本发明公开了一种基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，包括现场控制子系统和数据集成化管理子系统。前者用于根据数据集成化管理子系统提供的充填控制参数对现场充填过程进行控制，同时还用于将现场采集的工业现场数据传递给数据集成化管理子系统；后者用于根据实验数据和工业现场数据计算出最优充填控制参数并传递给现场控制子系统，同时还用于提供基于工业现场数据的实时监测功能。本发明能够融合充填实验数据和工业现场数据，提供最优充填控制参数，并实现充填过程闭环控制，从而使积累的大量矿山充填工业数据和实验数据得到利用，提高了充填质量，同时还减少了人为干扰，提高了工作效率，实现了数字化矿山建设。
1.一种基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，包括部署在工业现场的现场控制子系统，其特征在于：还包括部署在云端的数据集成化管理子系统；
所述现场控制子系统用于根据数据集成化管理子系统提供的充填控制参数对现场充填过程进行控制，同时还用于将现场采集的工业现场数据传递给数据集成化管理子系统；
所述现场控制子系统包括与所述数据集成化管理子系统通讯连接的主站，还包括分别与主站通讯连接的空区扫描模块、精准制备模块、管路监测模块和强度监测模块；
所述空区扫描模块用于对井下待充填空区进行三维扫描，建立待充填空区的数据模型，计算充填体积，并将数据模型通过主站传递给数据集成化管理子系统；
所述精准制备模块用于按照数据集成化管理子系统提供的最优充填控制参数进行充填料浆的制备控制；
所述管路监测模块用于在充填料浆的制备过程中对充填管路的状态进行监测，将管路监测数据反馈给数据集成化管理子系统；
所述强度监测模块用于在充填过程中实时监测充填强度，并将强度数据反馈给数据集成化管理子系统；
所述数据集成化管理子系统用于根据实验数据和工业现场数据计算出最优充填控制参数并传递给现场控制子系统，同时还用于提供基于工业现场数据的实时监测功能；
所述数据集成化管理子系统包括数据管理模块和最优参数选择模块；
所述数据管理模块用于管理实验数据和上传的工业现场数据；所述实验数据包括充填尾砂与材料的物化性质数据、环管压降实验的数据、絮凝沉降实验的数据以及充填配比强度实验的数据；
所述最优参数选择模块用于根据空区扫描体的体积，匹配最优实验数据，并按照最优实验数据进行最优充填控制参数的计算。
2.如权利要求1所述的基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其特征在于充填控制过程如下：
步骤1、所述空区扫描模块利用三维激光扫描仪，对井下待充填空区进行三维激光扫描建模，建立待充填空区的数据模型，计算充填体积，将数据模型通过主站上传至数据集成化管理子系统，并完成待填充区域的编号工作；
步骤2、数据集成化管理子系统根据待充填空区的数据模型匹配实验数据，得到充填方案，然后将充填方案所包含的最优充填控制参数下发到精准制备模块；
步骤3、精准制备模块根据最优充填控制参数进行充填料浆的制备；
步骤4、管路监测模块对充填管路的状态进行监测，将管路监测数据反馈给数据集成化管理子系统；数据集成化管理子系统根据管路监测数据调整充填控制参数，将新的充填控制参数下发到精准制备模块对制备过程进行闭环优化控制；
步骤5、使用充填浆料进行充填，同时强度监测模块监测充填强度，并将强度数据反馈给数据集成化管理子系统。
3.如权利要求2所述的基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其特征在于：所步骤1中，利用无人机搭载三维激光扫描仪对井下待充填区域进行扫描。
4.如权利要求1所述的基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其特征在于：数据集成化管理子系统提供的最优充填控制参数包括充填配比、浓度和方量。
5.如权利要求1所述的基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其特征在于：所述管路监测数据包括管路压力、管路温度、管路流量以及管路内浆料的浓度。
6.如权利要求1所述的基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其特征在于：所述强度监测模块通过在充填区域预埋的振动传感器、形变传感器以及温度传感器实时监测充填强度。
7.如权利要求1所述的基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其特征在于：所述数据集成化管理子系统还包括三维可视化模块，所述三维可视化模块用于根据工业现场数据构建三维模型，以及根据实时监测到的现场数据改变三维模型，并基于三维模型显示采集到的现场数据，实现基于数字孪生的监测功能。
8.如权利要求1所述的基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其特征在于：所述数据集成化管理子系统还包括移动端查询模块，用于为移动监控终端的APP提供数据实时查询功能。
