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工业互联网架构的智能矿山解决方案

信息技术2023-09-15-华为R***
工业互联网架构的智能矿山解决方案

01矿山行业面临安全生产、经营管理等多方面挑战(以煤矿为例)矿山智能化面临的现状和难点(以煤矿为例)烟囱孤立的系统数据归属不统一难共享七国八制的网络接口不统一不标准成千上万孤立终端现状......安全监测系统人员定位系统矿压监测系统视频监控系统语音广播监控矿山供电监控系统矿山排水监控系统产量计量监控系统煤矿监控中心安全管理网生产控制网视频监控网企业园区网宿舍区招待所办公区食堂会议中心工业通信网煤矿监控中心PLC控制器工业交换机千兆/万兆工业环网节点工业交换机摄像头监测站采煤机液压支架人员皮带运输机矿车勘探掘采洗选运输销售材料生产安全形势严峻煤矿特殊的生产环境和装备,缺乏有效管理手段,导致煤矿瓦斯、透水、顶板灾害事故频发管理效率亟待提升经营成本居高不下煤矿多重视生产装备的投入,在企业经营管理上投入较少,导致煤矿管理效率低,经营成本高从业人员断层严重井下工人平均年龄已经超过45岁,且年轻人不愿下井,煤矿招人困难资产管理纷繁复杂煤炭行业企业多涉及较大的企业园区,多型设备且人车多,人财物管理难 02矿鸿高可靠、低时延、软总线三大能力使能三机联动等智能应用智能矿山解决方案目标架构矿鸿作为井下各类终端的操作系统,统一物联协议、统一数据采集和传输标准华为云+数字平台,实现数据入湖,使能智能时代的大数据和AI应用优势及价值• 统一系统:一套系统覆盖大大小小设备• 万物互联:人机互联、机机互联、万物感知• 统一标准:设备接口、数据协议标准化• 安全可信:最高安全认证、核心代码全自研安全运维智能应用数字平台矿鸿智联下一代工业承载网华为云智能巡检中心决策指挥中心经营管理中心安全生产中心综合集控中心统一接口,统一的数据标准格式、端云结合 摄像头监测站采煤机液压支架人员皮带运输机矿车智慧地测智慧调度智慧采掘智慧机电智慧运输智慧作业智慧安监智慧洗选智慧园区目标5GWi-Fi 6 网络华为云华为数据湖AI使能、数据使能、应用使能数据治理融合IP工业网/F5G全光工业网一碰连,设备参数读取配置综采面M2M三机智能联动危险源感知,矿工智能避灾智能巡检,自动读数比对上板电液控制器(矿鸿OS)采煤机采煤机主控(矿鸿OS)液压支架液压支架AP矿鸿模组矿灯通过WiFi接入工业环网,发送位置信息,接收:1、危险信号预警2、避灾导航蓝牙近场连接,屏显实时数据环境健康度指数危险源预警避灾路线导航...碰一碰工作参数便捷读取,快速配置控制器本安手机/Pad数据上云生成瓦斯报表和调校工单数据自动读取,比对数据自动上板云 03优势及价值优势及价值• 多技术优势互补,全场景无线覆盖多种无线技术按场景适配,构建大带宽、低时延的井下无线网络,丰富应用,减小有线网络维护难度• 融合IP工业网本质安全设计、5G承载,安全可靠工业承载网,可承载5G业务,实现移动场景大带宽、低时延接入,通过网络切片技术实现业务安全隔离智能运维,统一管理随流检测,故障精确定位,业务质量可视,管-控-析一体,图形化管理,简单易维• F5G全光工业网全光工业网,极简、高效井下全光无源网络,本质安全设计,易建网,少防爆,免熔纤,智能光链路,多技术提升有线网络运行效率统一的工业承载网,多样化接入方式,打造智能矿山综合承载网5G接入Wi-Fi 6接入工业网关视频Wi-F i 6 APUWBUWB接入矿山F5G全光工业网OREORE有线接入生产网5G 模组 智能终端 5G Don gle感知设备多种接入矿山融合IP工业网OTN波分网络园区网井下井上 5个中心N类应用多技术融合,构建超大带宽、低时延、高可靠的矿山综合承载网园 区 网ORH集团总部传感器防爆手机智能控制采煤机皮带运输机电力监控站智能矿灯监测站胶轮车有轨车移动场景固定场景 04优势及价值优势及价值• 网络切片助力多网合一,工控类业务低时延保障• 支持5G承载,助力5G基站快速下井• 