徐國(guó)萍

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司，山西太原030053）

·試驗(yàn)研究·

智慧礦山關(guān)鍵技術(shù)研究初探

徐國(guó)萍

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司，山西太原030053）

通過(guò)分析智慧礦山建設(shè)中存在的問(wèn)題，對(duì)西山煤電集團(tuán)官地礦智慧礦山建設(shè)提出“搭平臺(tái)、搞集成、建標(biāo)準(zhǔn)”三步走戰(zhàn)略，初步完成智慧礦山建設(shè)任務(wù)，建議適時(shí)提出國(guó)家或行業(yè)的建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到智慧礦山建設(shè)的格式統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化。

智慧礦山；數(shù)字化；GIS技術(shù)；虛擬仿真

1 當(dāng)前智慧礦山建設(shè)存在問(wèn)題

我國(guó)智慧礦山建設(shè)在煤炭黃金十年期間，逐步進(jìn)入了良性發(fā)展軌道，一些國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和煤炭企業(yè)完成了煤礦專用GIS軟件平臺(tái)，信息化工作取得了階段性成果，但智慧礦山歸納起來(lái)，主要存在以下幾個(gè)方面問(wèn)題：1）理論研究落后，資金和人才投入有限，信息化基礎(chǔ)低，數(shù)據(jù)處理和管理模式較為落后。2）智慧礦山海量數(shù)據(jù)處理的核心技術(shù)沒(méi)有全面突破。3）專業(yè)劃分太細(xì)，沒(méi)有統(tǒng)一的信息化數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，信息孤島嚴(yán)重。4）現(xiàn)有軟件系統(tǒng)只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的事務(wù)處理，無(wú)法對(duì)重大危險(xiǎn)源進(jìn)行高精度的分析、預(yù)警、決策。5）目前煤礦管理模式不能充分發(fā)揮信息技術(shù)快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。6）沒(méi)有建立多專業(yè)、多學(xué)科集成的重大危險(xiǎn)源檢測(cè)、識(shí)別和預(yù)警模型。7）各檢測(cè)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理平臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，信息不能共享。8）傳感網(wǎng)建設(shè)和技術(shù)攻關(guān)滯后，數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)在線功能弱。

上述問(wèn)題的存在使得大量智慧化建設(shè)成果（硬件、軟件產(chǎn)品）在煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中得到較好應(yīng)用。

2 智慧礦山建設(shè)構(gòu)想

智慧礦山是以礦山采掘系統(tǒng)的完整過(guò)程和具體需求為基礎(chǔ)，以地理空間為參考系，依托煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)、在線數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、3S技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和采礦專用技術(shù)，建立起系列化的數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、輸出和決策支持模型以及軟硬件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)采礦過(guò)程的信息化和智慧化管理。

西山煤電集團(tuán)在官地礦進(jìn)行了第一步搭平臺(tái)，第二步啟動(dòng)搞集成，將已有的子系統(tǒng)（人員定位、變電硐室無(wú)人值守等）和準(zhǔn)備研發(fā)的子系統(tǒng)（通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、井下運(yùn)輸機(jī)車(chē)安全調(diào)度信息系統(tǒng)、井下高清電子探頭系統(tǒng)等）全部集成到本平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)辦公電腦、移動(dòng)終端（ipad、手機(jī)）的在線實(shí)景展示和分析。第三步就是以此平臺(tái)建設(shè)為模板（藍(lán)本），制定集團(tuán)的《智能礦山技術(shù)規(guī)范和應(yīng)用展示標(biāo)準(zhǔn)》。

2.1 核心技術(shù)

該平臺(tái)是引入目前較為先進(jìn)的空間GIS技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)，將礦山地表設(shè)施、地形地貌、井巷工程、礦體圍巖等客觀空間構(gòu)造，在平臺(tái)系統(tǒng)中真實(shí)再現(xiàn)，同時(shí)將各類(lèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備信息、人員信息、管理信息等植入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三維礦山全息化展示、生產(chǎn)工藝流程三維可視化管理、地測(cè)數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)調(diào)度信息管理、安全監(jiān)管監(jiān)控等業(yè)務(wù)功能。

