（L2）、安全保障层（L3）、生产执行层（L4）和调度指挥层（L5），从L1到L5说明了从基础到高级应用的依赖关系，也只能了智能通风系统的建设施工顺序、各阶段的标志成果内容和里程碑。智能通风系统基础8.1基础网络应采用高速、宽带的工业以太网、现场总线、无线通讯网络、透地通讯设备，配套高可靠、抗干扰、快速的服务器、交换机、路由器、通讯基站、通讯线路、无线通道、UPS和各种感知设备的网络传输设备。在正常时期，应保证矿山所有信息（包括实时数据、感知数据）的准时、可靠、安全传输；在灾变时期，网络链路应满足K-2（网络中的K条线路任何2条出故障）可靠传输，井巷链路应满足N-1（网络中的N条巷道任何1条不通）可靠传输；矿山数据仓库应实现异地同步备份；主要设备在停电的情况下应有4h的续航能力。整体项目应具备完整清晰网络架构图，系统图需要标注各核心设备的所在位置，应提前预留网络安防装置接入端口和条件。8.1.1核心交换机(CoreSwitch)位于网络的核心位置，提供高速交换，汇聚各个接入交换机的网络流量。采用以太网交换机作为网络骨干，构建扁平化的二层网络结构。8.1.2聚合/接入交换机(Aggregation/AccessSwitch)汇聚各个接入交换机的上行链路，下联服务器、用户端设备等。在通风机房设置工业级以太网交换机，用作各种传感器、执行器的汇聚接入。8.1.3路由器(Router)在不同网络或子网之间进行路由转发,实现网络互联。8.1.4防火墙(Firewall)过滤不安全流量,防范网络攻击，保护系统安全。设置防火墙进行访问控制，只开放控制子网需要的端口。通风系统接入企业网络后，需要进行地址转换和防火墙过滤。8.1.5负载均衡器(LoadBalancer)是构建高可用网络系统时非常关键的网络设备。分发流量，增加可扩展性，优化资源利用，提高系统稳定性，加强安全防护。8.1.6网线和光纤物理介质，完成设备之间的互联，在构建网络时，根据实际需求来选择合适的传输介质。8.1.7管理网络独立的网络，用于管理服务器及其他设备。整个系统网络参考ISO/IEC15408标准，提高网络安全性。8.1.8备份机房提供冗余能力，提高系统可靠性。合理规划这些关键设备，设计冗余机制，可以构建稳定、安全、高效的基础网络架构。这是系统正常和可靠运行的基石。定期进行安全评估、漏洞扫描,及时打补丁。8.2基础设备应包括服务器、图形工作站、多屏控制器、3D大屏显示设备、高敏传感器、人际交互终端和指挥调度中心的配套设备，并应满足大规模和高分辨率3D模型监测、展示的需要。8.2.1服务器服务器用于运行各种应用服务和软件，是平台的核心。应选择稳定、高性能的服务器。8.2.2存储设备为应用和数据提供存储能力，如硬盘阵列、网络存储等。需要根据数据量需求进行规划，应采用稳定性强，具备可扩容、可备份的能力。8.2.3网络设备包括交换机、路由器、防火墙等。用于构建高速稳定的内外部网络，宜采用符合项目应用标准的，高网络安全性设备。8.2.4安全设备如防火墙、IPS/IDS、VPN网关等。确保应用和数据的安全。8.2.5负载均衡器负责跨服务器分发流量，提高可扩展性和可用性。8.2.6监控设备监控服务器参数、网络流量等，保障平台平稳运行。8.2.7备用电源UPS为设备供稳定的电力,防止停电事故，UPS需要至少提供1小时的电源供给。8.2.8机柜和网络机房为设备提供运行环境和空间。机柜应具有良好的散热通风性能，内部走线需符合相关行业规范，机房需有空气调节、风机等设备保证设备稳定运行。8.2.9管理软件服务器内应具备数据备份、任务调度、日志分析等管理软件。8.2.10风速、风压传感器应采用符合项目应用标准的设备，需具备通讯端口和通讯协议，如RS-485。8.2.11红外摄像仪用于监控井上及井下火险监测点状态，设置相应热成像摄像仪，实时传输至服务器，进行数据分析和AI识别，监测数据通过光纤传输至中控室。应采用符合项目用用场景规定标准的设备，需具备可见光、红外双重画面。