GIS信息系統(tǒng)在榆樹灣煤礦的應(yīng)用

【摘要】GIS信息系統(tǒng)，是機(jī)電一體化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、3S技術(shù)等與網(wǎng)絡(luò)信息化相互結(jié)合在煤礦企業(yè)的成功應(yīng)用。以通信網(wǎng)絡(luò)為傳輸系統(tǒng)，利用現(xiàn)場的信息采集、數(shù)模輸入、檢索查詢與數(shù)據(jù)分析處理，通過專家會診系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦安全監(jiān)控與生產(chǎn)調(diào)度。以達(dá)到煤礦安全高效、和諧發(fā)展的目的。概括起來，GIS信息系統(tǒng)主要包括三部分內(nèi)容，即設(shè)備運(yùn)行智能化、辦公系統(tǒng)自動化、安全管理數(shù)字化。

【關(guān)鍵詞】GIS信息系統(tǒng)；機(jī)電一體化；3S技術(shù)；安全監(jiān)控

1.榆樹灣煤礦礦井概況

榆樹灣煤礦隸屬于榆神煤炭有限公司，是榆林市市屬最大，自動化、信息化程度最高地方礦井。2012年被授予省級兩化融合示范企業(yè)。

煤礦井田面積88.9平方公里，資源儲量18.04億噸，可采儲量13億噸，平均煤厚11.62米，為近水平煤層。礦井采用斜井開拓方式，井田煤質(zhì)優(yōu)良，具有特低灰、低-特低硫、特低磷、富油、高發(fā)熱量、熱穩(wěn)定性好的特點，是良好的氣化用煤和動力用煤。

煤礦采煤方法采用分層覆巖再生頂板大采高綜采，裝備一個設(shè)備全引進(jìn)綜采工作面和兩個連采工作面，服務(wù)年限106年。設(shè)計生產(chǎn)能力為初期800萬噸/年。

2.榆樹灣煤礦數(shù)字礦山工程總體目標(biāo)

（1）基于建設(shè)數(shù)字化礦井的理念，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段，立足高標(biāo)準(zhǔn)、高起點，遵循先進(jìn)、實用可靠、科學(xué)經(jīng)濟(jì)的原則，在榆樹灣煤礦建立礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)的集成系統(tǒng)，以實現(xiàn)全礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的過程控制自動化、安全生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化、行政辦公無紙高效化。

（2）提升榆樹灣煤礦安全生產(chǎn)的自動化水平，提高安全裝備及自動化系統(tǒng)設(shè)備的可靠性，可用性，確保生產(chǎn)安全和高產(chǎn)高效，減少井下作業(yè)人數(shù)，提高榆樹灣煤礦礦井安全水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭能力。

（3）通過應(yīng)用軟件，在GIS和WebGIS技術(shù)支持下，全面統(tǒng)一煤礦專業(yè)地理信息系統(tǒng)平臺，集成共享地測數(shù)據(jù)（即采掘工程平面圖），實現(xiàn)榆樹灣煤礦生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過程控制最優(yōu)化，并能實現(xiàn)對關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析。進(jìn)一步建設(shè)無人采掘系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、專家決策系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)，最終將榆樹灣煤礦建設(shè)為在生產(chǎn)管理中基本實現(xiàn)“生產(chǎn)過程自動化”、“安全監(jiān)測數(shù)字化”、“企業(yè)管理信息化”、“信息管理集約化”的數(shù)字化礦井。

3.榆樹灣煤礦數(shù)字礦山工程建設(shè)原則

（1）先進(jìn)性、成熟性

使用先進(jìn)、成熟、實用和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)，既能滿足當(dāng)前的需求，又能適應(yīng)未來的發(fā)展實用性，選用的設(shè)備應(yīng)是經(jīng)過實踐檢驗的成熟產(chǎn)品。

