基于智能矿山综合管控平台的生产协同调度方法与流程

本发明涉及智能矿山，具体涉及一种基于智能矿山综合管控平台的生产协同调度方法。

背景技术：

1、广义的煤矿生产流程是一个调度复杂且半连续性的工业过程，涵盖了掘进、采煤、胶带运输、缓冲煤仓、提升(或斜井运输)、洗选、装运等环节。各环节之间紧密关联，任何一个环节的异常都可能导致整个生产链的中断，进而对煤矿的整体生产效率产生直接影响。确保煤矿产生产线的流畅合理运行，不仅是矿井日常产出的需要，同时也影响到整个煤矿的安全生产。在煤矿主生产流程中，生产调度工作扮演着无比重要的角色，其负责协调各环节的资源分配和合理控制，以确保整个生产流程能高效、有序、协同运行。

2、然而，传统的生产协同调度方式往往采用人工经验的方式，过度依赖调度人员的主观经验，并且具有明显的滞后性，当某个环节出现异常时才会反馈至调度人员，经过上报决策分方可进行调控，这种模式响应迟缓，缺乏全局性的优化视野。当面对纷繁复杂的生产环境和日益提升的市场需求时，传统调度模式的局限性愈发突出，难以有效应对生产过程中的突发情况，特别是在大型煤炭企业面临产量高、库存大的经营现状下，如何有效提升生产协同调度的智能化和协调性，已成为行业必须要面对并解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何有效提升生产协同调度的智能化和协调性。为此，本发明提供一种基于智能矿山综合管控平台的生产协同调度方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于智能矿山综合管控平台的生产协同调度方法，包括以下步骤：

3、s1、构建基于智能矿山综合管控平台的生产协同管控模型，所述生产协同管控模型包括感知层、数据层和应用层；所述感知层用于对煤矿生产流程中的各个关键环节进行数据采集，所述数据层用于对感知层采集到的数据进行处理，所述应用层用于煤矿生产的管理和决策；

4、s2、根据相邻两个环节之间的衔接策略来管控煤矿生产流程的衔接效率；

5、s3、根据全局协同策略来管控煤矿生产的生产效率。

6、进一步的，煤矿生产流程中的关键环节包括：采煤环节、掘进环节、运输环节、提升环节、储存环节、洗选环节和装运环节，其中，储存环节包括井底煤仓储存和原煤仓储存。

7、进一步的，采煤环节和运输环节之间的衔接策略包括：

8、采运衔接效率ηct表示采运衔接效率，c0表示初始采煤速率，z0表示转载机的初始运转能力，t0表示带式输送机的初始接受能力；

9、若采运衔接效率ηct<1，则需要调整采煤速率、转运能力或接收能力；

10、调整后的采煤速率为：cnew＝kc*c0，cnew表示调整后的采煤速率，kc表示采煤速率的调整因子；

11、调整后的转运能力为：znew＝kz*z0，znew表示调整后的转运能力，kz表示转载机的调整因子；

12、调整后的接收能力为：tnew＝kt*t0，tnew表示调整后的接收能力，kt表示带式输送机的调整因子。

13、进一步的，掘进环节和运输环节之间的衔接策略包括：

14、掘进产生的煤炭质量流量mj应与带式运输机的运输能力相匹配，以避免煤炭堆积或带式运输机空间；其中，mj＝j*ρ，j表示掘进速率，ρ表示煤炭密度；

15、衔接效率为：ηjt表示掘进环节和运输环节之间的衔接效率，t表示带式输送机的接收能力；

16、若衔接效率ηjt<1，则需要调整掘金速率或运输机的运输速率。

17、进一步的，运输环节和井底煤仓之间的衔接策略包括：

18、带式运输机运输到井底煤仓的煤炭量mw应考虑井底煤仓的当前煤位和单位时间内带式运输机的运输能力，其中，mw＝min(t,mmax-mlevel)，t表示带式输送机的接收能力，mmax表示井底煤仓的最大储存煤碳量，mlevel表示井底煤仓当前储存的煤碳量；