8.2.12视频监控摄像头用于机房安防监控可实时传输至服务器，进行数据分析和AI识别，监测数据通过光纤传输至中控室，宜采用枪机或球机并具有红外补光夜间可视功能。8.3通讯平台包括地面通讯和地下通讯两大系统。地面通讯采用公网号码资源，与公网等位拨号；地下通讯应采用有线和无线相结合、固定和移动相结合、有源与无源相结合、井巷传播和透地通讯相结合，并通过基站、调度机、交换机、网闸等中继设施与公网连接，在保障数据安全的条件下实现全方位的互联互通。8.4矿山数据仓库针对系统的复杂、异质、异构、时变、多态数据，智能通风系统应提供规范统一的数据索引格式、元数据格式、数据表结构、布局方式、存放格式、精度要求、时效设置和编码方案，其中元数据和数据索引主要包括各类数据概述、用途、存放路由、数据库、访问引擎和索引结构等，体现数据的层次结构；数据立方体应能面向各种应用的关键词搜索，实现数据的快速提取、存储、挖掘和展现等。智能通风系统数据仓库应实现基于SOA架构、OPC规范和DDS规范的数据服务，应包含下列主题数层和数据内容：1）实时数据库：包括各风流参数（风速、风压、风向、温度、CO浓度）监测、各电动通风构筑物状态监测、各风机及火灾风险点的视频监控等实时数据和历史数据；2）感知数据库：实时监测风量数据依靠矿井通风智能预测系统感知的风量实时数据和历史数据；3）训练数据库：不同主扇运行工况、不同自然风压条件的矿井通风系统解算数据库，用于智能算法模型训练；4）风机：用来控制矿井内的空气流动，保证矿井的安全和舒适的设备。可分为主要通风机和局部通风机，主要通风机负责向矿井输送新鲜空气或排出污染空气，局部通风机负责对特定的工作面或区域进行通风。风机的功率、转速、转向等参数可以根据矿井的实际需要进行智能调节，以达到节能降耗、按需供风的目的。监测感知系统9.1总要求所有监测和感知系统应提供远程通讯接口并自动按实时数据交换方式向矿山数据仓库的实时数据库提交数据。9.2风流参数监测系统用于监测风速、风压、温度、湿度、一氧化碳浓度、矿尘浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风机状态、风门状态。应在井下总进风巷、各生产中段的进风巷道测风速、风向；应监测所有主扇、辅扇的风速、风压、风向等工况参数；应在井下配电室、变电所、维修硐室、炸药库等易发生火灾的位置测环境温度、一氧化碳浓度；所有数据均应满足远程联网的需要。9.3训练数据库系统应能涵盖矿井在不同自然风压和主扇不同运行状态下主要通风巷道的风流参数；应覆盖不同季节及其昼夜间矿井自然风压随地表气温变化的时变规律及各种条件下矿井风流流动特性及通风参数；所有通风参数、风流参数应真实可靠，与实际通风系统保持一致或非常接近。9.4人工智能训练系统以训练数据库系统为基础数据，采用深度学习算法进行机器学习，反复训练、测试、完善人工智能训练模型；训练完成的人工智能训练系统应保证较高精度，最大总体误差不应超过3%、总体平均误差不应高于0.5%。9.5通风智能预测系统即巷道风流参数预测感知系统，用于井下各生产作业区域（分层）的风速、风量监测、预测。结合地采矿井通风系统的复杂性及仿真通风系统的可靠性，利用主要进风巷道风速的实时监测数据通过通风智能预测系统实现各生产作业面的风速、风量预测。可靠的通风智能预测系统需经人工智能算法模型利用矿山数据仓库中的训练数据库反复训练，要求与实际通风系统现场一致或非常接近。9.6火险智能感知与预警系统系统应有前端采集系统、智能感知系统、平台展示系统三部分架构。前端采集系统由可实时采集火险点温度、画面信息的红外热成像仪、可研判采集信息结果的人工智能算法以及结果研判依据（温度阈值）组成。智能感知系统则通过SDK接收前端采集系统传送的研判结果（高温/火焰的预警/报警），并通过HTTP协议外发至智能通风系统控制平台。平台展示系统主要管理火险智能感知与预警系统的设备信息、报警信息、感知系统配置设置等实时信息与历史数据。9.7视频监控系统在地面或井下大型风机处安装固定或移动摄像头，实时把图像传到地面视频服务器和监视器，应带有防雾、防尘、防爆装置，保证图像的清晰度和