2.2 主要功能

1）礦山三維地理信息管理（基于真實(shí)坐標(biāo)系，構(gòu)建高精度三維地形地貌）。

三維數(shù)字化礦山管理平臺(tái)能夠?qū)⑵髽I(yè)所處地理位置及其周邊地形地貌清晰的展現(xiàn)，對(duì)于疊加在三維地形地貌上的各類(lèi)地理信息要素和環(huán)境要素，包括星空、地球、地球大氣層、水域等，可以將地理要素與虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合進(jìn)行綜合展現(xiàn)，融合道路、河流、植被、居民地等矢量線劃信息，可為后期規(guī)劃、設(shè)計(jì)、維護(hù)提供基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)地理信息查詢、標(biāo)繪等功能，用戶可以在三維場(chǎng)景下進(jìn)行道路、建筑物、區(qū)域等信息的標(biāo)繪。

2）三維地質(zhì)構(gòu)造擬合計(jì)算與地測(cè)數(shù)據(jù)管理（依據(jù)鉆孔、物探數(shù)據(jù)等進(jìn)行地質(zhì)計(jì)算，顯示真實(shí)空間坐標(biāo)的三維構(gòu)造）。

通過(guò)對(duì)企業(yè)現(xiàn)有勘探、鉆孔、水文地質(zhì)等地學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理植入，生成三維地形、構(gòu)造、煤層空間拓?fù)鋵ｎ}數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合地質(zhì)學(xué)算法擬合生成真實(shí)三維礦體圍巖、地質(zhì)構(gòu)造模型；可在地表上任意地點(diǎn)、任意方式（直線、折線、多邊形、矩形）剖切查看地下的巖層和煤層構(gòu)造等，以分層分塊抽取方式展現(xiàn)煤層、巖層等地質(zhì)層次，并能夠可視化地查詢陷落柱、積水區(qū)、斷層等地質(zhì)構(gòu)造位置及空間分布。

3）設(shè)備三維可視化場(chǎng)景管理（管線、設(shè)備等完全基于測(cè)點(diǎn)位置生成，坐標(biāo)可調(diào)，場(chǎng)景可調(diào)）。

建立真實(shí)的場(chǎng)地、設(shè)施、建筑等三維模型，能夠在三維可視化對(duì)象上綁定現(xiàn)場(chǎng)采集的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、日常流轉(zhuǎn)信息等豐富的屬性數(shù)據(jù)，支持面向設(shè)施設(shè)備等實(shí)體模型進(jìn)行點(diǎn)擊查詢。平臺(tái)提供場(chǎng)景編輯、維護(hù)功能，可由用戶根據(jù)需要調(diào)整設(shè)備位置、添加新的裝置、改變巷道和工作面位置等，可以對(duì)照井下生產(chǎn)進(jìn)度來(lái)調(diào)整場(chǎng)景保持兩者對(duì)應(yīng)一致。平臺(tái)系統(tǒng)具有工藝流程制作、查詢展示等功能，能夠真實(shí)再現(xiàn)井下生產(chǎn)運(yùn)輸、通風(fēng)等工藝流程，以動(dòng)態(tài)可視化的形式展示出來(lái)。

4）應(yīng)急預(yù)案與應(yīng)急資源管理。

系統(tǒng)提供專門(mén)的數(shù)字化預(yù)案制作工具，基于真實(shí)的場(chǎng)景、真實(shí)的周邊情況和真實(shí)的數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)定災(zāi)情，策劃救援及搶修的行動(dòng)方案，將文本預(yù)案制作成可視化預(yù)案，進(jìn)行展示、存儲(chǔ)。系統(tǒng)根據(jù)不同科室、部門(mén)的不同角色，歸納、分揀預(yù)案內(nèi)容，體現(xiàn)預(yù)案的處置流程。在事故發(fā)生時(shí)，用戶可以根據(jù)不同的身份、角色，登陸引導(dǎo)界面，系統(tǒng)的預(yù)案提示功能將自動(dòng)識(shí)別使用者，顯示該使用者應(yīng)該如何操作、調(diào)配相關(guān)資源等信息。