基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种实现矿山充填的控制系统。
背景技术
[0002] 矿山尾砂综合利用是绿色、智能矿山的重要建设内容，是矿山生态化发展的第一要素。充填采矿法是保证深部开采安全最有效的方法之一，也是矿山尾砂充分利用的最好
途径。
[0003] 随着矿山开采的加深，充填管路状态异常、深部充填体扰动强度变化等问题显现。传统的充填自动化控制系统无法完成充填控制参数的自动优化，需要过多的人工干预，无
法保证充填质量，并且积累的大量矿山充填工业数据和实验数据无法深度利用，无法为充
填控制提供直接支撑。同时，管理人员难以了解现场的情况，无法及时作出决策。
发明内容
[0004] 本发明提出了一种基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，其目的是：（1）融合实验数据和现场数据，实现充填控制参数的优化与充填过程的精准控制；（2）实现现场情
况的实时监测。
[0005] 本发明技术方案如下：
[0006] 一种基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，包括部署在工业现场的现场控制子系统，还包括部署在云端的数据集成化管理子系统；
[0007] 所述现场控制子系统用于根据数据集成化管理子系统提供的充填控制参数对现场充填过程进行控制，同时还用于将现场采集的工业现场数据传递给数据集成化管理子系
统；
[0008] 所述数据集成化管理子系统用于根据实验数据和工业现场数据计算出最优充填控制参数并传递给现场控制子系统，同时还用于提供基于工业现场数据的实时监测功能。
[0009] 作为本控制系统的进一步改进：所述现场控制子系统包括与所述数据集成化管理子系统通讯连接的主站，还包括分别与主站通讯连接的空区扫描模块、精准制备模块、管路
监测模块和强度监测模块；
[0010] 所述空区扫描模块用于对井下待充填空区进行三维扫描，建立待充填空区的数据模型，计算充填体积，并将数据模型通过主站传递给数据集成化管理子系统；
[0011] 所述精准制备模块用于按照数据集成化管理子系统提供的最优充填控制参数进行充填料浆的制备控制；
[0012] 所述管路监测模块用于在充填料浆的制备过程中对充填管路的状态进行监测，将管路监测数据反馈给数据集成化管理子系统；
[0013] 所述强度监测模块用于在充填过程中实时监测充填强度，并将强度数据反馈给数据集成化管理子系统。
[0014] 作为本控制系统的进一步改进，充填控制过程如下：
[0015] 步骤1、所述空区扫描模块利用三维激光扫描仪，对井下待充填空区进行三维激光扫描建模，建立待充填空区的数据模型，计算充填体积，将数据模型通过主站上传至数据集
成化管理子系统，并完成待填充区域的编号工作；
[0016] 步骤2、数据集成化管理子系统根据待充填空区的数据模型匹配实验数据，得到充填方案，然后将充填方案所包含的最优充填控制参数下发到精准制备模块；
[0017] 步骤3、精准制备模块根据最优充填控制参数进行充填料浆的制备；
[0018] 步骤4、管路监测模块对充填管路的状态进行监测，将管路监测数据反馈给数据集成化管理子系统；数据集成化管理子系统根据管路监测数据调整充填控制参数，将新的充
填控制参数下发到精准制备模块对制备过程进行闭环优化控制；
[0019] 步骤5、使用充填浆料进行充填，同时强度监测模块监测充填强度，并将强度数据反馈给数据集成化管理子系统。
[0020] 作为本控制系统的进一步改进：所步骤1中，利用无人机搭载三维激光扫描仪对井下待充填区域进行扫描。
[0021] 作为本控制系统的进一步改进：数据集成化管理子系统提供的最优充填控制参数包括充填配比、浓度和方量。
[0022] 作为本控制系统的进一步改进：所述管路监测数据包括管路压力、管路温度、管路流量以及管路内浆料的浓度。
[0023] 作为本控制系统的进一步改进：所述强度监测模块通过在充填区域预埋的振动传感器、形变传感器以及温度传感器实时监测充填强度。
[0024] 作为本控制系统的进一步改进：所述数据集成化管理子系统包括数据管理模块和最优参数选择模块；
[0025] 所述数据管理模块用于管理实验数据和上传的工业现场数据；所述实验数据包括充填尾砂与材料的物化性质数据、环管压降实验的数据、絮凝沉降实验的数据以及充填配
比强度实验的数据；
[0026] 所述最优参数选择模块用于根据空区扫描体的体积，匹配最优实验数据，并按照最优实验数据进行最优充填控制参数的计算。
[0027] 作为本控制系统的进一步改进：所述数据集成化管理子系统还包括三维可视化模块，所述三维可视化模块用于根据工业现场数据构建三维模型，以及根据实时监测到的现
场数据改变三维模型，并基于三维模型显示采集到的现场数据，实现基于数字孪生的监测
功能。
[0028] 作为本控制系统的进一步改进：所述数据集成化管理子系统还包括移动端查询模块，用于为移动监控终端的APP提供数据实时查询功能。
