有色金屬礦山礦用車聯(lián)網管控平臺技術規(guī)范（預審稿）

1YS/TXXXXX—20XX有色金屬礦山礦用車聯(lián)網管控平臺技術規(guī)范本文件規(guī)定了有色金屬礦山礦用車聯(lián)網管控平臺的總體架構和基本要求。本文件適用于有色金屬礦山的礦用車聯(lián)網管控平臺，包括車聯(lián)網管控平臺、建設要求、通信及邊緣云要求和數(shù)據(jù)安全等。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中規(guī)范性引用而構成本文件必不可少條款。其中，注日期的引用文件，僅該注日期的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T28181公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術要求GB/T38637物聯(lián)網感知控制設備接入第1部分：總體要求GB/T22239信息安全技術網絡安全等級保護基本要求GB/T35273密碼應用安全技術規(guī)范GB/T34982云計算數(shù)據(jù)中心基本要求3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1車聯(lián)網管控平臺vehiclenetworkingmanagementandcontrolplatform采礦設備上的車載設備通過無線通信技術，對工業(yè)互聯(lián)網平臺中的所有設備動態(tài)信息進行采集、傳輸和利用，通過智能調度系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、智能運維系統(tǒng)在采礦作業(yè)流程中提供相關管理和決策功能服務。3.2采礦設備miningequipment用于開采礦石、礦砂等礦產資源的機械設備。本文件規(guī)定和適用于露天、井下采礦設備，露天采礦設備包括：鉆孔設備、挖掘設備、運輸設備、推土設備及其他輔助設備等；井下采礦設備包括：掘進設備、鑿巖設備、破碎設備、鏟運設備、運輸設備、提升設備等。3.3線控化改造wirecontroltransformation將傳統(tǒng)的機械控制系統(tǒng)改為線控系統(tǒng)，線控系統(tǒng)是一種通過電子信號來控制車輛，實現(xiàn)對采礦設備的智能化操作。3.4通信服務質量qualityofservice一個網絡能夠利用各種基礎技術，為指定的網絡通信提供更好的服務能力，是網絡的一種安全機制，是用來解決網絡延遲和阻塞等問題的一種技術。3.4縮略語下列縮略語適用于本文件。CS：客戶端/服務器端的交互（Client/Server）BS：瀏覽器/服務器端的交互（Browser/Server）2YS/TXXXXX—20XXPC：個人計算機（PersonalComputer）API：應用程序編程接口（ApplicationProgrammingInterface）V2X：車聯(lián)網（Vehicle-to-Everything）ECU：電子控制單元（EngineControlUnit）QoS：服務質量（QualityofService）IaaS：云計算服務模式（InfrastructureasaService）4車聯(lián)網管控平臺4.1總體架構礦用車聯(lián)網管控平臺結構按照《有色金屬行業(yè)智能礦山建設指南》的相關內容，分為基于工業(yè)互聯(lián)網平臺的云、網、邊、端四個層次結構，分別由智能裝備、車聯(lián)網管控平臺、邊緣云、礦山云等組成；基于現(xiàn)場和管理功能分為人、車、路、礦四個維度進行最優(yōu)化管控和決策。礦用車聯(lián)網管控平臺總體架構見圖1。4.2技術要求a）輕量化：可采用數(shù)采平臺搭配智能網關的輕量數(shù)采體系，支持簡易數(shù)據(jù)采集配置；b）便捷化：應采用CS/BS架構，支持PC，移動終端、工控設備上靈活部署；c）模塊化：可采用前后端分離的模塊化API設計，具備良好的擴展性和快速個性化定制能力；d）組態(tài)化：宜采用界面內容可拖拉組態(tài)的方式，滿足系統(tǒng)角色對可視化看板的內容聚焦需求；e）標準化：應采用內置式的工業(yè)標準協(xié)議總線，滿足底層設備及軟件數(shù)據(jù)的標準化接入；f）智慧化：宜具備數(shù)據(jù)分析、報警、決策支持的功能。5建設要求5.1概述構建礦用車聯(lián)網管控平臺應包括智能調度系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、智能運維系統(tǒng)。