系统

智能排水系统

智能排水系统是山西中科联合工程技术有限公司基于数字孪生、物联网感知与智能控制技术打造的矿山排水安全核心解决方案。系统通过液位传感器、压力变送器、流量监测仪等多源感知终端，构建井下排水系统毫秒级动态监测网络，实时采集水位高度、排水流量、泵组运行参数等 20 类数据，并依托 AI 排水优化引擎与三维可视化平台，实现排水系统的全域透明化管理与智能化调控。

系统概述

智能排水系统是山西中科联合工程技术有限公司基于数字孪生、物联网感知与智能控制技术打造的矿山排水安全核心解决方案。系统通过液位传感器、压力变送器、流量监测仪等多源感知终端，构建井下排水系统毫秒级动态监测网络，实时采集水位高度、排水流量、泵组运行参数等 20 类数据，并依托 AI 排水优化引擎与三维可视化平台，实现排水系统的全域透明化管理与智能化调控。

系统核心功能包括：

●动态监测：实时映射排水管网拓扑、泵组运行状态及水质情况，构建 “数字孪生排水体”；

●智能调度：基于水文预测与用水需求，通过流体力学仿真优化泵组启停组合与运行频率；

●应急响应：水位超限或设备故障时，12 秒内联动备用泵组、阀门控制装置，一键切换应急排水模式；

●数据驱动：通过云边端协同计算与强化学习模型，优化泵组运行负荷，降低能耗并提升排水效率。

该系统推动矿山排水从 “人工值守 + 定时启停” 向 “智能调度 + 精准调控” 转型，为智慧矿山提供安全、高效、节能的排水保障，助力矿山实现本质安全与绿色低碳发展。

产品架构

系统采用多层级解耦架构与云原生技术底座，遵循 ISA-95 工业互联网标准，构建 “感知 - 分析 - 决策 - 执行” 闭环体系：

1. 感知层（全域感知终端）

●部署液位传感器、压力变送器、流量监测仪、振动传感器等高精度设备，实时采集排水环境、泵组状态与水质数据（如矿井水 pH 值、泵轴温度、管道压力）；

●集成视频监控（防爆智能摄像头）与设备定位模块，实现 “人、机、水、环” 全要素实时感知。

2. 网络层（高速传输通道）

●采用 “工业以太网 + 5G+LoRa” 多元组网模式，确保地下复杂环境下数据实时、稳定传输；

●支持边缘计算节点本地化数据处理，减少云端传输延迟，提升应急响应速度。

3. 平台层（智能决策核心）

●数据中心：构建 “云边端” 三级数据湖，整合实时运行数据、历史水文档案与设备运维记录，通过数据治理引擎完成清洗、标准化处理，形成排水参数字典与设备知识图谱；

●智能算法引擎：内置遗传算法、模糊 PID 控制、水文预测模型，实现排水调度优化、设备故障预警与能耗动态调控；

●数字孪生中枢：基于激光点云与 BIM 技术构建 1:1 排水系统虚拟镜像，支持 3D 动态展示、故障模拟与排水方案预演。

4. 应用层（全景操控平台）

●提供三维排水首页，集成设备状态监控、水文参数看板、管网流量分析与智能告警（分级预警 + 处置预案联动）；

●支持泵组远程启停、阀门智能调节、排水路径动态切换，以及应急排水路线规划与资源调度。

技术特性：

●容器化部署与微服务架构，支持灵活扩展与快速迭代升级；

●遵循 OPC UA 协议，无缝对接矿山综合管控、安全监控等第三方系统；

●提供开放 API 接口，实现跨平台数据共享与协同作业。

产品优势

1. 多源感知，精准预警

聚合水文传感、设备监测、水质检测等多模态数据，通过深度学习神经网络挖掘隐患特征（如泵组轴承磨损早期振动信号、水位突变与地质变化关联规律）。建立分级预警机制，异常时通过声光、短信、系统弹窗多渠道告警，自动定位隐患位置并推送处置指引，实现风险 “早识别、早预警、早处置”。

2. 智能调度，高效排水

自适应调控：基于遗传算法与模糊控制引擎，动态匹配水文变化与排水需求，泵组与阀门协同调节精度达 97% 以上；

应急响应：内置故障处置策略库，水位超限或设备故障时，12 秒内完成备用泵组启动、排水路径切换、冗余保护激活，构建 “黄金排水圈”，最大限度降低淹井风险。

3. 孪生驱动，前置管控

数字孪生赋能：通过激光扫描与 5G 高速传输构建排水系统数字孪生体，实时注入水文、设备数据，动态仿真排水流程与管网状态；

前置化管理：利用水文预测模型预判水位变化趋势，通过故障模拟优化维护方案，实现从 “事后抢修” 到 “事前预防” 的转变。

4. 三维管网，数据驱动调度

基于 GIS 与 BIM 技术构建高精度三维排水管网模型，实时解算管网阻力、流量分配等参数，输出排水效率分布云图与调度优化建议。排水调度从 “经验驱动” 转向 “数据精准驱动”，排水效率提升 25%-30%，空转能耗降低 18%-23%。

5. 全链覆盖，智能闭环

覆盖主排水泵、备用泵、阀门、管网等全类型排水设备，提供 “状态监测 - 故障预警 - 远程控制 - 能耗分析 - 维护保养” 全生命周期管理。例如，泵组可根据水位自动调节运行频率，低水位时切换 “节能运行模式”，实现按需排水、安全高效。

6. 开放兼容，服务保障完善

采用松耦合架构，支持与矿山现有管理系统无缝对接，降低改造升级成本；

提供 “7×24 小时运维 + 个性化定制 + 系统化培训” 全周期服务，技术团队含行业专家、博士及硕士高端人才，保障项目高效落地与持续优化。

技术实力与应用价值

山西中科联合工程技术有限公司拥有 68 人专业技术团队、200 余项知识产权及多项行业资质（如电子与智能化工程承包资质），服务覆盖国家能源集团、中煤集团等头部企业。通过智能排水系统，矿山可实现：

●安全提升：设备故障预警准确率达 99%，排水事故发生率降低 90%；

●效率优化：排水系统调度效率提升 60%，人工值守成本降低 75%；

●节能降耗：主排水设备能耗降低 20%-25%，年节省电费超百万元；

●管理升级：全流程数字化管控，满足智能化矿山验收标准，助力企业实现绿色低碳转型。

该系统以技术创新为核心，以安全高效为目标，成为煤矿智能化建设的关键基础设施，引领行业向 “智能排水、本质安全” 迈进。