基于地理信息整合的青東礦數(shù)字礦山系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)字礦山建設(shè)，淮北礦業(yè)集團(tuán)青東礦與山東藍(lán)光軟件公司在對(duì)各類礦山地理信息整合的基礎(chǔ)上，依托藍(lán)光數(shù)字平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出了青東礦數(shù)字礦山系統(tǒng)。文章在剖析該系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，結(jié)合該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用情況發(fā)現(xiàn)：數(shù)字礦山系統(tǒng)智能、準(zhǔn)確、可靠；能對(duì)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；能及時(shí)進(jìn)行事故預(yù)警并給出解決方案；能給出采區(qū)設(shè)計(jì)等智能決策。為相關(guān)單位提供了技術(shù)支持，為青東礦創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：地理信息；數(shù)字礦山；系統(tǒng)構(gòu)架

前言

盡管國(guó)內(nèi)外都有大量的礦山系統(tǒng)應(yīng)用軟件，但是好多軟件只考慮單一要素。很容易忽略工廣、鐵路、河流等地面組成因素；更嚴(yán)重的是忽視巷道、硐室、煤巖體、斷層、陷落柱、水患、瓦斯、采動(dòng)影響等井下組成因素[1]。國(guó)內(nèi)，礦井安全生產(chǎn)的信息化建設(shè)有了突破性進(jìn)展，基本都能實(shí)現(xiàn)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)實(shí)上傳聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)輔助地測(cè)繪圖?？墒侵袊?guó)礦山在勘探、規(guī)劃、生產(chǎn)管理等過(guò)程控制信息領(lǐng)域明顯落后于國(guó)外開(kāi)采技術(shù)先進(jìn)的地域。我國(guó)礦山安全生產(chǎn)信息化建設(shè)不但沒(méi)有統(tǒng)籌戰(zhàn)略資源分配和應(yīng)用，更沒(méi)有研發(fā)出一套成熟、穩(wěn)定、資源量大的礦山應(yīng)用系統(tǒng)。

在這種背景下，青東礦聯(lián)合山東藍(lán)光軟件公司在藍(lán)光數(shù)字化平臺(tái)的基礎(chǔ)上，整合大量的礦山信息資源，開(kāi)發(fā)研究出礦山數(shù)字化系統(tǒng)，并有效的應(yīng)用于青東礦，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 系統(tǒng)建設(shè)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特色

（1）系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性：運(yùn)用先進(jìn)的礦山數(shù)字信息平臺(tái)，包含CAD、GIS和三維可視化等多種功能模塊。使得系和數(shù)據(jù)計(jì)算繪圖模塊設(shè)置多級(jí)別安全保障，嚴(yán)格保障數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性、完整性和安全性。（2）智能專業(yè)性：本系統(tǒng)可以為地測(cè)、采礦、通風(fēng)、機(jī)電等提供專業(yè)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖和數(shù)據(jù)處理分析功能。（3）先進(jìn)實(shí)用性：選用先進(jìn)的地理信息匯總分析技術(shù)和服務(wù)于整個(gè)礦區(qū)的數(shù)字化統(tǒng)籌理念，基于獨(dú)特的計(jì)算機(jī)礦圖繪制技術(shù)、空間模型分析、空間數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用采礦專業(yè)的計(jì)算模塊、決策支持技術(shù)和相關(guān)算法，能給出采礦所需的具體的決策支持和技術(shù)指導(dǎo)[2]。（4）簡(jiǎn)單易維護(hù)性：系統(tǒng)簡(jiǎn)單易裝，操作方便，且系統(tǒng)配置和權(quán)限管理容易操作，并配備全面易懂的操作說(shuō)明和注釋。（5）完整可靠性：系統(tǒng)設(shè)置多級(jí)管理權(quán)限，采用倒金字塔式嚴(yán)謹(jǐn)權(quán)限分配制。對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 系統(tǒng)涵蓋內(nèi)容[3]