不低于25帧/s的传输速度，视频监控系统除了符合GB/T28181-2022技术要求外，应提供实时调用、保存和回放的接口（包括DLL格式和OCX格式），应满足系统集成需要。9.8三维可视化展示系统能展示矿井通风系统的三维立体模型系统。系统中应能清晰查看矿井通风网络立体结构，能够实现视觉转换、放大缩小、移动位置等操作；应标注所有监测位置，包括风机、监测点、感知点、火灾风险点等监测位点；应能直观展示矿山数据库中所有实时数据，可根据用户需求进行筛选查询。存储与交互10.1实时数据交换平台10.1.1支持标准通信协议选择通用的实时数据交互协议，如MQTT、AMQP等。10.1.2高效的传输方式使用内存队列、共享内存等高效的数据交换机制。10.1.3数据格式规范定义统一的消息数据格式，如JSON、Protobuf等。10.1.4保证交互质量设置QoS等机制，保证数据交互的可靠性、顺序性等。10.1.5安全传输使用TLS、数字证书等加密技术，保证数据安全。10.1.6持久化机制对重要数据进行持久化存储，防止消息丢失。10.1.7流量控制避免消息洪峰，设置流量限制。10.1.8监控与日志收集平台运行指标，分析定位系统瓶颈。10.1.9高可用设计实现平台的冗余备份和故障自动切换。10.1.10易于扩展平台具备横向和纵向扩展能力。10.2数据库管理系统10.2.1数据快速接入1）优化数据导入程序，使用批量插入、多线程并发导入等技术；2）对插入数据进行预处理，如格式转换、校验、过滤等优化导入速度；3）采用更快的内存存储如Redis进行中间缓存,再批量写入数据库；4）优化数据库参数配置，如缓冲、线程数等根据服务器配置调整；5）对数据进行验证和过滤，避免不合规数据进入系统；6）提供数据缓存机制，减少冷数据的查询对源数据库的压力。10.2.2数据提取1）根据业务需求，设计合理的数据库表结构，避免冗余数据；2）在频繁查询的字段上建立索引，加速查询返回速度；3）对大表进行分区，根据提取条件仅查询所需分区数据；4）使用视图封装复杂的多表关联查询逻辑；5）采用存储过程进行数据过滤和预处理，减少网络传输开销；6）设置不同的用户查询权限，避免重要数据被非法访问；7）实现异步提取机制，使用消息队列解耦提取过程；8）对批量FULL提取场景采用增量提取并定期合并的策略；9）通过监控和跟踪分析提取性能瓶颈；10）对提取结果压缩和加密，确保数据安全性；11）提供丰富的数据导出格式选择，如csv、xml、json等；12）支持增量提取，只返回新增和变更数据；13）采用高速网络和存储设备，加快数据传输；14）利用并行查询提高大数据集提取速度；15）合理配置数据库内存、缓存参数，优化查询。决策与控制11.1总要求所有决策与控制系统应能提供远程通讯接口或自动按实时数据交换方式和矿山数据仓库的实时数据交换平台交换数据。11.2智能分析决策系统11.2.1系统包括矿井通风解算软件、基于人工智能的矿井通风系统智能算法模型和巷道风流参数预测感知系统。11.2.2可集成分析、综合处理矿井通风系统所有实时风流参数数据，包含监测数据（取自风流参数监测系统）与感知数据（取自通风智能预测系统）。11.2.3实时比对分析各数据的可靠性、合理性，经自诊断、自评估后，立即给予调控通风动力、通风构筑物的决策调控指令。11.2.4分析决策系统可根据矿山通风系统的实际状况做出不同智能判断。11.3智能通风调控系统11.3.1智能通风调控系统应依托于智能分析决策系统的分析与决策结果，接收决策结果后向主要通风机发出调控指令，实现矿井通风系统内多风机联合运行工况的调控。11.3.2智能调控宜分为正常模式、交接班模式、紧急模式。正常模式应根据人工设置的需风量参考阈值按需自动矫正相应风机电机运行频率实现风机智能调控；交接班模式应根据矿山实际交接班作业时间设置相应风机运行频率；紧急模式应在矿井突发灾害时由中控室（调度室）多次弹窗提示后，由最高控制权限人员控制风机启、停、反转。11.3.3主要通风机的正常启动、反风和频率切换应实现一键式操作，主要通风机房宜实现无人值守；11.3.4紧急智能调控需由矿山安全主管确认是否下发控制指令，防止误操作。智能通风系统运行管理平台12.1基础软件操作系统软件、数据库软件、虚拟化管理软件、大数据平台软件、矿山云交互软件、网管软件、防火墙软件、杀毒软件、通讯软件、负载均衡软件、数据备份软件等基础软件应高度兼容、可靠、安全、抗干扰、具有二次开发接口。12.2管理平台软件12.2.1信息分类编码应保证同一个对象编码的唯一性及上下游管理规则的一致性。主要包括风流参数信息、火灾监测信息、风机参数信息、管理信息等。12.2.2通讯接口通讯接口应符合下列要求：1）能够支持多种数据服务、通讯协议和接口，如TCP/IP、HTTP、OPC/OPCUA、RS232/RS485（见GB/T6107-2000）、MQTT协议等；2）能够从SCACD、DCS、PLC、RTU、传感器、DDE、OPC、端口等多种软件、设备、协议获取数据，并能通过开放接口向各种应用提供数据，保证数据的可靠性和实效性；3）能够从各种服务系统、应用系统和控制端获取命令，并能自动转发和执行命令，控制设备的运行，保证命令的可靠性和实效性；4）能够根据矿山数据仓库的结构，按时把内存数据、实时数据存放到历史数据库中；5）能支持多个并发客户同时存取内存数据、实时数据和历史数据；6）提供自定义通讯协议功能，以满足特殊的通讯需要。