业界首款本安型Wi-Fi 6,400m长距覆盖• 智能运维,业务质量可视,故障分钟级定位优势及价值优势及价值• Mesh组网,无光纤部署易调整,解决采区频繁变动网络调整难的问题• 爆破区网络无线覆盖,实现采区无线通信、采区装备远程控制,提升安全和作业效率矿山融合IP工业网:构筑多网合一、品质无线覆盖、综合承载的矿山生产网络井下Wi-Fi 6无线Mesh组网减少光纤,解决“断缆”痛点核心路由器核心路由器变电所、硐室5G交换机物联网关Wi-FiWi-Fi10GE 环网接入10GE 环网接入10GE 环网接入10GE 接入汇聚路由器汇聚路由器汇聚路由器汇聚路由器变电所、硐室变电所、硐室变电所、硐室5G交换机50GE/100GE 环网骨干控制切片5G切片机电切片视频切片井下采面无线覆盖+回传主巷道矿道矿道CPEMPPMPPMPMPMPCPECPE 05优势及价值F5G全光工业网为煤矿智能化提供全场景高品质全光基座优势及价值3集团间波分承载网• 多级硬管道、超大带宽• 业务物理隔离,设备1+1保护• 极简网络,随需扩展 2井上矿区全光园区网• 简架构:极简布署,TCO降30%• 易演进:平滑扩容,升级无忧• 智运维:即插即用1井下煤矿工业光环网• 全本安设备,0 防爆箱• 光纤网络可视可管、光纤智能诊断• 硬管道隔离ORPOREORPORPORPOREOREORE变电所、硐室变电所、硐室变电所、硐室变电所、硐室ONUSPLORH核心交换机OLT办公网生活福利网安防网井上园区集团互联井下环网办公云生产云矿区矿区灾备中心集团核心矿区边缘办公云边缘生产云 06优势及价值优势及价值• 一网融合:各类有线和无线通信系统统一融合、统一调度• 一呼百应:调度中心/作业区/行政区/外线统一编组,集群呼叫、多媒体调度• 可视化调度:一键直达现场实时画面,高效指挥矿山融合通信:一网融合、一呼百应,一键直达现场,实现高效调度指挥5G低频本安网络:实现大上行、远距覆盖,支撑综采远控等多业务快速上线应用层日常通信指挥分层分级调度监测异常联动AI应用联动平台层视频网关宽带接入网关会议网关窄带集群网关语音网关录音录像集群调度基础通话短信彩信视频监控视频会商ICP融 合通信(统一通信资源池)基于华为云、HCS、EIC网络层有线网络有线电话视频监控无线网络Wi-Fi网络4/5G公网无线专网LTE专网应急机动专网终端层智能手表视频会议终端摄像头智能手机骨传导耳机集群终端车载终端定制手环视音频记录仪固话/IP话机矿灯广播 优势及价值优势及价值更大带宽• 上行速率满足综采面1Gbps+• 满足综采面100+路高清视频更低成本• 建站更少,降低成本• 一网多用,简化运维更广覆盖• 两站打穿综采面• 巷道覆盖距离增加75%更全服务• 5G一张网满足语音、视频、远控、物联等多种业务需求关键能力连接泛在性能极致一网多能运维极简解决方案•井下5G低频本安网络:覆盖距离更远、巷道场景少建站,综采面两站对打,即可满足上行1Gbps、50ms@99.99%的综采面全景视频拼接+采煤机远控需求•矿区创新平台(5G核心网):实现煤矿生产数据在矿内闭环,生产数据不出矿区,并支持IMS语音通话应用场景运营商广域网矿区本地数据中心智矿通创新平台(5G核心网)井上井下5G综采面全景视频拼接+远控5G主运智能监控:5G本安摄像机5G硐室巡检机器人中央变电所5G基站矿山融合IP工业网(50GE+网络切片)5G融合通信:手机、智能矿灯、摄像机...南翼1#皮带南翼皮带大巷南翼辅运大巷主井提升机5G掘进机远控4306综采面4326掘进面4306顺槽皮带4326顺槽皮带12453“看”得更清楚更全面:视频传输·实现海量人员、环境和生产安全监控“感”得更多维更迅速:物联定位·实现设备运行和环境状态实时采集和地下矿业万物互联·实现人员、车辆、设备高精定位管理“控”得更准确更敏捷:远程控制·实现各类现场核心生产设备的远程控制和无人驾驶“连”得更实时更高质:实时通信·实现随时随地高质量实时通信“算”得更协同更高效:现场算力·实现现场网算一体、破除多网并存和数据孤岛 