（2）可靠性

綜合自動化系統(tǒng)的可靠性是系統(tǒng)具有實用性的前提，確保能高效、穩(wěn)定適應(yīng)煤礦特殊環(huán)境的連續(xù)工作。

（3）安全性

綜合自動化系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)體系的，其安全性將是系統(tǒng)建設(shè)的核心技術(shù)，而用戶對網(wǎng)絡(luò)安全的要求又相當(dāng)高，因此安全性原則非常重要。監(jiān)控系統(tǒng)中主要有以下幾大安全問題：

1）數(shù)據(jù)的私有性（保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不被侵入者非法獲?。?/p>

2）授權(quán)（防止非法侵入者在監(jiān)控系統(tǒng)上發(fā)送錯誤信息）。

3）訪問控制（控制對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問）。

4）安全措施應(yīng)包括：防病毒、防黑客、防止非法或越權(quán)訪問、傳輸加密、安全策略控制等。

4.榆樹灣煤礦數(shù)字礦山工程系統(tǒng)組成

榆樹灣礦井將建設(shè)成高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化大型煤礦。建設(shè)一個以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以信息共享為手段，形成集數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)控制、辦公自動化、決策支持、多媒體應(yīng)用和Internet服務(wù)于一體的綜合自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)可將企業(yè)的生產(chǎn)過程控制、優(yōu)化、運(yùn)行、計劃與管理作為一個整體進(jìn)行控制與管理，提供整體解決方案，以實現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理。提高煤礦的生產(chǎn)運(yùn)行狀況、安全水平、事故災(zāi)害預(yù)測預(yù)報以及生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理水平。

（1）煤礦綜合自動化系統(tǒng)：榆樹灣煤礦在礦井前期建設(shè)已經(jīng)完成綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)，為數(shù)字礦山打好基礎(chǔ)。數(shù)字礦山綜合自動化平臺包括：礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)（地面變電站監(jiān)測子系統(tǒng)、井下變電站監(jiān)測子系統(tǒng)）、綜采工作面監(jiān)控子系統(tǒng)、井下排水泵房監(jiān)控子系統(tǒng)、井下膠帶機(jī)運(yùn)輸控制子系統(tǒng)、主通風(fēng)監(jiān)控子系統(tǒng)、瓦斯抽放站監(jiān)控子系統(tǒng)、井下無軌膠輪車輔運(yùn)信集閉系統(tǒng)、礦井原煤產(chǎn)量監(jiān)測子系統(tǒng)、礦井水處理系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)、鍋爐監(jiān)控子系統(tǒng)、洗煤廠監(jiān)控子系統(tǒng)、生活水處理站監(jiān)控系統(tǒng)、地面生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、地面消防監(jiān)控系統(tǒng)、日用消防泵站監(jiān)控系統(tǒng)等。

（2）煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)：榆樹灣煤礦在礦井前期建設(shè)已經(jīng)完成，數(shù)字礦山建設(shè)將各個子系統(tǒng)整合到平臺，包括安全監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)、井下人員管理子系統(tǒng)、束管監(jiān)測子系統(tǒng)等。

（3）視頻監(jiān)控及顯示系統(tǒng)：工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)等。

（4）礦井調(diào)度通信指揮系統(tǒng)：礦井行政通信系統(tǒng)、礦井調(diào)度通信系統(tǒng)、礦井無線通訊系統(tǒng)等。

（5）煤礦信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、礦井綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（地面工業(yè)環(huán)網(wǎng)、井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)）、生產(chǎn)調(diào)度中心與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器群組與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、機(jī)房工程等。

（6）煤礦生產(chǎn)經(jīng)營管理平臺軟件系統(tǒng)：安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（調(diào)度、機(jī)電、地測、安全及兩化等專業(yè)系統(tǒng)）、OA系統(tǒng)、目標(biāo)經(jīng)營管理信息集成軟件系統(tǒng)、榆樹灣煤礦信息門戶等。