圖1 數(shù)字礦山系統(tǒng)主要內(nèi)容

2 數(shù)字礦山系統(tǒng)應(yīng)用分析

2.1 系統(tǒng)應(yīng)用情況

2007年6月青東礦開(kāi)建，7#、8#煤是主采煤層。但地質(zhì)條件復(fù)雜，影響工作面回采的斷層多且影響大，煤層賦存不穩(wěn)定。為了提升礦井建設(shè)的綜合水平，突出打造綠色礦山的理念，青東礦協(xié)同山東藍(lán)光軟件公司在對(duì)礦山信息整合的基礎(chǔ)上，基于藍(lán)光數(shù)字化平臺(tái)，研發(fā)出青東礦數(shù)字礦山系統(tǒng)，并與2011年1月開(kāi)始逐步應(yīng)用于青東礦726、728、1041綜采工作面和828綜放工作面。

2.2 應(yīng)用效果分析

（1）該系統(tǒng)減少了反復(fù)修改的繁雜勞力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，并且給出的數(shù)據(jù)和決策更具有指導(dǎo)性和針對(duì)性[4]。（2）減少了采取設(shè)計(jì)這方面的投入；同時(shí)也能對(duì)保護(hù)煤柱、開(kāi)采沉陷等做出準(zhǔn)確的預(yù)算并給出決策支持。（3）該系統(tǒng)中的通防監(jiān)控子系統(tǒng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)調(diào)風(fēng)控風(fēng)計(jì)算并給出技術(shù)決策，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)按需通風(fēng)。（4）使用機(jī)電管理信息數(shù)控系統(tǒng)，半小時(shí)就可以完成電網(wǎng)改造和整合計(jì)算，成本低、效率高、安全可靠。（5）該數(shù)字化礦山系統(tǒng)能對(duì)井下的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控，并憑借井上井下光纖數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至調(diào)度中心。能及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行系統(tǒng)中出現(xiàn)的事故和影響因素，給出解決方案，盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（6）對(duì)瓦斯實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，有效的防止了瓦斯超限問(wèn)題，有力的保障了回采面和掘進(jìn)頭的安全生產(chǎn)。

3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

（1）與人工計(jì)算相比，電量每年就可以節(jié)省電力18%左右，并降低事故和生產(chǎn)制約因素對(duì)礦井正常生產(chǎn)的影響，每年可以節(jié)省成本和創(chuàng)收共計(jì)2425.2萬(wàn)元。（2）減少大量的重復(fù)工作和采掘工程圖紙的設(shè)計(jì)、出圖、修改和填圖等諸多細(xì)瑣工作，可節(jié)省人力工資45萬(wàn)元。由于該系統(tǒng)大大縮短了建設(shè)新采區(qū)的工作量和周期，明顯減小了采區(qū)接替對(duì)產(chǎn)量的影響，很大程度的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，每年將新增經(jīng)濟(jì)效益8000萬(wàn)元。（3）運(yùn)用系統(tǒng)中的地質(zhì)地測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，可智能繪制各種地質(zhì)和測(cè)量圖，節(jié)省了大量的工作量和人力成本120萬(wàn)元。（4）機(jī)電管理信息數(shù)控平臺(tái)，只要半小時(shí)就可以全面完成電網(wǎng)改造和整合，而以往卻要花費(fèi)6天的時(shí)間才可以基本完成，由此大大提高了工作效率，可估算創(chuàng)收1120萬(wàn)元。

根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析，可知青東礦數(shù)字化礦山系統(tǒng)可以節(jié)省成本和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)：2425.2+8045+120+1120=11770.2（萬(wàn)）。

3.2 社會(huì)效益分析

青東煤礦數(shù)字礦山系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用在創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高了礦井的管理水平和綜合實(shí)力，有力的保障了采區(qū)設(shè)計(jì)的合理可靠、電網(wǎng)的監(jiān)控和整合、通防的有效監(jiān)測(cè)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)了礦井從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的四維空間信息的透明化數(shù)控管理；為煤礦的安全高效生產(chǎn)提供了一套安全、準(zhǔn)確、可靠的智能化保障體系。

4 結(jié)束語(yǔ)

青東礦形成了包括地面和井下的關(guān)聯(lián)要素在內(nèi)的時(shí)空四維信息數(shù)字化管理系統(tǒng)[5]，實(shí)現(xiàn)了礦井生產(chǎn)的機(jī)械化、通防監(jiān)測(cè)的智能化、機(jī)電管理的自動(dòng)化、煤礦安全管理的精細(xì)化等，為青東礦創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為類似礦井的數(shù)字化建設(shè)提供了借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)力（1980，12-），男，安徽淮北人，工程師，淮北礦業(yè)集團(tuán)公司青東煤業(yè)，現(xiàn)從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)工作。