[0029] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：（1）本系统能够融合充填实验数据和工业现场数据，提供最优充填控制参数，并实现充填过程闭环控制，从而使积累的大量矿山
充填工业数据和实验数据得到利用，提高了充填质量，同时还减少了人为干扰，提高了工作
效率，；（2）本系统能够对充填的全过程进行三维监控和移动端监控，助力数字化矿山建设，
方便管理人员实时了解现场情况，作出决策。
附图说明
[0030] 图1为本发明的架构示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
[0032] 如图1，一种基于云平台大数据融合的智慧充填控制系统，包括部署在工业现场的现场控制子系统，还包括部署在云端的数据集成化管理子系统。
[0033] 所述现场控制子系统用于根据数据集成化管理子系统提供的充填控制参数对现场充填过程进行控制，同时还用于将现场采集的工业现场数据传递给数据集成化管理子系
统。
[0034] 具体的，所述现场控制子系统包括与所述数据集成化管理子系统通讯连接的主站，还包括分别与主站通讯连接的空区扫描模块、精准制备模块、管路监测模块和强度监测
模块。
[0035] 所述空区扫描模块用于对井下待充填空区进行三维扫描，建立待充填空区的数据模型，计算充填体积，并将数据模型通过主站传递给数据集成化管理子系统。
[0036] 所述精准制备模块用于按照数据集成化管理子系统提供的最优充填控制参数进行充填料浆的制备控制。
[0037] 所述管路监测模块用于在充填料浆的制备过程中对充填管路的状态进行监测，将管路监测数据反馈给数据集成化管理子系统。所述管路监测数据包括管路压力、管路温度、
管路流量以及管路内浆料的浓度。
[0038] 所述强度监测模块用于在充填过程中实时监测充填强度，并将强度数据反馈给数据集成化管理子系统。所述强度监测模块通过在充填区域预埋的振动传感器、形变传感器
以及温度传感器实时监测充填强度。
[0039] 所述数据集成化管理子系统用于根据实验数据和工业现场数据计算出最优充填控制参数并传递给现场控制子系统，同时还用于提供基于工业现场数据的实时监测功能。
[0040] 具体的，所述数据集成化管理子系统包括数据管理模块、最优参数选择模块、三维可视化模块、移动端查询模块和项目管理模块。
[0041] 所述数据管理模块用于管理实验数据和上传的工业现场数据；所述实验数据包括充填尾砂与材料的物化性质数据、环管压降实验的数据、絮凝沉降实验的数据以及充填配
比强度实验的数据。
[0042] 所述最优参数选择模块用于根据空区扫描体的体积，匹配最优实验数据，并按照最优实验数据进行最优充填控制参数的计算。所提供的最优充填控制参数包括充填配比、
浓度和方量。
[0043] 所述数据集成化管理子系统还包括，所述三维可视化模块用于根据工业现场数据构建三维模型，以及根据实时监测到的现场数据改变三维模型，并基于三维模型显示采集
到的现场数据（如充填现场设备运行状态，充填浓度，流量，配比，压力，充填量等数据），实
现基于数字孪生的监测功能。
[0044] 所述数据集成化管理子系统还包括移动端查询模块，用于为移动监控终端的APP提供数据实时查询功能。
[0045] 所述项目管理模块于管理充填相关项目数据，包括充填系统工艺参数，管路布置方式等数据。
[0046] 工作人员还可以工程师站对现场设备进行控制和监测，或上传实验数据。
[0047] 充填控制过程如下：
[0048] 步骤1、所述空区扫描模块利用无人机搭载三维激光扫描仪，对井下待充填空区进行三维激光扫描建模，建立待充填空区的数据模型，计算充填体积，将数据模型通过主站上
传至数据集成化管理子系统，并完成待填充区域的编号工作。
[0049] 步骤2、数据集成化管理子系统根据待充填空区的数据模型匹配实验数据，得到充填方案，然后将充填方案所包含的最优充填控制参数下发到精准制备模块。
[0050] 步骤3、精准制备模块根据最优充填控制参数进行充填料浆的制备。
[0051] 步骤4、管路监测模块对充填管路的状态进行监测，将管路监测数据反馈给数据集成化管理子系统；数据集成化管理子系统根据管路监测数据调整充填控制参数，将新的充
填控制参数下发到精准制备模块对制备过程进行闭环优化控制。
[0052] 步骤5、使用充填浆料进行充填，同时强度监测模块监测充填强度，并将强度数据反馈给数据集成化管理子系统。
[0053] 本系统还包括安全应急子系统，所述安全应急子系统用于从安全、环保和应急三个方面建立数据库，以便于为安全环境突发事故的快速响应提供辅助。
[0054] 本发明以物联网、基础自动化系统为支撑，融合了现代计算机网络通信技术、现代控制理论技术、人工智能技术和现代企业管理技术，建立了多层级分布式网络智慧充填系
统，具有信息交互、复杂工况感知、智能化动态决策执行等功能，实现了充填全过程的智能
控制和数据集成化管理分析，实现了充填的安全化、精准化、智能化、高效化，最终实现了具
有系统自优化和决策控制功能的智慧型新一代充填系统。
