一、標準制定的必要性
當前，有色金屬地采礦井通風系統(tǒng)改造和運行雖然能滿足礦山生產(chǎn)的需要，但動態(tài)適應礦井生產(chǎn)變化的能力和應急抗災不足，尚有風量風質(zhì)實時監(jiān)測與安全風險預警預報、礦井通風的可靠性與有效節(jié)能、礦井通風有效調(diào)控、礦井通風智慧管理等問題有待解決。礦井智能通風系統(tǒng)的建立能實時對礦井通風系統(tǒng)進行診斷，發(fā)現(xiàn)影響通風效果的實際問題，并實時進行優(yōu)化調(diào)控，確保井下風量、溫濕度、氧氣濃度、有毒有害氣體和粉塵濃度等要素之間的平衡，改善井下通風質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)有效通風節(jié)能。為規(guī)范和提高有色金屬地采礦井通風系統(tǒng)可靠運行及智能管控的水平，特編制本標準。
二、標準制定過程
根據(jù)2023年2月中國有色金屬工業(yè)協(xié)會下達的《關于下達2023年第一批協(xié)會標準制修訂計劃的通知》（中色協(xié)科字[2023]14號）的文件要求，《有色金屬地采礦井智能通風系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》由江西銅業(yè)股份有限公司牽頭起草，計劃號為2023-008-T/CNIA，項目完成年限為2024年2月，技術(shù)歸口單位是全國有色金屬標準化技術(shù)委員會。
項目主編單位接到計劃任務后，成立了標準編制組。為了準確了解該項技術(shù)的使用進展、工藝配置及運行參數(shù)。標準編制組通過調(diào)研，收集整理了來自江西銅業(yè)股份有限公司、疆喀拉通克礦業(yè)有限責任公司、福建馬坑礦業(yè)股份有限公司等多家代表性有色地采礦山通風系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)、通信物聯(lián)網(wǎng)條件、智能系統(tǒng)改造要求等。通過技術(shù)分析及大量數(shù)據(jù)比對整理分析，歷經(jīng)多次工作會議和廣泛征求意見后，于2024年4月完成標準審定工作。最終，T/CNIA 0254-2024《有色金屬地采礦井智能通風系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》于2024年9月14日發(fā)布，并于2024年12月1日起實施。
三、標準主要內(nèi)容及解析
標準編制組收集了國內(nèi)有代表性的地采礦山企業(yè)通風系統(tǒng)關鍵參數(shù)，并對數(shù)據(jù)參數(shù)進行統(tǒng)計、對比和分析，結(jié)合礦井智能通風系統(tǒng)設計及使用單位的意見和建議，在此基礎上制定礦井智能通風系統(tǒng)技術(shù)相關技術(shù)指標，確保標準具有較強的科學性、指導性和可操作性。
3.1 基本要求
有色金屬地采企業(yè)應按照GB 16423和AQ2013（所有部分）的要求，在礦井通風系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的基礎上，結(jié)合礦井通風的實際需求及通風設備運行特點，對礦井通風系統(tǒng)進行智能升級、改造和優(yōu)化。智能通風系統(tǒng)在設計時應形成智能通風系統(tǒng)建設方案，并繪制系統(tǒng)監(jiān)測點位布置圖，按設計和圖紙要求實施建設，同時，所用傳感器、攝像儀、電纜應根據(jù)安裝位置不同，在設計文件中需明確防水、防塵、低煙、低鹵和抗沖擊、防爆功能，其主要構(gòu)件應具備礦用安全標志，必要時應進行質(zhì)量抽檢，確認合格后方可使用。
3.2 功能要求
智能通風系統(tǒng)包括主要通風機的智能調(diào)頻運行、一鍵啟停及一鍵反風三種控制模式，以及風流控制設施的開關、緊急情況預警預報等，并應具備以下幾種功能：
a) 系統(tǒng)總覽：應能直觀滾動顯示智能通風系統(tǒng)所有監(jiān)測數(shù)據(jù)，含主（輔）扇運行參數(shù)、實時風流監(jiān)測及感知數(shù)據(jù)、火災預（告）警信息及其它監(jiān)測信息等；
b) 風流監(jiān)測：應具備風流主要動態(tài)數(shù)據(jù)顯示、傳感器運行狀態(tài)顯示，風量（風速）、風壓、風向等風流參數(shù)指標顯示，通風設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)顯示等功能；
c) 火險監(jiān)測：應具備火災監(jiān)測主要動態(tài)數(shù)據(jù)顯示，設備運行狀態(tài)顯示，溫度、CO濃度、熱成像視頻等火險相關指標信息顯示，預（告）警信息管理及分析等功能；
d) 決策控制：應具備風機設備運行工況、運行狀態(tài)、視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)顯示，供電設備運行狀態(tài)顯示，風機和通風控制設施智能控制等功能。