5.系統(tǒng)簡介

如圖1所示，從層次上整個系統(tǒng)可以劃分為三個層次：設(shè)備層、信息集成層、管理決策層；包括兩個支撐系統(tǒng)平臺：一是以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺；二是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)平臺。以太網(wǎng)絡(luò)（包括用于企業(yè)管理的普通以太網(wǎng)絡(luò)和用于工業(yè)控制的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)）是所有系統(tǒng)傳輸平臺；數(shù)據(jù)庫（包括地質(zhì)、測量、采礦、生產(chǎn)等）是所有決策管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺。這兩個平臺的先進(jìn)性、高效性、可靠性、安全性就決定了整個系統(tǒng)的先進(jìn)性、高效性、可靠性、安全性。

整個系統(tǒng)的建設(shè)可GIS和WebGIS技術(shù)支持下，全面統(tǒng)一地理信息系統(tǒng)平臺，地質(zhì)、測量、采礦、供電、通風(fēng)、安全等專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲管理于后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、實現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用軟件組件式開發(fā)的方案，基于礦井生產(chǎn)技術(shù)層、管理層以及集團(tuán)管理決策層多層面管理集成開發(fā)安全生產(chǎn)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。真正實現(xiàn)圍繞地測數(shù)據(jù)動態(tài)變化而達(dá)到生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的共享與交換。

系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)目標(biāo)主要體現(xiàn)：（1）硬件為基于千兆以太網(wǎng)（包括管理信息網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)）傳輸系統(tǒng)和實時可靠的海量數(shù)據(jù)平臺；（2）軟件為統(tǒng)一架構(gòu)地理信息系統(tǒng)平臺與數(shù)據(jù)存儲、集成開發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件兩方面上。就軟件方面而言，地理信息系統(tǒng)平臺是核心，統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲是系統(tǒng)運(yùn)行的血液，專業(yè)應(yīng)用軟件是生產(chǎn)技術(shù)管理的現(xiàn)代化工具，經(jīng)營管理信息系統(tǒng)是領(lǐng)導(dǎo)決策服務(wù)的工具，四部分相互銜接，構(gòu)成示范煤礦整個應(yīng)用系統(tǒng)軟件內(nèi)容。為此，軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)必須是瀏覽器/服務(wù)器+客戶端/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，即C/S+B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，即基于WEBGIS的專業(yè)系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)全礦井、多管理層面的數(shù)據(jù)共享與交換。

6.關(guān)鍵技術(shù)特點

（1）數(shù)據(jù)采集、處理與存儲技術(shù)

數(shù)字礦山工程建設(shè)的關(guān)鍵是地理信息系統(tǒng)，并將面對的是具有多源、多維、動態(tài)、異質(zhì)、異構(gòu)、海量數(shù)據(jù)特點的礦業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程。其數(shù)據(jù)應(yīng)具有無邊無縫的分布式數(shù)據(jù)層結(jié)構(gòu)，能融合地上和地下、歷史和現(xiàn)時、多源、多比例尺、多分辨率的各種矢量和柵格數(shù)據(jù)。

數(shù)字礦山工程建設(shè)的多數(shù)據(jù)源決定了數(shù)據(jù)存儲的復(fù)雜性，主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)有海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)?；谄鋽?shù)據(jù)的復(fù)雜多元化，必須采用合理的技術(shù)組織才能提高海量數(shù)據(jù)的存儲、管理效率和質(zhì)量。既可以利用GIS本身的數(shù)據(jù)管理和分析功能，同時也可以采用Oracle和SQL Server等大型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫管理軟件建立礦山地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，對復(fù)雜多源礦山信息進(jìn)行有效的、合理的存儲、管理與分析。

數(shù)據(jù)處理技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字礦山成功應(yīng)用的關(guān)鍵，它主要有地理信息系統(tǒng)技術(shù)、三維可視化技術(shù)和信息提取與決策處理技術(shù)等。在礦山地理信息系統(tǒng)應(yīng)用中，地理信息系統(tǒng)理論與技術(shù)的研究不同于普通GIS，因為普通GIS處理的空間數(shù)據(jù)主要是指地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，而礦山地理信息系統(tǒng)需要處理地表以下的不確定數(shù)據(jù)。正是如此，它具有專業(yè)的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系與元數(shù)據(jù)體系。

