海得工业AI创新应用 赋能煤矿排水系统智能化升级！
煤矿行业是我国重要的能源产业之一，《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中明确要求：到2035年，各类煤矿基本实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统。在煤矿生产过程中，排水系统是保障矿井安全、高效运行的关键环节，然而目前该系统仍面临着诸多难题，亟需进行智能化升级。
煤矿排水系统的三大挑战
安全风险高 人工监测水位易导致预警延迟，突发涌水，难以及时处理，从而引发淹井事故。 运行效率低 多台排水设备独立运行，缺乏协同调度，导致水泵空转或超负荷运转。人工控制依赖经验，无法动态匹配涌水量，造成资源浪费。 能耗成本高 人工巡检和操作强度大，固定转速水泵能耗高，设备老化导致效率低下，维护成本很高。 传统的自动化控制虽然能够实现水位监测与远程操控，但受限于预设规则的决策模式，难以动态匹配复杂的工况。为此，海得控制基于煤矿行业特性，采用先进的AI控制技术，自主打造“煤矿智能排水调度方案”，以工业AI赋能煤矿行业，有效破解了煤矿行业面临的诸多难题。 海得AI控制器
工业AI+PLC+Web SCADA+时序数据库 海得AI控制器以“全栈融合、开放智能”为核心设计理念，主要面向工业智能化领域，深度融合多种能力，重新定义工业控制系统的技术边界。 （1）具备中大型冗余PLC功能，实现排水泵房控制； （2）具备Web SCADA组态软件功能，实现上位组态画面监视； （3）具备时序数据功能，实现数据存储； （4）具备工业AI功能，具备多种库文件，实现排水场景的关键参数预测与多任务调度问题。
煤矿智能排水调度方案 海得控制通过深入分析煤矿排水系统的实际需求和挑战，采用融合了工业AI模型库、PLC、Web SCADA、时序数据库等先进技术的AI控制器，为煤矿构建了一个“预测—决策—执行”一体化的智能排水系统。
（1） 智能排水系统架构 第一步：预测 基于历史数据和实时数据，预测未来的关键变量，为运筹优化提供前瞻性的信息输入，让决策从“反应式”变为“先知式”。 第二步：运筹优化 在较短的时间尺度上，基于约束的基础上精确执行运筹优化层下达的“指令”，同时处理实时扰动，将优化计划精准、安全、高效地落地执行。 煤矿排水系统的运筹调度分三个关键步骤： 首先，建立排水场景模型； 其次，设定边界条件约束和奖励/惩罚目标函数； 最后，运用离散优化求解器Hite.Sat来寻找满足所有条件的最优调度方案。
煤矿排水系统的预测工作主要通过应用GRU、Transformer等时间序列模型，将历史涌水量、工程因素、地质因素、环境及天气因素进行输入，从而输出未来24小时的目标维度预测值。
（2） 边界条件约束，最优求解 根据煤矿排水系统的历史涌水量及相关特征维度，预测未来的涌水量。并设置多个边界约束条件，包括移除冗余约束、变量域缩减、合并等价约束、固定隐含变量值以及添加对称破坏约束等，从而获得最优解。
客户收益
智能化预测 实时获取涌水量数据，并运用AI模型，接入上下游系统的数据库，可实现涌水量、排水量、管网流量等数据的智能预测。 多维度动态调度 根据排水泵房各用电设备的静态参数，以及通过现场传感器收集的动态数据，能够制定出多策略实时动态调度计划（经济优先、安全优先、效能优先）等。 多场景联排联控 AI模型依据排水量、涌水量、水泵功率效能和下一级泵房或者污水处理厂联动控制。根据涌水量、排水量24小时预测，实现排水系统全流程环节的联排联控。 优化能源使用效率 根据电价高峰、低谷时段，配合24小时的涌水、排水预测，可动态实现系统“避峰就谷”运行。