19、衔接效率为：ηtw表示运输环节与井底煤仓之间的衔接效率，

20、若ηtw<1或空仓，则调整带式运输机的速率以维持井底煤仓在安全煤位范围内；

21、井底煤仓与提升环节之间的衔接策略包括：

22、单位时间内从井底煤仓提升的煤炭量ml应考虑提升机的提升能力与井底煤仓当前煤位；其中，ml＝min(l,mlevel-mmin)，mmin表示井底煤仓的最小储存煤碳量，l表示提升机的提升能力；

23、衔接效率为：

24、若ηwl<1，则调整提升机速率或等待煤仓煤位上升以避免空仓。

25、进一步的，提升环节和原煤仓之间的衔接策略包括：

26、单位时间内从提升机到原煤仓的煤碳量mp应考虑提升机的提升能力和原煤仓的当前煤位和最大容量；其中，mp＝min(l,pmax-plevel)，l表示提升机的提升能力，pmax表示原煤仓的最大存储煤炭量，plevel表示原煤仓的当前储存的煤碳量；

27、衔接效率为：ηlp表示提升环节和原煤仓之间的衔接效率；

28、若ηlp＝1，则调整提升机的提升速率或采取缓冲措施以防止溢仓；

29、原煤仓和洗选环节之间的衔接策略包括：

30、从原煤仓到洗选环节的煤碳量ms应考虑洗选能力和原煤仓的出煤速率；其中，ms＝min(s,poutflow)，s表示洗选能力，poutflow表示原煤仓的出煤速率；

31、衔接效率为：ηps表示原煤仓和洗选环节之间的衔接效率；

32、若ηps<1，则需要增加洗选设备或调整出煤速率。

33、进一步的，洗选环节和装运环节之间的衔接策略包括：

34、设转运设备的总装运能力为其中，dt表示火车的装运能力，dv表示汽车的装运能力，ft表示火车的装运频率，fv表示汽车的装运频率，nt表示可用的火车列数，nv表示可用的汽车量数；

35、衔接效率为：

36、ηsd表示洗选环节与装运环节之间的衔接效率，wt表示火车的平均等待时间，wv表示汽车的平均等待时间，s表示洗选能力。

37、进一步的，所述全局协同策略包括：连续型环节控制策略、半连续型环节控制策略、离散型环节控制策略、缓冲环节控制策略。

38、进一步的，所述连续型环节控制策略包括：

39、当时，应降低ri-1(t)或增加si(t)以防止堵塞；

40、当时，应增加ri-1(t)或降低si(t)以防止空载；

41、ci(t)表示第i个环节在t时刻的煤炭存量，ri-1(t)表示第i-1个环节在t时刻的煤炭输入速率，si(t)表示第i个环节在t时刻的煤炭输出速率，表示第i个环节的最大容量，表示第i个环节的最小安全煤炭存量，δmi表示第i个环节的安全余量。

42、进一步的，所述半连续型环节控制策略包括：

43、ri(t)表示第i个环节在t时刻的煤炭输入速率，si-1(t)表示第i-1个环节在t时刻的煤炭输出速率，pi(t)表示第i个环节在t时刻的运行功率，ei(t)表示第i个环节在t时刻的运行效率。

44、进一步的，所述离散型环节控制策略包括：

45、设ticycle表示第i个环节的一个完整工作周期，在一个工作周期内，第i个环节的平均煤炭输出速率为：qcycle表示在一个工作周期内处理、输送或储存的煤炭总量。

46、进一步的，所述缓冲环节控制策略包括：

47、当时，应暂停向煤仓内输入煤炭或加快煤炭的输出；

48、当时，应加快向煤仓内输入煤炭或暂停煤炭的输出。

49、本发明的有益效果是，本发明的基于智能矿山综合管控平台的生产协同调度方法，改变了传统的调度模式，向智能化、自动化的方式发展。本发明的调度方法基于衔接策略和全局协同策略，结合煤矿生产过程各环节之间的内在关联性和相互作用机制，能够提高生产协同调度的智能性和协调性，为煤矿提升生产效率和经济效益、智能化转型升级和可持续发展提供支撑。