07优势及价值优势及价值• 灵活部署:支持公有云、混合云、边缘云多种部署模式,边云协同,满足不同场景需求• 资产沉淀:打造煤矿统一数字平台,沉淀数据资产,构筑全面感知的数据能力• 数据共享:统一建设煤炭数据湖提供数据服务,打破业务系统数据孤岛,避免重复建设• 极简交付:EIC整柜集成,即插即用,预集成成熟的伙伴应用,极简业务上线• 开放生态:华为云80+高阶服务随需下沉,技术领先• 运营驱动:打造统一的接口平台及规范,使智能煤矿由建设驱动走向运营驱动业务上云、边云协同,打造矿山数字平台,实现应用使能、数据共享边缘云边缘云(EIC)(EIC: Enterprise Intelligent Cube)办公管理视频会议AI训练AI运维智慧运销煤矿边缘云现场部署:智能生产、智能控制集团中心云集中部署:决策支持、经营管理统一管理数据安全大数据平台本地生产云边协同中心训练,边缘推理AI能力中心盘古矿山大模型;AI能力使能,模型训练边缘轻量化高效运维统一运维,降低运维门槛备份中心数字平台数据治理人工智能基础设施中心云ROMA统一管理自主开发基础设施数字平台生产应用数据治理人工智能ROMA基础设施数字平台生产应用数据治理人工智能ROMA智慧采掘智慧煤流智慧通风智慧排水智慧安监智慧巡检智慧园区生产中心煤矿AI开发+训练+运维中心集团技术平台中间件数据库大数据AIGIS音视频IoT智能生产智慧园区掘进面作业序列智能作业辅助皮带检测综合集控端流量应力液位传送带采矿机压力距离温度瓦斯声音电源振动RFID管道腐蚀点检仪机器人使能平台应用全生命周期管理加速行业AI落地使能数据价值生产过程实时感知和优化数据集成AI 推理平台智能数据湖设备接入& 管理消息集成AI 训练平台数据集成孪生模型服务集成智能中枢工业大数据治理设备数据分析和服务应用使能平台AI使能平台数据使能平台工业物联平台 08智能矿山边缘云:一体化解决方案,一站式交付,加速落地智能化建设智能矿山边缘云一体化解决方案(EIC)*EIC: Enterprise Intelligent Cube交换机存储/计算节点视频节点IVS3800人工智能AI节点Atlas基础硬件平台矿山业务应用(预集成)智能矿山边缘云(EIC)中心云矿山数字平台IOT物联综合管控平台地质保障......应用集成数据入湖AI主运智能监测预集成应用综采面瓦斯预测人工智能......中心运维AI训练运维云边协同部署升级运维监控优势及价值优势及价值应用预集成:大幅缩短业务上线时间• 缩短伙伴业务上线时间• 整合行业伙伴优势资源行业数字平台:夯实智能化底座• 井下设备统一接入• 数据资源共享• AI边用边学,实现规模复制一站式交付:设备即插即用• 整柜集成,即插即用• 运营级机柜,宽环境适配 09盘古矿山大模型:集约化训练中心,使能人工智能算法开发从作坊式到工业流水线的转变优势及价值优势及价值• 人工智能“作坊式”开发升级为“工业流水线式”开发• 边用边学,非正常即异常,大大降低新样本筛选效率• 降低开发门槛,降低样本数据门槛,加速AI下井• 优秀的泛化能力:指标平均提升30%+,算法精度提升10%• 非正常即异常,减少样本标注工作85%+业务场景43504540353025201510综采掘进机电主运辅运通风人员安全地测灾害检测环保洗选管理露天矿运输504628910529361115331725集团中心云厂矿边缘云AI边缘小站(昇腾)AI推理模型(非正常即异常)AI算力中心(昇腾)盘古矿山大模型AI开发工作流算法AI训练数据标注模型评估AI运维版本管理模型部署联合煤矿行业专家梳理出13大类,307个场景地图,沉淀专家经验样本回传模型部署云边协同边用边学1.智能放顶煤2.综采面全景视频拼接3.护帮板防碰撞检测4.煤壁片帮识别5.液压支架平直度识别6.刮板输送机异物识别7.刮板输送机断链识别8.煤壁煤矸识别9.......1.作业序列视频分析2.巷道掘进质量检测3.空顶作业合规检测

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