一、方案核心定位
以“数据驱动决策，智能赋能安全高效生产”为核心，融合5G、物联网、AI、数字孪生、大数据等技术，构建覆盖煤矿“地质勘探-井下开采-运输提升-洗选加工-安全监管-运营管理”全流程的“智慧大脑”。通过汇聚全链路数据、构建智能分析模型，实现从“经验决策”到“数据决策”的转变，最终达成“少人则安、无人则安”与产能效率双提升的目标。
二、智慧煤矿大脑核心架构
智慧煤矿大脑采用“1个中枢平台+6大智能中枢+N类业务应用”的架构，实现数据、算法、应用的深度协同。
（一）1个中枢平台：煤矿数据智能中枢
作为“大脑”的核心载体，承担数据汇聚、算法管理、能力输出的功能，是全矿智能应用的基础。
1. 数据汇聚层：打通“井下-地面”“生产-管理”的数据壁垒，实时接入三类核心数据：
◦ 感知数据：井下瓦斯、温度、粉尘等环境数据，采煤机、液压支架等设备运行数据，人员UWB定位数据；
◦ 业务数据：生产计划、设备台账、维护记录、洗煤质量数据；
◦ 模型数据：地质三维模型、数字孪生场景数据、AI算法训练数据。
2. 算法引擎层：内置煤矿专属AI算法库，包括设备故障预测、瓦斯风险预警、产能优化、人员行为分析等核心算法，支持算法的迭代训练与灵活调用。
3. 能力输出层：通过API接口将数据服务、算法能力输出至各业务系统，实现“中枢统一调度，应用按需调用”。
（二）6大智能中枢：聚焦核心业务场景
基于数据智能中枢的能力，针对煤矿关键业务环节，构建6大专业化智能中枢，实现场景化智能决策。
1. 地质智能中枢：精准掌握“地下家底”
• 核心功能：基于三维地震勘探、钻探数据，构建动态更新的煤层地质模型，通过AI算法预测煤层厚度、地质构造（如断层、涌水点）；
• 价值：提前识别开采禁区，优化采煤工作面布置，避免因地质未知导致的设备损坏或涌水事故，开采规划准确率提升40%。
2. 开采智能中枢：实现“无人化采煤”
• 核心功能：实时接收综采面设备数据（采煤机位置、液压支架压力），通过协同控制算法，远程调度采煤机割煤路径、支架推移节奏；结合数字孪生场景，可视化监控开采过程；
• 价值：井下综采面实现“无人跟机作业”，单工作面作业人员减少60%，采煤效率提升30%，避免顶板、机械伤害等安全风险。
3. 设备健康中枢：预测性维护降本
• 核心功能：采集主井提升机、刮板输送机、通风机等关键设备的振动、温度、电流数据，通过故障预测算法（如LSTM神经网络），提前7-15天识别设备潜在故障（如轴承磨损、电机老化）；
• 价值：设备突发停机时间减少50%，维护成本降低25%，避免因设备故障导致的全矿生产中断。
4. 安全监管中枢：风险“早发现、早处置”
• 核心功能：实时分析井下环境数据（瓦斯浓度、一氧化碳值）、人员定位数据，构建“瓦斯超限自动预警”“人员进入禁入区实时告警”“火灾蔓延路径仿真”三大模型；
• 价值：安全风险识别响应时间缩短至10秒内，杜绝瓦斯爆炸、人员误入危险区等重大事故，实现“隐患闭环管理”。
5. 运输智能中枢：优化“煤流”效率
• 核心功能：整合井下无人矿车、地面皮带运输机数据，通过路径规划算法优化矿车运输路线，根据采煤量动态调整皮带机转速；
• 价值：井下运输效率提升20%，皮带机能耗降低12%，避免煤流拥堵导致的产能浪费。
6. 运营决策中枢：全矿“一盘棋”管理
• 核心功能：汇聚生产、成本、能耗数据，生成“产能看板”“成本看板”“能耗看板”，通过AI算法预测月度产量、核算吨煤成本，输出生产调度优化方案；
• 价值：运营决策响应速度提升60%，吨煤综合成本降低8%，实现从“被动调度”到“主动规划”的转变。
（三）N类业务应用：落地场景化功能
基于6大智能中枢，开发面向不同岗位的应用功能，如：
• 面向井下运维人员：设备故障APP（接收故障预警、导航至维护点）；
• 面向调度人员：数字孪生调度平台（可视化监控全矿生产状态、远程下达指令）；
• 面向管理层：运营决策仪表盘（查看产能、成本、安全数据，生成决策报告）。
三、方案实施价值与保障
（一）三大核心价值
1. 安全升级：井下作业人员减少60%以上，重大安全事故发生率降至0，实现“本质安全”；
2. 效率提升：全矿产能提升25%-35%，关键设备利用率提升30%，洗煤精煤回收率提升2%-3%；
3. 成本优化：设备维护成本降低25%，吨煤能耗降低8%-12%，人工成本降低40%。
（二）实施保障措施
1. 数据安全保障：采用“分区隔离+数据加密”机制，井下生产网与地面办公网物理隔离，核心数据（地质数据、设备参数）采用国密算法加密存储；
2. 技术落地保障：联合矿山设备厂商、AI技术公司，提供“硬件部署-模型训练-人员培训”全流程服务，确保系统适配煤矿复杂工况；
3. 制度配套保障：制定《智慧煤矿大脑系统运维规程》《数据采集管理办法》，明确各部门数据权责，确保系统长期稳定运行。