12.2.3信息安全与统一认证智能通风系统的网络、信息和系统安全可参照GB/T22080-2016、GB/T22239-2019、GB/T30976.1-2014和GB/T30976.2-2014的要求，并且能够实现从角色到用户、从系统到功能模块等访问权限的统一认证，实现数据层、网络层和服务层的编码、解码、滤波、校验和规范检查。风流参数监测系统、通风智能预测系统、火险智能感知与预警系统、视频监控系统、三维可视化展示系统等应用平台系统间既要互相访问，又要互相隔离，访问控制满足下列要求：1）各系统应逻辑上独立组网运行。在共用基础网络的情况下，各系统间应逻辑划分虚拟VLAN，此时各系统传输的数据宜采用密钥加密传输；2）系统间的数据交互应明确制定访问控制规则，一个系统不宜直接访问另一系统的数据库或数据文件，宜采用中间数据交换系统或通信服务器机制互相访问，并定期检查系统间的数据互访是否满足制定的访问控制规则；3）对于数据交换容错、实时性要求高的子系统间的通信，宜采用冗余渠道通信方式。12.2.4数据仓库管理与实时数据交换平台采用数据总线和服务模式。完成矿山数据仓库和矿山微云的架构配置；自动建立各主题数据、元数据、索引数据的采集、存储、提取、转化和交换的快速通道，实现各类信息的自动编码，自动存储，自动提取；利用SOC技术完成面向矿山大数据分析、综合应用和决策支持的全息数据敏捷计算和推送服务，数据共享交换软件的数据接入、推送等交换速度达到每秒100万个32位长的数据。信息基础设施13.1总体架构（架构图绘制中）智能矿山工业互联架构包括矿井通风智能监测系统、智能预测与分析决策系统、矿井不同地点多风机联合运行工况调控系统和智能管理智能可视化技术。实现矿井风量、作业区域风量调控的自动化、智能化和可视化的矿山智能通风系统管理平台。13.2传输网络图3智能通风系统传输网络拓扑图13.3平台硬件控制系统由控制站、操作员站/工程师站以及通讯网络构成。控制站：完成数据采集、运算和控制输出，实现现场控制；可编程控制系统控制站硬件包括公共部件、功能模块等几大部分。公共部件包括：机柜、机架、电源模块、交换机、端子板等，功能模块包括控制模块、I/O模块、通讯模块等。操作员站：实现工业过程的监控与操作，工程师站完成组态编程、系统维护和管理；通讯网络：完成系统不同层次设备的连接，包括管理网络Mnet、系统网络Snet和控制网络Cent；管理网络Mnet：通过Mnet，可将PCS1800系统纳入到工厂管理网络体系中，实现不同单元装置或生产车间之间的协调控制、数据通讯；大型工业过程各子站系统间的协调控制与调度控制；系统网络Snet：连接工程师站/操作员站和控制站等节点的实时工业网络，实现各站点之间的数据传输；控制网络Cent：实现控制站内I/O模块和控制模块间的互联。图4控制站机架单元示意图可编程控制系统控制站组件采用机架式结构，以集成总线底板的机架为基础单元，在机架上安装控制模块、I/O模块、通讯模块。通过增加机架，可以扩展I/O模块数量，系统规模配置灵活。13.4平台软件智能通风系统包括四个子系统和系统管理，四个子系统分别是风流监测系统、主扇控制系统、火灾监测系统、反风系统。风流监测是对喀拉通克铜镍矿通风现场进行实时数据的监测、分析和统计等功能；主扇控制主要针对地表风机控制、实时监测及统计等功能；火灾监测主要是对井下火灾监测点的实时监测、统计、分、监控、管理等功能；反风系统主要针对井下一键反风操作，控制风机转向进而降低风险，保障工作人员人身安全。（1）系统总览包含主扇运行参数、风量趋势、矿井下实时数据、通过模型训练的感知数据、各个风机运行的主扇状态。图5智能通风系统总览（2）基于人工智能（AI）算法/神经网络预测/深度学习等方法，构建矿井通风系统人工智能算法模型。（3）用矿井通风三维仿真系统，对不同气候条件、不同风机运行工况条件下的矿井通风网络进行模拟解算，并应用解算结果训练已经构建的矿井通风系统人工智能算法模型，达到预测结果与实际情况吻合。（4）开发智能分析预测与决策系统，实时对感知结果（进入各作业区域的风流参数）与设定阈值进行对比，并实时分析和决策是否调节风机（含辅扇）的运行参数（考虑多风机（含辅扇）间的相互影响）、报警等，分析决策结果实时发送给智能控制系统。（5）风机实时调控系统，接收智能预测与分析决策系统的相关数据，根据不同季节、井下交接班时期风机电机运行频率的调节范围，实现风机的自动调节；实现智能算法在本地软件侧及控制系统中执行。（6）在采用智能控制模式的情况下，系统会根据当前矿井通风状态与数据模型给出当前的需风量，根据需风量要求，自动通过改变电机运行频率控制变频器转速使井下通风状态达到需风量要求。（7）根据红外热成像火焰检测方法采集的火险风险参数，分析预测火险风险并预警，分析预测结果实时发送智能控制系统和报警系统。（8）发火灾事故预警与主扇反风系统，根据井下火灾风险地点火焰检测热成像系统监测结果，预警火灾风险，及时启动主扇反风等相关应急救援预案及应急措施。根据预警指令与算法，在控制系统中实现主扇反风控制功能。（9）三维数字孪生模型可转动，可查看每个巷道监测点详情，显示不同监测点、火灾监测点、感知点、辅扇的位置。分层展示三维作业面、视觉转换、放大缩小、移动等基础功能。13.5数据中心采集系统