（2）分布式空間數(shù)據(jù)庫和WebGIS技術(shù)

分布式數(shù)據(jù)庫及分布式處理是數(shù)據(jù)管理的發(fā)展趨勢。礦山各專業(yè)部門可以建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫，以發(fā)揮各自在數(shù)據(jù)采集、更新和處理方而的特長，避免集中式系統(tǒng)帶來的管理困難和網(wǎng)絡(luò)擁塞。這些分散計算機(jī)經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)連接成為多計算機(jī)系統(tǒng)，采用分布式計算技術(shù)和互操作技術(shù)實現(xiàn)資源共享。超媒體網(wǎng)絡(luò)GIS（WebGIS）和互操作規(guī)范（OpenGIS）分別是實現(xiàn)同構(gòu)系統(tǒng)（相同軟件平臺）和異構(gòu)系統(tǒng)（不同軟件平臺）分布計算和互操作的工具。

（3）三維虛擬環(huán)境可視化技術(shù)

礦業(yè)活動具有三維空間特征和動態(tài)特征，數(shù)字礦山建設(shè)應(yīng)實現(xiàn)三維實體的實時顯示、虛擬井下和地面生產(chǎn)活動實景的功能。基于3DGIS平臺的真三維礦山數(shù)據(jù)模型是數(shù)字礦山建設(shè)的基礎(chǔ)工作之一，將三維虛擬環(huán)境可視化技術(shù)引入到三維礦體模型，可以實現(xiàn)三維地形和三維礦體的生成和仿真，有助于更好地理解礦體的空間信息及礦體與地表地形之間的空間位置關(guān)系，提高空間分析功能。

數(shù)字礦山工程建設(shè)涉及到的是地下及地上三維空間的動態(tài)變化問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)如能夠?qū)φ麄€地層環(huán)境及局部地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行多維、多視角、多分辨率顯現(xiàn)，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的動態(tài)變遷能進(jìn)行實時監(jiān)測和時空模擬，對井下監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測和動態(tài)預(yù)警，對礦山安全系統(tǒng)能進(jìn)行災(zāi)情模擬（避災(zāi)分析）等，那么整個礦山地理信息系統(tǒng)將成為一個布局相當(dāng)合理、結(jié)構(gòu)極其優(yōu)化、安全、高產(chǎn)、高效的良性循環(huán)運(yùn)作系統(tǒng)。其中涉及很多關(guān)鍵技術(shù)，具體如下：

1）碰撞檢測技術(shù)

虛擬環(huán)境漫游是礦山三維可視化應(yīng)用的基本功能之一，它利用高性能的計算機(jī)創(chuàng)建使觀察者具有身臨其境的沉浸感和良好的人機(jī)交互能力，有助于啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到參與者在虛擬環(huán)境中獲取知識、形成概念的最終目標(biāo)。

為增強(qiáng)真實感，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行漫游時，必須進(jìn)行碰撞檢測（Collision Detection）。有了碰撞檢測，才可以避免諸如觀察者飛入地下或者觀察者穿墻而過等不真實情況的發(fā)生。目前，有多種方法可以實現(xiàn)碰撞檢測技術(shù)。系統(tǒng)是從觀察者的角度出發(fā)，研究運(yùn)動中的觀察者與靜態(tài)的虛擬環(huán)境之間的碰撞檢測算法。

2）三維交互技術(shù)

在礦山三維可視化系統(tǒng)中，三維交互主要包括空間對象的查詢、虛擬環(huán)境漫游以及空間物體的操作和分析等。其中，空間物體的操作和分析又包括剖面處理和虛擬鉆孔。

3）圖形加速技術(shù)