e) 通風能效：應具備礦井通風系統(tǒng)的通風能效統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析功能。
3.3 建設要求
智能通風系統(tǒng)應配備主要傳感器、控制器等備件，備用數(shù)量應能滿足日常監(jiān)測監(jiān)控需要。傳感器和儀器儀表的設置應按照GB 16423和其他監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設標準規(guī)范。傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)及機電設備應安裝在便于人員觀察、調(diào)試、檢驗、安裝，且圍巖穩(wěn)固、支護良好、無滴水、無雜物的巷道或硐室中，且各設備的數(shù)據(jù)或狀態(tài)應能傳輸?shù)街悄芡L系統(tǒng)信息化中央集控平臺。數(shù)據(jù)采集及中央集控硬件應有可靠的防雷和接地保護裝置，中央集控設備應安裝在地面，并雙機備份，且應在礦山生產(chǎn)調(diào)度室設置顯示及指令終端。主要供電、配電控制裝置的備用電源應能保證斷電后連續(xù)工作4h以上。電纜和光纜敷設時應繪制其布線走向圖，電力路線及通訊線路圖紙的繪制應符合GB 50026的要求；井下安裝的電纜應具備阻燃功能，供（配）電和啟動柜接地電阻應具有防水、防腐和防塵功能。
3.4 監(jiān)測對象與現(xiàn)場仿真
監(jiān)測對象包括主要通風巷道風流參數(shù)、通風構(gòu)筑物、主輔扇等礦井通風效果關鍵性影響因素。其中主要通風巷道風流參數(shù)宜包括礦井通風系統(tǒng)中各用風點和主要通風井巷的風速、風量、溫度、濕度、CO濃度、火焰等其他環(huán)境參數(shù)，監(jiān)測宜盡量覆蓋礦井通風系統(tǒng)中風流較敏感的巷道以便了解井下實際通風狀況；通風構(gòu)筑物宜包括礦井通風系統(tǒng)中關鍵位點的可控風門、風窗、風筒等以實現(xiàn)監(jiān)測與智能調(diào)控；主輔扇宜包括主扇風機、輔扇風機的風量、風壓及啟停狀態(tài)等運行參數(shù)的監(jiān)測，以便實現(xiàn)變頻智能調(diào)速、一鍵啟停及反風。
現(xiàn)場仿真為礦井通風系統(tǒng)實際現(xiàn)場的仿真，包括主扇、輔扇、通風構(gòu)筑物、巷道井筒等詳細位置及型號參數(shù)信息，及風道風阻、風量、風壓、巷道斷面、自然風壓、熱力風壓等具體數(shù)據(jù)信息。通過礦井通風三維仿真系統(tǒng)軟件對礦井通風系統(tǒng)進行仿真、建模、解算，可以確保仿真模型與實際現(xiàn)場一致。
3.5 數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡
智能通風系統(tǒng)井下現(xiàn)場配置各類高敏傳感器（風速、風壓、風向、溫度、CO濃度、火焰等）、可控通風構(gòu)筑物、監(jiān)控攝像頭、紅外熱成像儀、光纖及數(shù)據(jù)采集控制站等基礎設備。地表調(diào)度室包括服務器、圖形工作站、多屏控制器、三維（3D）大屏顯示設備、人機交互終端等用于指揮調(diào)度中心監(jiān)測、展示、調(diào)控的相關配套設備。
智能通風系統(tǒng)具備完整清晰的網(wǎng)絡架構(gòu)圖，網(wǎng)絡架構(gòu)圖應標注各核心設備的所在位置，并提前預留網(wǎng)絡安全防護裝置接入端口和條件。采用高速、高帶寬的工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、無線通訊網(wǎng)絡、透地通訊設備，配套高速、高可靠、抗干擾的服務器、交換機、路由器、通訊基站、通訊線路、無線通道、不間斷電源（UPS）和各種感知設備的網(wǎng)絡傳輸設備。
通信傳輸包括地面通信和地下通信兩大系統(tǒng)。地面通信宜采用公網(wǎng)號碼資源，與公網(wǎng)等位撥號；地下通信宜采用有線和無線通信相結(jié)合、固定和移動通信相結(jié)合、有源與無源通信相結(jié)合、井巷傳播和透地通信相結(jié)合，并通過基站、調(diào)度機、交換機、網(wǎng)閘等中繼設施與公共網(wǎng)絡連接，在保障數(shù)據(jù)安全的條件下實現(xiàn)全方位的互聯(lián)互通。
3.6 數(shù)據(jù)存儲與交互