5）安全綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警（對(duì)通風(fēng)、瓦斯、設(shè)備等運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視）。

三維數(shù)字化礦山管理平臺(tái)系統(tǒng)提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化接口，將現(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息從不同的專業(yè)系統(tǒng)、不同的應(yīng)用平臺(tái)中進(jìn)行整合，提取各系統(tǒng)中隱患報(bào)警數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)顯示、定位等服務(wù)功能，在隱患報(bào)警的同時(shí)，快速定位顯示報(bào)警位置、周邊工作實(shí)際三維場(chǎng)景，并在確定報(bào)警位置后，自動(dòng)觸發(fā)對(duì)該隱患信息相關(guān)分析數(shù)據(jù)的綜合對(duì)比，進(jìn)行逐項(xiàng)問(wèn)題排查，確定問(wèn)題發(fā)生原因，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)隱患數(shù)據(jù)的綜合監(jiān)測(cè)分析，幫助管理者和工程師尋找解決方案。

3 智慧礦山建設(shè)技術(shù)研究

智慧礦山將實(shí)現(xiàn)一個(gè)跨地區(qū)、跨部門(mén)、跨系統(tǒng)、跨專業(yè)的共享信息、共享知識(shí)、共享應(yīng)用的集成決策支持平臺(tái)，提供技術(shù)支持和服務(wù)，核心內(nèi)容如下：

3.1 智慧礦山框架體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究

1）系統(tǒng)研究井上下人、地層、機(jī)電設(shè)備、通訊、危險(xiǎn)源檢測(cè)、企業(yè)管理模式、“采、掘、機(jī)、運(yùn)、通”專業(yè)技術(shù)方法等內(nèi)容，提出以物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)為核心的智慧礦山架構(gòu)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。

2）智慧礦山的構(gòu)成包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息集成、分析優(yōu)化、信息展現(xiàn)等方面的內(nèi)容，具體可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

3）智慧礦山數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)研究。包括：元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)編碼、傳輸、存儲(chǔ)、發(fā)布和展示標(biāo)準(zhǔn)；信息資源目錄體系標(biāo)準(zhǔn)。

4）智慧礦山模型研究，包括：

管理模型：根據(jù)礦山資源（人、財(cái)、物）和生產(chǎn)現(xiàn)狀，監(jiān)測(cè)并預(yù)測(cè)其發(fā)展，加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的宏觀管理與預(yù)警，從而達(dá)到合理開(kāi)發(fā)煤炭資源，實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

生產(chǎn)模型：生產(chǎn)全過(guò)程所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)規(guī)劃和協(xié)同，如作業(yè)規(guī)程編制、采區(qū)銜接等。

技術(shù)模型：建立生產(chǎn)礦井生產(chǎn)過(guò)程最新海量數(shù)據(jù)的分析需求與礦、集團(tuán)、科研院所和社會(huì)專家的分級(jí)關(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)雙向的選擇和過(guò)程決策。

數(shù)據(jù)模型：主要指不同部門(mén)對(duì)相同數(shù)據(jù)的自適應(yīng)修正。

3.2 面向智慧礦山的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

研究先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下重大危險(xiǎn)源（如水、火、瓦斯、頂板、沖擊地壓）的檢測(cè)、傳輸和存儲(chǔ)。

3.3 專用地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)技術(shù)