从各类设备和系统中采集实时数据，如风机、传感器、控制系统等。2）数据传输

使用高速网络将数据输送到数据中心，同时部署边缘计算避免网络拥塞。3）数据存储

采用分布式存储系统，确保大量时序数据的高效写入。4）数据处理

进行数据清洗、归一化，实现多源异构数据的集中管理。5）数据分析

建立数据分析平台，采用机器学习等技术实现风机诊断、系统优化等。6）数据可视化

使用Dashboard对关键指标进行实时监控和可视化。7）应用服务

提供智能监控、运维决策、故障预测等服务，辅助工作人员。8）信息安全

实施访问控制和数据加密，确保系统和数据安全。13.6调度监控中心1）数据采集

从各区域风机组采集实时运行数据，如风量、风压等，获取系统运行状态和报警信息。2）数据传输

使用工业以太网或专线确保实时稳定的数据传输，部署数据缓存节点避免数据丢失。3）数据分析

对数据进行汇总统计、相关分析，形成健康评估指标，利用机器学习技术实现状态预测和故障预警。4）调度优化根据通风需求和风机状态进行调度优化，平衡矿区负荷，结合智能算法进行节能调度,降低系统能耗。5）监控展示

搭建调度指挥中心，实时显示关键参数大屏展示，开发Web和App可视化监控系统。6）报警处理

对关键异常和故障进行智能报警、分类处置，提供报警扑捉和处理反馈功能。7）系统维护

完善日志系统，定期要对软硬件进行检查维护

信息安全14.1一般规定应遵循国家相关法律法规和标准规范，建立健全信息安全管理制度和责任体系，制定信息安全策略和目标，实施信息安全风险评估和控制，定期开展信息安全审计和检查，提高信息安全意识和能力，确保信息安全符合法律要求和业务需求。14.2系统安全硬件安全：选择符合国家或行业标准的硬件设备，配置合理的物理防护措施，如锁、门、窗等，防止硬件设备被盗窃、损坏、污染等；定期对硬件设备进行维护、检测、更新等，保持硬件设备的正常运行状态；建立硬件设备的台账管理和资产管理，记录硬件设备的型号、序列号、位置、责任人等信息，实现硬件设备的可追溯性。软件安全：选择符合国家或行业标准的软件产品，避免使用未经授权或来源不明的软件；配置合理的软件访问控制措施，如密码、指纹、人脸识别等，防止软件被非法使用或篡改；定期对软件进行升级、更新、备份等，保持软件的最新版本和数据完整性；建立软件产品的台账管理和版权管理，记录软件产品的名称、版本、授权码、使用人等信息，实