智能調度系統(tǒng)通過V2X(人、車、路、礦)的控制與管理，結合原礦品位值及目標值，融入優(yōu)化算法實現(xiàn)智能供配礦管理，實現(xiàn)鉆、裝、運、卸等全過程控制與實時優(yōu)化監(jiān)控、調度和管理。智能駕駛系統(tǒng)通過對采礦設備進行智能化改造，以數(shù)據(jù)驅動管理，以作業(yè)安全、作業(yè)質量和作業(yè)效率為目標的精準作業(yè)，滿足現(xiàn)場復雜生產場景作業(yè)需求，實現(xiàn)采礦設備的智能動態(tài)最優(yōu)管控。3YS/TXXXXX—20XX智能運維系統(tǒng)通過對采礦設備ECU數(shù)據(jù)實時采集、分析、研判，進行故障診斷，優(yōu)化資源分配、自動化運維流程等，實現(xiàn)全生命周期精細化管理。5.2終端設備5.2.1支持線控化改造，以實現(xiàn)智能感知控制設備接入。5.2.2具備與其他設備、基礎設施進行通信，以實現(xiàn)信息交換、協(xié)同作業(yè)等功能。不具備通信覆蓋的區(qū)域宜本地存儲。5.2.3支持數(shù)據(jù)的采集和上報；支持指令的接收、處理，并進行反饋和執(zhí)行。5.2.4應具備精確的控制能力，能夠準確地執(zhí)行設備的動作指令，以實現(xiàn)決策結果。5.2.5宜能夠與人員進行有效的人機交互，包括語音識別、觸摸屏操作。5.3智能調度系統(tǒng)5.3.1生產計劃管理能夠實時、動態(tài)的監(jiān)控現(xiàn)場所有穿孔、鑿巖、鏟裝、運輸、提升等設備作業(yè)狀態(tài)，并根據(jù)采礦設計平臺進行生產任務指令解析分配、數(shù)據(jù)分析。5.3.2生產執(zhí)行管理宜利用現(xiàn)場地質數(shù)據(jù)，建立采礦實時的原礦數(shù)據(jù)庫，根據(jù)多種約束條件，如工藝流程、生產能力、原礦品位、入選品位等，能夠與各智能終端實現(xiàn)生產指令的交互，確保生產結果符合計劃目標和需求。5.3.3實時定位露天礦山通過GPS、北斗等高精度定位模塊；井下礦山宜采用UWB、激光雷達等定位技術對智能終端采礦設備進行實時定位、路線規(guī)劃和導航、狀態(tài)監(jiān)控、歷史回放、運行軌跡查詢、離線定位及報警功能。露天礦山宜采用高精度定位系統(tǒng)，定位精度厘米級；井下定位精度宜分米級。5.3.4自動計量及報表應支持自動根據(jù)車載定位、狀態(tài)監(jiān)控和生產作業(yè)相關信息，實現(xiàn)作業(yè)量、行駛軌跡、作業(yè)頻次、能源消耗及故障的自動統(tǒng)計。應支持根據(jù)預設的報表格式和數(shù)據(jù)源，通過計算機系統(tǒng)或軟件自動生成報表。5.3.5地圖管理具備展示地圖地理位置搜索、路線規(guī)劃、地點標記、實時定位等，將采礦作業(yè)地理信息以圖形方式展示，根據(jù)采礦區(qū)域地表變化及時更新和編輯底圖。宜根據(jù)數(shù)字采礦軟件平臺地表及采場變化實時自動更新。5.3.6智能配礦露天礦山基于地質勘探和數(shù)據(jù)分析的結果，應建立智能配礦模型，將二次圈礦后的原礦數(shù)據(jù)庫按照標準格式導入智能調度系統(tǒng)，智能調度系統(tǒng)綜合礦量、品位、運距、鏟裝能力、礦卡載重等多因素約束條件，在現(xiàn)有原礦中計算出配礦計劃及建議設備配備，最后形成生產配礦計劃，可實現(xiàn)生產指令的下發(fā)。地下礦山宜結合礦房品位情況、溜井料位、鏟運機、電機車等采運設備工作狀態(tài)、運量信息等多因素約束條件設計生產配礦計劃，實現(xiàn)對礦石開采和過程進行實時、動態(tài)、智能化監(jiān)測與控制。5.4智能駕駛系統(tǒng)5.4.1自動駕駛和輔助駕駛支持自動駕駛功能的采礦設備應能夠準確的感知周圍的作業(yè)環(huán)境，并根據(jù)感知到的信息做出正確的決策。能夠精確控制設備操作，根據(jù)不同的道路條件和作業(yè)環(huán)境自適應地調整駕駛策略和控制方式，實現(xiàn)自動駕駛和輔助駕駛。5.4.2智能作業(yè)管理應實現(xiàn)作業(yè)任務指令的接收，對作業(yè)指令進行解析和判斷執(zhí)行，并將采礦設備狀態(tài)及作業(yè)信息下發(fā)。4YS/TXXXXX—20XX宜支持根據(jù)實時數(shù)據(jù)和算法進行智能決策，并實時調整生產工藝要求。5.4.3協(xié)同作業(yè)管理宜實現(xiàn)對采礦設備作業(yè)任務分配、實時通信與協(xié)作、資源管理與優(yōu)化、進度監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)共享與協(xié)同分析，提高作業(yè)效率和質量。