所有數(shù)據(jù)存儲于智能通風系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫（以下簡稱“數(shù)據(jù)倉庫”）中，數(shù)據(jù)倉庫宜實現(xiàn)異地同步備份并應提供規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)索引格式、元數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)、布局方式、存放格式、精度要求、時效設置和編碼方案以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速提取、存儲、挖掘和展現(xiàn)。所有數(shù)據(jù)的接入與提取提供支持多種數(shù)據(jù)服務、通訊協(xié)議和接口，如TCP/IP、HTTP、OPC/OPC UA、RS232/RS485（參見GB/T 6107）、MQTT協(xié)議等；應能從SCADA、DCS、PLC、RTU、傳感器、DDE、OPC、端口等多種軟件、設備、協(xié)議獲取數(shù)據(jù)，并通過開放接口向各種應用提供數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性和實效性；從各種服務系統(tǒng)、應用系統(tǒng)和控制端獲取數(shù)據(jù)后能自動轉(zhuǎn)發(fā)和執(zhí)行命令，控制設備的運行，保證命令的可靠性和實效性。
智能通風系統(tǒng)數(shù)據(jù)推送與交換時采用數(shù)據(jù)總線和服務模式，并具備自動建立各主題數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、索引數(shù)據(jù)的采集、存儲、提取、轉(zhuǎn)化和交換的快速通道，實現(xiàn)各類信息的自動編碼、自動存儲、自動提取。
3.7 智能通風系統(tǒng)服務與展示
智能通風系統(tǒng)包括風流參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)、AI算法模型訓練測試數(shù)據(jù)集、AI算法模型訓練測試系統(tǒng)、風流智能預測系統(tǒng)、火險感知與預警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、三維可視化展示系統(tǒng)，該七個系統(tǒng)構(gòu)建了完整的有色金屬地采礦井智能通風系統(tǒng)所有技術(shù)服務與功能展示。
3.8 決策與控制
決策與控制系統(tǒng)提供遠程通信接口，或自動按實時數(shù)據(jù)交換方式與礦山數(shù)據(jù)倉庫的實時數(shù)據(jù)交換平臺交換數(shù)據(jù)，實時對比和分析各數(shù)據(jù)的可靠性、合理性，經(jīng)自診斷、自評估后，實時決策發(fā)出通風設備、通風構(gòu)筑物的調(diào)控指令，使得智能通風系統(tǒng)可根據(jù)礦山通風系統(tǒng)的實際狀況做出不同智能調(diào)控決策。智能通風調(diào)控系統(tǒng)依托于智能分析決策系統(tǒng)的分析決策結(jié)果，接收決策結(jié)果后向主要通風機控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)控指令（智能調(diào)頻運行、一鍵啟停、一鍵反風），實現(xiàn)礦井通風系統(tǒng)內(nèi)多風機聯(lián)合運行工況的調(diào)控。
3.9 中央集控平臺
智能通風系統(tǒng)運行管理平臺是多系統(tǒng)一體化信息中央集控平臺，用于實時數(shù)據(jù)顯示、查詢及輸出、災害預警預報、風流智能調(diào)控及緊急操作，包括系統(tǒng)總覽、風流監(jiān)測、火險監(jiān)測、風機控制、三維可視化、系統(tǒng)管理、移動端下載等模塊。
四、標準的作用和意義
礦井智能通風系統(tǒng)是智能監(jiān)測系統(tǒng)、通風三維仿真系統(tǒng)、智能預測與分析決策系統(tǒng)、集中智能控制與可視化系統(tǒng)的統(tǒng)一集成，能確保地采礦井安全、有序、高效、可靠，通過實時對礦井通風系統(tǒng)進行診斷，發(fā)現(xiàn)影響通風效果的實際問題，辨識、預警、預報安全風險，并實時進行優(yōu)化調(diào)控，確保井下風量、溫濕度、氧氣濃度、有毒有害氣體和粉塵濃度等要素之間的平衡，改善井下通風質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，提升抗災能力，保障礦山的安全生產(chǎn)，保護工人的身體健康。
該標準的發(fā)布和實施，將引導將物聯(lián)網(wǎng)、計算機通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡、人工智能技術(shù)、計算機數(shù)據(jù)中心強大服務計算功能等技術(shù)應用于地采礦井智能通風系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、傳輸，智能預測、分析決策與控制，實現(xiàn)礦井通風系統(tǒng)自動監(jiān)測、通風設備故障診斷、火災預警、通風系統(tǒng)智能控制等功能，完成地采礦井智能通風系統(tǒng)從自動化到智能化的轉(zhuǎn)變，進一步提高有色金屬地采礦井通風系統(tǒng)的安全性和可靠性。
