煤炭企业在生产过程中需要大量的水资源作为生产用水和生活用水，这些水资源包括水源井取水、市政供水、处理后矿井水和生活污水处理后的中水等，如何利用科技手段对煤炭企业的水资源进行全过程的监管，保障企业用水安全，同时减少污染物的排放，保护生态环境，对于煤炭企业显得尤为重要。中煤科工集团杭州研究院有限公司研发的煤矿水资源智能监控系统，可以全面有效地对煤矿水资源信息进行全要素监测，实现生产用水从取水、制水、供水、用水的全过程监控，实现生活用水从水源到水龙头的全过程监控，全面提高煤炭企业水资源的综合循环利用率。

煤矿水资源智能监控系统技术特点

（1）构建全流程覆盖的水资源一体化监控体系，实现水资源系统监测数据平台化，将煤矿井下排水、水源井取水、矿井水处理、生活污水处理、生产用水、生活用水等多个系统的数据综合接入，实现多源数据的融合管理。

（2）用水单元数据采集设备的标准化和智能化。采集的数据包括以水量、水压、水质为特征的用水全要素参数，可以实现随时部署随时入网，数据自动同步到云端。

（3）采用有线＋无线的数据通信方式，利用市电＋太阳能蓄电的供电形式，实现了采集数据的全时空传输，做到有管网的地方就可以进行监测。

（4）数据分析模型化。采用“管网＋设备＋监测＋数学模型＋控制”的模式，通过获取可靠的监测数据，构建各类数据分析模型和故障诊断模型，分析设备、设施、管网等的运行状态，对异常数据和故障状态进行预警和告警，对关键设备进行远程控制。

（5）结合矿区各用水单元的基础需求数据和管网实时监测数据，对流量、压力、漏损、水质进行量化分析，按照上下限、百分比偏差、突变等类型，设置预警阈值，实现超限预警和统计分析，从而减少管网的“跑冒滴漏”，提高供水管网的效率。

（6）通过监测数据掌握用水单元的用水规律、用水峰谷时段，分级分时控制取水和供水系统，保证供水管网压力稳定的同时降低能耗，同时合理分配水量，快速实现水资源的动态调配。

（7）以水处理工艺过程仿真为基础，实现矿井水处理系统和生活污水处理系统运行数据的追溯分析，及时发现系统运行存在的问题。

煤矿水资源智能监控系统技术架构如图1所示。

 

图1 煤矿水资源智能监控系统技术架构

煤矿水资源智能监控系统功能

（1）监控可视化。以可视化大屏的形式为各级生产管理人员提供统一的功能管理入口，对全矿区水资源系统各项指标数据进行图形化显示，包括为运行工况及水量、水质、设备及能耗情况，方便生产管理人员及时、准确、全面、直观地了解和掌握系统运行状况，为管理层提供科学有效的决策依据。

（2）数据分析。以用水量模型、水质模型、管网模型等为依据，对数据进行不同层级和不同维度的分析，分析结果以曲线、饼状图、柱状图等多种形式进行展示，以实现水资源系统的产前指导、产中控制、产后监督、应急预警和辅助决策等。

（3）智能预警。根据监测数据对水资源系统进行风险评估和预警，预警信息主要包括数据告警和设备告警2种，其中数据预警包括数据超标、异常波动等，设备预警包括设备运行故障、设备断线和设备警告等。预警内容以短信、微信和系统消息提醒的方式，及时通知相关人员进行处理和确认。

（4）远程控制。在系统管理员的授权下，可以远程对关键设备进行启停控制、运行参数设定、故障状态确认等操作。

（5）智能报表。可以查询全部监测点位的实时数据和历史数据，并对数据进行水质分析、故障分析、能耗分析、运行时间分析、运行频率分析等，将结果按照水质、压力、流量、故障、能耗等类别提供日报、周报、月报、季报、年报等综合报表和分项报表，为决策提供技术支撑。

（6）移动应用。移动端能够以APP的形式随时查看水资源系统的运行监控，包括各类数据的实时显示、运行告警信息、数据分析报表、设备信息等。

（7）数据共享。系统监测到的水资源管网运行数据、设备设施运行数据等均可以标准的数据格式进行共享，满足其他业务系统对相关数据的需求。

 

图2 煤矿水资源智能监控系统现场应用

应用前景

煤矿水资源智能监控系统现已在山东、山西、陕西等省份的多个煤矿进行推广应用。通过底层部署监测仪表和标准化的数据采集单元，将数据以有线或无线的方式传输到煤矿水资源监控系统，利用各类模型对数据进行分析，实现煤矿水资源的统计分析、资源调配和事故追溯等。煤矿水资源智能监控系统现场应用如图2所示。煤矿水资源智能监控系统可在很大程度上改变煤矿水资源系统现有的管理模式，实现以数据为驱动，以结果为导向，做到数据与业务的高度融合，解决了煤炭企业水资源家底不清、数据不透明和循环利用率不高的问题。随着近几年智能化煤矿建设的逐步深入，煤炭企业对水资源管理的精细化和智能化要求也越来越高，该系统在很大程度上符合智能化煤矿和绿色煤矿建设的需求，应用推广前景十分广阔。