為加快圖形的繪制和顯示速度，在礦山三維可視化系統(tǒng)中主要研究兩種技術(shù)：一種是拋棄內(nèi)部體元的方法，另外一種是利用OpenGL的顯示列表技術(shù)。

（4）安全生產(chǎn)圖文一體化綜合管理技術(shù)

在引入地理信息技術(shù)（GIS）和辦公自動化技術(shù)（OA）手段的基礎(chǔ)上構(gòu)建安全生產(chǎn)圖文一體化管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)榆樹灣煤礦數(shù)字礦山的網(wǎng)絡(luò)管理與應(yīng)用。

安全生產(chǎn)圖文一體化管理系統(tǒng)是一個以業(yè)務(wù)辦公為主的系統(tǒng)，它除了具有一般的礦井安全生產(chǎn)等專業(yè)業(yè)務(wù)處理功能外，還需要提供大量的查詢功能，并且有些信息需要發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，包括災(zāi)害預(yù)警分析與應(yīng)用等。

數(shù)字礦山工程建設(shè)是將GIS、MIS與自動化系統(tǒng)等一體化管理與應(yīng)用，實現(xiàn)真正的圖文表格一體化；真正實現(xiàn)（不是通過兩個獨(dú)立的窗口互相切換）圖文一體，同時可以更加靈活地實現(xiàn)圖數(shù)互訪（在基礎(chǔ)圖形、基礎(chǔ)屬性、設(shè)備參數(shù)互訪），另外安全生產(chǎn)圖文一體化綜合管理中的工作流程引擎技術(shù)也十分關(guān)鍵。

（5）信息集成應(yīng)用技術(shù)

數(shù)字礦山工程必須達(dá)到各類信息高度集成，比如基于采掘工程平面圖的綜合自動化集成、安全監(jiān)測監(jiān)控集成以及各類專業(yè)應(yīng)用集成。高度集成的標(biāo)志就是處理信息規(guī)范化、信息采集的及時性，準(zhǔn)確性與完整性；集成范圍上，集成了所有供應(yīng)鏈上所有環(huán)節(jié)的各類信息；在時間上，集成了歷史當(dāng)前和未來的信息；管理數(shù)據(jù)來自于統(tǒng)一的信息源，高度共享，并有權(quán)限和安全設(shè)置；管理部門可根據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源進(jìn)行決策，徹底解決“信息孤島”的問題；為此，信息集成應(yīng)用技術(shù)十分關(guān)鍵。

（6）工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)是一個包含多個產(chǎn)品的多功能系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)平臺，主要產(chǎn)品有：工業(yè)級以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)（核心）、隔爆型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、本安型網(wǎng)絡(luò)智能分站、隔爆兼本安型不間斷電源箱等等；可以掛接配套的產(chǎn)品譬如：子系統(tǒng)控制主站、本安兼隔爆攝像機(jī)、子系統(tǒng)監(jiān)測分站、本安型無線接入分站等等。

在礦井特別是井下構(gòu)建基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的模式，具體實現(xiàn)方法是將具有國際先進(jìn)水平的工業(yè)型以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)放在隔爆箱體內(nèi)，使其具有能安裝在煤礦井下具有爆炸危險環(huán)境中使用的功能，將連接其它生產(chǎn)、控制、監(jiān)控設(shè)備的節(jié)點（稱為分站）進(jìn)行改造后使其具有與以太網(wǎng)聯(lián)接的功能。采用智能化的接口設(shè)備，與各種生產(chǎn)、安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備連接，實現(xiàn)I/O遠(yuǎn)程控制。也就是將系統(tǒng)的各種分站中的各種總線式數(shù)據(jù)傳輸接口改為具有TCP/IP協(xié)議功能的網(wǎng)絡(luò)接口，每臺隔爆型以太網(wǎng)交換機(jī)通過RJ45（RS485）接口或光接囗與一臺或數(shù)臺分站相聯(lián)，隔爆型以太網(wǎng)交換通過光纜相互聯(lián)接，與地面核心交換機(jī)組成工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。各種傳感器或其他設(shè)備連接在網(wǎng)絡(luò)的分站上，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的礦井綜合監(jiān)測功能。