5.4.4視頻監(jiān)控應設置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，統(tǒng)一管理監(jiān)控智能駕駛區(qū)域內的所有拍攝和錄像設備，以及采礦設備所搭載的拍攝和錄像設備，對作業(yè)區(qū)域的采礦設備運行狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境實時監(jiān)控、遠程訪問，實現(xiàn)可視化管控。視頻監(jiān)控設備選型宜保持統(tǒng)一。視頻監(jiān)控應符合GB/T28181的要求。5.4.5自動導航能夠準確地定位采礦設備的位置，并根據(jù)采礦設備的目標提供導航指引。能夠及時更新地圖數(shù)據(jù)，確保導航的準確性和實時性。自動導航功能包括：路徑規(guī)劃、動靜態(tài)障礙物檢測和避障等。5.4.6安全管理當采礦設備之間的距離、速度超出標定值時，終端設備會進行互相提示和報警。露天礦山在視線不良、雨霧天氣等情況下，井下礦山在照明不良、電磁干擾等情況下，能夠起到對危險和隱患的提前預警作用。5.4.7語音廣播和文字顯示智能駕駛終端設備應能夠感知采礦生產流程信息及現(xiàn)場情況，并將感知信息反饋給管控平臺，管控平臺對信息進行廣播?？芍С诌M行自動語音播放和文字投屏顯示。應清晰覆蓋整個礦山重點區(qū)域。5.5智能運維系統(tǒng)5.5.1數(shù)據(jù)采集采礦終端設備應能夠靈敏、準確、自動地感知和反映采礦設備的工作狀態(tài)，并支持數(shù)據(jù)的采集。宜在網絡信號相對弱的區(qū)域，支持離線存儲和自動重連上報設備數(shù)據(jù)。5.5.2狀態(tài)監(jiān)測智能運維系統(tǒng)應支持采礦設備運行狀態(tài)的監(jiān)測（如壓力、溫度、運行速率、報警等各項工作數(shù)據(jù)宜支持設置采礦設備運行狀態(tài)的監(jiān)測周期。5.5.3故障預測與預警宜通過實時監(jiān)測設備的狀態(tài)和傳感器數(shù)據(jù)，利用故障診斷算法和模型，提前預測和識別設備可能發(fā)生的故障，并發(fā)出預警信號。5.5.4故障診斷與維護宜實現(xiàn)對采礦設備的自動化監(jiān)控、故障診斷和維護分析，對運行數(shù)據(jù)進行實時分析和挖掘，提供維護建議和措施，建立和管理運維知識庫，通過建立診斷模型分析故障和指導維護。5.5.5信息管理應建立采礦設備的臺賬信息，支持瀏覽和查詢歷史數(shù)據(jù)（包括：運行、消耗、故障等全生命周期數(shù)據(jù)），支持信息的管理（如編輯、添加、刪除），支持歷史數(shù)據(jù)的導出或打印。通過對歷史數(shù)據(jù)分析、預測，優(yōu)化設備運行策略，提供管理建議。5.5.6評價體系應支持對采礦設備進行數(shù)據(jù)管理，收集并分析執(zhí)行管控中形成的數(shù)據(jù)，以評價設備運行的可靠性和經濟性。6通信及邊緣云要求5YS/TXXXXX—20XX6.1采礦設備側通信6.1.1采礦設備接入應符合GB/T38637要求。6.1.2應具備防爆性能、抗腐蝕性能以及抗潮濕性能，能夠抵御各種干擾和故障。6.1.3露天礦山應支持多個連接，實現(xiàn)采礦設備與多個其他采礦設備或基礎設施之間的同時通信；井下礦山應支持與礦山工業(yè)控制網絡的可靠不間斷通信，以保障車輛運行過程中的可靠控制。6.1.4應支持服務質量管理，以保證不同類型的數(shù)據(jù)傳輸具備不同的優(yōu)先級和保障。6.1.5應兼容多種通信技術，如無線局域網（WiFi）、蜂窩網絡（4G、5G）、車載自組網等，以適應不同場景和環(huán)境的通信需求，可采用不同的車載通信終端適配實現(xiàn)。6.2網絡側通信6.2.1具備較高的帶寬和較低的延遲，以支持實時數(shù)據(jù)傳輸和快速響應。6.2.2具備抗干擾和適應性的能力，以應對礦山環(huán)境中可能存在的電磁干擾、塵土、濕度等因素。6.2.3具備廣域覆蓋的能力，以支持設備在礦山不同區(qū)域的通信需求。同時，通信技術還應支持設備之間的自組網能力。6.2.4具備高可靠性和實時性，以滿足礦山生產過程對數(shù)據(jù)傳輸和處理的要求，避免數(shù)據(jù)丟失或損壞。6.3通信安全6.3.1采礦設備和路側設備以及車聯(lián)網管控平臺的網絡通信均應采用安全傳輸協(xié)議。6.3.2車聯(lián)網管控平臺與采礦設備、路側設備等設備間的通信應采用雙向認證，符合GB/T22239中安全協(xié)議不低于TLS1.2的要求，且應采取密碼技術對采礦設備相關信息進行保密性和完整性防護，采用的密碼算法應符合GB/T35273的要求。6.3.3車聯(lián)網管控平臺與采礦設備的連接認證需要通過共同密鑰校正，保證采礦設備狀態(tài)數(shù)據(jù)和控制安全性。6.4邊緣云6.4.1應提供統(tǒng)一抽象的資源庫存管