1）煤礦空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。

煤礦空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)主要由煤礦空間數(shù)據(jù)庫(kù)和煤礦空間元數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分組成。前者主要是煤礦圖形庫(kù)、圖象庫(kù)、屬性庫(kù)（包括綜合自動(dòng)化和在線檢測(cè)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取的海量數(shù)據(jù)）以及專業(yè)模型庫(kù)的組織、管理、綜合分析和事務(wù)處理等；煤礦空間元數(shù)據(jù)庫(kù)主要服務(wù)于煤礦空間數(shù)據(jù)的組織、管理和分析；同時(shí)還有專業(yè)應(yīng)用GIS程序元數(shù)據(jù)庫(kù)和空間服務(wù)的元數(shù)據(jù)庫(kù)。

2）煤礦專用2DGIS平臺(tái)。

a）針對(duì)煤礦行業(yè)的需求，特別是煤礦行業(yè)空間數(shù)據(jù)具有復(fù)雜、活躍、動(dòng)態(tài)變化等特點(diǎn)，研究面向?qū)ο蟮囊惑w化實(shí)體數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模型、支持多源數(shù)據(jù)集成的空間數(shù)據(jù)引擎，以及可擴(kuò)展的二三維可視化引擎等技術(shù)方法。b）結(jié)合目前IT行業(yè)在云計(jì)算等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)方面的新發(fā)展、新趨勢(shì)，重點(diǎn)研究桌面、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)一體化的地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)方案，即基于統(tǒng)一GIS內(nèi)核的煤礦地理信息系統(tǒng)桌面平臺(tái)以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)。

根據(jù)SOA的思想，采用最新的網(wǎng)絡(luò)、WebGIS等技術(shù)，在與桌面平臺(tái)相同的GIS核心模塊基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)面向分布式網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)級(jí)應(yīng)用，如煤礦空間信息、視頻信息、屬性信息的實(shí)時(shí)共享和管理，以及與專業(yè)功能應(yīng)用相關(guān)的萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)發(fā)布等。

3.4 虛擬礦井平臺(tái)（VGIS）技術(shù)

研究虛擬現(xiàn)實(shí)和各種實(shí)體建模技術(shù)，開(kāi)發(fā)分布式虛擬礦井平臺(tái)，構(gòu)建井上下虛擬環(huán)境，并能夠通過(guò)與其它系統(tǒng)的接口（如瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦壓在線檢測(cè)系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等），實(shí)現(xiàn)煤礦井下安全生產(chǎn)信息、設(shè)備和工況信息的三維查詢和實(shí)時(shí)展示，從而達(dá)到身臨其境，無(wú)需下井亦可掌握礦井最新生產(chǎn)信息，實(shí)現(xiàn)決策管理層對(duì)全礦井生產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)整體把握，為決策分析服務(wù)。

實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)人員的可視化安全生產(chǎn)和技能培訓(xùn)。

3.5 智慧煤礦空間分析、決策支持與安全管理技術(shù)

基于云計(jì)算平臺(tái)以及決策支持系統(tǒng)，盡量實(shí)現(xiàn)礦井的智慧生產(chǎn)和管理。

1）動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。

精細(xì)三維地質(zhì)模型和巷道模型的動(dòng)態(tài)修改；地測(cè)、采礦、設(shè)計(jì)、機(jī)電、調(diào)度等專題數(shù)據(jù)的自動(dòng)分布式處理；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的智慧解算；應(yīng)急預(yù)案的自動(dòng)修改與分發(fā)等。

2）實(shí)現(xiàn)對(duì)重大危險(xiǎn)源的識(shí)別、預(yù)測(cè)和預(yù)警。

通過(guò)專有云，構(gòu)建礦井重大危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系庫(kù)，主要依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《防突細(xì)則》作業(yè)規(guī)程和有關(guān)瓦斯、防治水管理和技術(shù)規(guī)定等不同指標(biāo)體系及其臨界值建立相應(yīng)的指標(biāo)體系庫(kù)，建立基于GIS空間分析的模型庫(kù)和方法庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水、火、瓦斯等的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、預(yù)警。