在數(shù)字礦山工程綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)“管控一體化”的思想，采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合自動化、信息、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通訊的新理論和新技術(shù)，利用世界先進(jìn)的自動化產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和工業(yè)控制組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件，使礦井在“采、掘、運(yùn)、風(fēng)、水、電、安全”等生產(chǎn)環(huán)節(jié)全面實現(xiàn)信息化，并將通過安全生產(chǎn)與經(jīng)營管理平臺及基于WEBGIS軟件平臺實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)、管理的各個環(huán)節(jié)統(tǒng)一在一個網(wǎng)絡(luò)平臺上，形成統(tǒng)一、完整的有機(jī)整體。

通過構(gòu)建一個遍布全礦區(qū)的工業(yè)以太網(wǎng)，使各礦井的信息能夠進(jìn)入控制調(diào)度中心，控制調(diào)度中心的信號能夠到達(dá)現(xiàn)場設(shè)備。開發(fā)智能全數(shù)字安全監(jiān)控器設(shè)備（簡稱數(shù)字監(jiān)控器），使整個礦區(qū)的活動都處在數(shù)字監(jiān)控器的監(jiān)控保護(hù)之下，并能接入工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。同時，礦井的現(xiàn)有PLC、數(shù)字監(jiān)控器和終端口的控制執(zhí)行器構(gòu)成礦井的監(jiān)控子網(wǎng)，它以智能全數(shù)字安全監(jiān)控器為核心，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，支持現(xiàn)場連接計算機(jī)進(jìn)行可視化監(jiān)控；各終端口的攝像頭、集中控制室的服務(wù)器和顯示屏以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，構(gòu)成工業(yè)電視視頻監(jiān)控系統(tǒng)，滿足安全監(jiān)控的需要；各礦井通過主干網(wǎng)連接到集中控制室，構(gòu)成完整的礦區(qū)工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視礦井機(jī)電設(shè)備的工作狀況、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行、遠(yuǎn)程校正控制器參數(shù)，并對系統(tǒng)故障進(jìn)行預(yù)測。進(jìn)而依托統(tǒng)一的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺和統(tǒng)一的軟件平臺，把煤礦的各種生產(chǎn)、安全、輔助等各種系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成和集中控制，實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動及各種生產(chǎn)及安全系統(tǒng)的專家決策和數(shù)據(jù)挖掘，從而實現(xiàn)減人提效。

7.數(shù)字礦山的意義

更為重要的是應(yīng)用了工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)之后，煤礦設(shè)備、生產(chǎn)、安全、人員、管理、銷售的海量信息都能傳送、存儲到調(diào)度中心。目前這些信息不僅僅只用于各自的存儲報表、繪制歷史曲線或報警上，并充分發(fā)揮這些信息的作用，使這些信息有所增值，也能找到不同信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而進(jìn)一步提高礦井的生產(chǎn)和安全水平，提高企業(yè)的效益。

從“數(shù)字礦山”的定義和架構(gòu)可以看出“數(shù)字礦山”正是克服了目前煤礦綜合自動化系統(tǒng)軟等硬件相互脫節(jié)、信息共享程度不高等缺點，可以進(jìn)一步提高礦山的信息化、自動化、智能化管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]孫繼平.煤礦自動化與信息化技術(shù)的回顧與展望[J].工礦自動化，2010（6）：26-30.

[2]吳立新，史文中.3DGIS與3DGMS中的空間構(gòu)模技術(shù)[J].地理與地理信息科學(xué)，2003（1）：5211.

[3]丁恩杰.感知礦山（物聯(lián)網(wǎng)）示范工程[Z].

作者簡介：閆增寶（1973—），男，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)工業(yè)自動化專業(yè)，工業(yè)自動化工程師，從事煤礦機(jī)電安全技術(shù)管理工作。