一、標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性
當(dāng)前，有色金屬地采礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造和運(yùn)行雖然能滿足礦山生產(chǎn)的需要，但動態(tài)適應(yīng)礦井生產(chǎn)變化的能力和應(yīng)急抗災(zāi)不足，尚有風(fēng)量風(fēng)質(zhì)實(shí)時監(jiān)測與安全風(fēng)險預(yù)警預(yù)報、礦井通風(fēng)的可靠性與有效節(jié)能、礦井通風(fēng)有效調(diào)控、礦井通風(fēng)智慧管理等問題有待解決。礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)的建立能實(shí)時對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)影響通風(fēng)效果的實(shí)際問題，并實(shí)時進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，確保井下風(fēng)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(fēng)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)有效通風(fēng)節(jié)能。為規(guī)范和提高有色金屬地采礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行及智能管控的水平，特編制本標(biāo)準(zhǔn)。
二、標(biāo)準(zhǔn)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(dá)的《關(guān)于下達(dá)2023年第一批協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。
項(xiàng)目主編單位接到計劃任務(wù)后，成立了標(biāo)準(zhǔn)編制組。為了準(zhǔn)確了解該項(xiàng)技術(shù)的使用進(jìn)展、工藝配置及運(yùn)行參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)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(zé)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(fēng)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(biāo)準(zhǔn)審定工作。最終，T/CNIA 0254-2024《有色金屬地采礦井智能通風(fēng)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(shí)施。
三、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容及解析
標(biāo)準(zhǔn)編制組收集了國內(nèi)有代表性的地采礦山企業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，并對數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計、對比和分析，結(jié)合礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計及使用單位的意見和建議，在此基礎(chǔ)上制定礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，確保標(biāo)準(zhǔn)具有較強(qiáng)的科學(xué)性、指導(dǎo)性和可操作性。
3.1 基本要求
有色金屬地采企業(yè)應(yīng)按照GB 16423和AQ2013（所有部分）的要求，在礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦井通風(fēng)的實(shí)際需求及通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行智能升級、改造和優(yōu)化。智能通風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)形成智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)方案，并繪制系統(tǒng)監(jiān)測點(diǎn)位布置圖，按設(shè)計和圖紙要求實(shí)施建設(shè)，同時，所用傳感器、攝像儀、電纜應(yīng)根據(jù)安裝位置不同，在設(shè)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(yīng)具備礦用安全標(biāo)志，必要時應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量抽檢，確認(rèn)合格后方可使用。
3.2 功能要求
智能通風(fēng)系統(tǒng)包括主要通風(fēng)機(jī)的智能調(diào)頻運(yùn)行、一鍵啟停及一鍵反風(fēng)三種控制模式，以及風(fēng)流控制設(shè)施的開關(guān)、緊急情況預(yù)警預(yù)報等，并應(yīng)具備以下幾種功能：
a) 系統(tǒng)總覽：應(yīng)能直觀滾動顯示智能通風(fēng)系統(tǒng)所有監(jiān)測數(shù)據(jù)，含主（輔）扇運(yùn)行參數(shù)、實(shí)時風(fēng)流監(jiān)測及感知數(shù)據(jù)、火災(zāi)預(yù)（告）警信息及其它監(jiān)測信息等；
b) 風(fēng)流監(jiān)測：應(yīng)具備風(fēng)流主要動態(tài)數(shù)據(jù)顯示、傳感器運(yùn)行狀態(tài)顯示，風(fēng)量（風(fēng)速）、風(fēng)壓、風(fēng)向等風(fēng)流參數(shù)指標(biāo)顯示，通風(fēng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)顯示等功能；
c) 火險監(jiān)測：應(yīng)具備火災(zāi)監(jiān)測主要動態(tài)數(shù)據(jù)顯示，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示，溫度、CO濃度、熱成像視頻等火險相關(guān)指標(biāo)信息顯示，預(yù)（告）警信息管理及分析等功能；
d) 決策控制：應(yīng)具備風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行工況、運(yùn)行狀態(tài)、視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)顯示，供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示，風(fēng)機(jī)和通風(fēng)控制設(shè)施智能控制等功能。
e) 通風(fēng)能效：應(yīng)具備礦井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)能效統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析功能。
3.3 建設(shè)要求
智能通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)配備主要傳感器、控制器等備件，備用數(shù)量應(yīng)能滿足日常監(jiān)測監(jiān)控需要。傳感器和儀器儀表的設(shè)置應(yīng)按照GB 16423和其他監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)及機(jī)電設(shè)備應(yīng)安裝在便于人員觀察、調(diào)試、檢驗(yàn)、安裝，且圍巖穩(wěn)固、支護(hù)良好、無滴水、無雜物的巷道或硐室中，且各設(shè)備的數(shù)據(jù)或狀態(tài)應(yīng)能傳輸?shù)街悄芡L(fēng)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(yīng)有可靠的防雷和接地保護(hù)裝置，中央集控設(shè)備應(yīng)安裝在地面，并雙機(jī)備份，且應(yīng)在礦山生產(chǎn)調(diào)度室設(shè)置顯示及指令終端。主要供電、配電控制裝置的備用電源應(yīng)能保證斷電后連續(xù)工作4h以上。電纜和光纜敷設(shè)時應(yīng)繪制其布線走向圖，電力路線及通訊線路圖紙的繪制應(yīng)符合GB 50026的要求；井下安裝的電纜應(yīng)具備阻燃功能，供（配）電和啟動柜接地電阻應(yīng)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(fēng)巷道風(fēng)流參數(shù)、通風(fēng)構(gòu)筑物、主輔扇等礦井通風(fēng)效果關(guān)鍵性影響因素。其中主要通風(fēng)巷道風(fēng)流參數(shù)宜包括礦井通風(fēng)系統(tǒng)中各用風(fēng)點(diǎn)和主要通風(fēng)井巷的風(fēng)速、風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流較敏感的巷道以便了解井下實(shí)際通風(fēng)狀況；通風(fēng)構(gòu)筑物宜包括礦井通風(fēng)系統(tǒng)中關(guān)鍵位點(diǎn)的可控風(fēng)門、風(fēng)窗、風(fēng)筒等以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測與智能調(diào)控；主輔扇宜包括主扇風(fēng)機(jī)、輔扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓及啟停狀態(tài)等運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測，以便實(shí)現(xiàn)變頻智能調(diào)速、一鍵啟停及反風(fēng)。