3）多源空間信息融合、綜合處理、實(shí)時(shí)分發(fā)服務(wù)。

管理決策層和上級(jí)主管部門(mén)可以通過(guò)煤礦分布式多源異構(gòu)信息共享協(xié)作平臺(tái)或云計(jì)算平臺(tái)獲取各種分布式生產(chǎn)礦井的專業(yè)信息和相應(yīng)的處理資源，其操作通過(guò)WEB協(xié)作服務(wù)平臺(tái)傳到終端服務(wù)器，由該終端具體負(fù)責(zé)獲取并裝載運(yùn)行當(dāng)前所請(qǐng)求的專業(yè)信息處理資源，訪問(wèn)所請(qǐng)求的煤礦專業(yè)信息，并執(zhí)行所請(qǐng)求的相關(guān)操作，融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，進(jìn)行可視化表達(dá)。

4）專家會(huì)診煤礦安全事故。

專家會(huì)診煤礦安全事故是管理決策層、煤礦安全生產(chǎn)專家通過(guò)公有云，借助煤礦專業(yè)應(yīng)用模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)、推理機(jī)庫(kù)以及數(shù)據(jù)挖掘方法集等進(jìn)行緊急磋商并盡快尋求應(yīng)急措施，以降低事故的危害程度。

3.6 智慧礦山系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

智慧礦山將擴(kuò)展對(duì)井上下空間對(duì)象的檢測(cè)范圍和監(jiān)視詳細(xì)程度，其集成管理平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)如下功能：

1）整合各種管理和實(shí)時(shí)信息，為管理和技術(shù)人員提供全面、完整、細(xì)致的生產(chǎn)狀態(tài)視圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的分析和優(yōu)化。

2）不同開(kāi)采技術(shù)條件的煤炭企業(yè)可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)目標(biāo)和要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)智慧礦山平臺(tái)進(jìn)行裁剪和調(diào)整，以適合自己的情況。

3）為煤炭行業(yè)各級(jí)主管部門(mén)、科研院所、個(gè)體專家或公眾提供具有權(quán)限的服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)（包括礦工家屬）對(duì)礦山安全的分析與監(jiān)督。

3.7 基于云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的煤礦安全動(dòng)態(tài)診斷系統(tǒng)

以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，各類(lèi)行業(yè)、集團(tuán)、礦井制定的安全生產(chǎn)規(guī)程為依據(jù)，結(jié)合綜合自動(dòng)化、在線檢測(cè)（水、火、瓦斯、頂板等等）、日常生產(chǎn)獲取的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)以及動(dòng)態(tài)的三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，三維可視化系統(tǒng)為表達(dá)手段，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)診斷，即建立煤礦安全生產(chǎn)衛(wèi)士管理系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)殺病毒360安全衛(wèi)士一樣，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦安全動(dòng)態(tài)診斷并打分，給出低分的原因（列表的形式），并根據(jù)行業(yè)規(guī)程或應(yīng)急預(yù)案等給出解決方案或措施。

1）形成具有我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字煤礦軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)示范礦井的全面應(yīng)用，安全生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)分析和決策支持，而且系統(tǒng)實(shí)用、穩(wěn)定。

2）建立我國(guó)數(shù)字煤礦建設(shè)的信息化標(biāo)準(zhǔn)。

3）成果將逐步在煤炭工業(yè)得到全面推廣，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨部門(mén)、跨專業(yè)的共享信息、共享知識(shí)、共享應(yīng)用的集成決策支持平臺(tái)，徹底改變煤炭工業(yè)落后的管理和決策支持模式。

4）實(shí)現(xiàn)空間信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、煤礦專用數(shù)據(jù)處理技術(shù)的集成開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

5）成果達(dá)同行業(yè)國(guó)際領(lǐng)先水平。

4 智慧礦山建設(shè)目標(biāo)

1）數(shù)據(jù)交換和共享標(biāo)準(zhǔn)。綜合自動(dòng)化、在線檢測(cè)系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、信息資源目錄體系標(biāo)準(zhǔn)。

2）基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字煤礦服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)?；凇鞍葱璺?wù)、按需計(jì)算”的思想，設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)“發(fā)現(xiàn)、描述、生成、執(zhí)行、求解”全過(guò)程的數(shù)字煤礦服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)，研究資源層、知識(shí)層、服務(wù)層、用戶層的技術(shù)體系和實(shí)現(xiàn)方法。

3）數(shù)據(jù)在線檢測(cè)集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?；谖锫?lián)網(wǎng)和礦區(qū)動(dòng)態(tài)精細(xì)三維空間對(duì)象模型，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè)煤礦危險(xiǎn)源和空間對(duì)象狀態(tài)（如水、火、瓦斯、頂板、人員位置等）的集成科學(xué)診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為云計(jì)算提供海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)源的預(yù)測(cè)預(yù)警。

4）動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理技術(shù)。隨著巷道的掘進(jìn)、工作面的回采以及傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新，實(shí)現(xiàn)精細(xì)二維和三維地層和巷道模型、“采、掘、機(jī)、運(yùn)、通”專題模型以及瓦斯、水等危險(xiǎn)源空間屬性模型的動(dòng)態(tài)修正。

5）對(duì)安全生產(chǎn)的綜合分析、評(píng)價(jià)與預(yù)警技術(shù)。根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程，融合傳感網(wǎng)的多源在線檢測(cè)數(shù)據(jù)以及精細(xì)地質(zhì)模型，結(jié)合數(shù)值計(jì)算和模擬系統(tǒng)、地測(cè)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、提升運(yùn)輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，研究基于GIS的空間分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、線路和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障診斷、水和瓦斯危險(xiǎn)區(qū)采掘報(bào)警等關(guān)鍵技術(shù)；基于GIS空間分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案和救援方案的自動(dòng)生成。

6）基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)?；谠朴?jì)算、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)診斷，并根據(jù)行業(yè)規(guī)程或應(yīng)急預(yù)案等給出解決方案或措施。

5 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析

1）將大大提高煤炭工業(yè)的安全管理水平，逐步扭轉(zhuǎn)信息化水平低下，安全生產(chǎn)管理手段落后所造成的重大人員傷亡的不利局面，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2）減少井下工作人員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。項(xiàng)目在集團(tuán)公司推廣應(yīng)用后，每單位減少員工200人，假設(shè)每人年總花費(fèi)20萬(wàn)元，單礦井年經(jīng)濟(jì)效益4 000萬(wàn)元。

3）減少或杜絕安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，公司年經(jīng)濟(jì)效益大于2億元。

4）社會(huì)效益：項(xiàng)目的成功實(shí)施，將使我國(guó)管理和信息技術(shù)落后的煤炭工業(yè)正式全面步入高科技的管理軌道。

［1］馬清法，逯楠.中國(guó)電信“智慧礦山”信息化解決方案［J］.山東通信技術(shù)，2011，31（3）：52-55.

［2］張科利，任長(zhǎng)忠.機(jī)遇物聯(lián)網(wǎng)的智慧礦山的智能生產(chǎn)系統(tǒng)展望［J］.中國(guó)礦業(yè)，2012，1（S1）：76-79.

［3］王強(qiáng).智慧礦山建設(shè)之解析［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2013（2）：41-43.

［4］張旭平，趙甫胤，孫彥景.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧礦山安全生產(chǎn)模型研究［J］.煤炭工程，2012（10）：123-125.

Research on the Key Technology of Intelligent Mine

Xu Guo-ping

Analyzes the problem of intelligent mine in construction，puts forward three steps strategy to intelligent mine construction of Guandi coal mine in Xishan coal electricity group，which are building platform，making integration and building standard，initially completes construction task of intelligent mine，suggests appropriately puts forward the national or industry construction standard，reaches the unified format and standardization of intelligent mine construction.

Intelligent mine；Digitization；GIS technology；Virtual simulation

TD67

B

1672-0652（2014）11-0033-04

2014-09-26

徐國(guó)萍（1965—），女，河南人，1987年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，高級(jí)工程師，主要從事煤炭科技工作（E-mail）xgp8889@126.com