現(xiàn)場仿真為礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際現(xiàn)場的仿真，包括主扇、輔扇、通風(fēng)構(gòu)筑物、巷道井筒等詳細(xì)位置及型號參數(shù)信息，及風(fēng)道風(fēng)阻、風(fēng)量、風(fēng)壓、巷道斷面、自然風(fēng)壓、熱力風(fēng)壓等具體數(shù)據(jù)信息。通過礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)軟件對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、建模、解算，可以確保仿真模型與實(shí)際現(xiàn)場一致。
3.5 數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡(luò)
智能通風(fēng)系統(tǒng)井下現(xiàn)場配置各類高敏傳感器（風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)向、溫度、CO濃度、火焰等）、可控通風(fēng)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(chǔ)設(shè)備。地表調(diào)度室包括服務(wù)器、圖形工作站、多屏控制器、三維（3D）大屏顯示設(shè)備、人機(jī)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(guān)配套設(shè)備。
智能通風(fēng)系統(tǒng)具備完整清晰的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖應(yīng)標(biāo)注各核心設(shè)備的所在位置，并提前預(yù)留網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)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(luò)、透地通訊設(shè)備，配套高速、高可靠、抗干擾的服務(wù)器、交換機(jī)、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(shè)備的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)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(jī)、交換機(jī)、網(wǎng)閘等中繼設(shè)施與公共網(wǎng)絡(luò)連接，在保障數(shù)據(jù)安全的條件下實(shí)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(fēng)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(shí)現(xiàn)異地同步備份并應(yīng)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(shè)置和編碼方案以實(shí)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(wù)、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(yīng)能從SCADA、DCS、PLC、RTU、傳感器、DDE、OPC、端口等多種軟件、設(shè)備、協(xié)議獲取數(shù)據(jù)，并通過開放接口向各種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)效性；從各種服務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)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(shè)備的運(yùn)行，保證命令的可靠性和實(shí)效性。
智能通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)推送與交換時采用數(shù)據(jù)總線和服務(wù)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(shí)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(fēng)系統(tǒng)服務(wù)與展示
智能通風(fēng)系統(tǒng)包括風(fēng)流參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)、AI算法模型訓(xùn)練測試數(shù)據(jù)集、AI算法模型訓(xùn)練測試系統(tǒng)、風(fēng)流智能預(yù)測系統(tǒng)、火險感知與預(yù)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(fēng)系統(tǒng)所有技術(shù)服務(wù)與功能展示。
3.8 決策與控制
決策與控制系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程通信接口，或自動按實(shí)時數(shù)據(jù)交換方式與礦山數(shù)據(jù)倉庫的實(shí)時數(shù)據(jù)交換平臺交換數(shù)據(jù)，實(shí)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(shí)時決策發(fā)出通風(fēng)設(shè)備、通風(fēng)構(gòu)筑物的調(diào)控指令，使得智能通風(fēng)系統(tǒng)可根據(jù)礦山通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際狀況做出不同智能調(diào)控決策。智能通風(fēng)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(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)控指令（智能調(diào)頻運(yùn)行、一鍵啟停、一鍵反風(fēng)），實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)多風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行工況的調(diào)控。
3.9 中央集控平臺
智能通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行管理平臺是多系統(tǒng)一體化信息中央集控平臺，用于實(shí)時數(shù)據(jù)顯示、查詢及輸出、災(zāi)害預(yù)警預(yù)報、風(fēng)流智能調(diào)控及緊急操作，包括系統(tǒng)總覽、風(fēng)流監(jiān)測、火險監(jiān)測、風(fēng)機(jī)控制、三維可視化、系統(tǒng)管理、移動端下載等模塊。
四、標(biāo)準(zhǔn)的作用和意義
礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)是智能監(jiān)測系統(tǒng)、通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)、智能預(yù)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(shí)時對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)影響通風(fēng)效果的實(shí)際問題，辨識、預(yù)警、預(yù)報安全風(fēng)險，并實(shí)時進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，確保井下風(fēng)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(fēng)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，提升抗災(zāi)能力，保障礦山的安全生產(chǎn)，保護(hù)工人的身體健康。
該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施，將引導(dǎo)將物聯(lián)網(wǎng)、計算機(jī)通訊技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能技術(shù)、計算機(jī)數(shù)據(jù)中心強(qiáng)大服務(wù)計算功能等技術(shù)應(yīng)用于地采礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、傳輸，智能預(yù)測、分析決策與控制，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動監(jiān)測、通風(fēng)設(shè)備故障診斷、火災(zāi)預(yù)警、通風(fēng)系統(tǒng)智能控制等功能，完成地采礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)從自動化到智能化的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提高有色金屬地采礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性和可靠性。
