煤矿数字矿山的探讨与展望

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1、煤矿数字矿山的探讨与展望马睿涛摘要：文章介绍了数字矿山的概念和目标，分析了目前我国煤矿数字矿山的发展现状,提出了以基于3DGIS技术的数字矿山基础信息平台为核心内容的数字矿山建设框架，简要介绍了数字矿山需要研究的信息规范和接口标准、设备智能化、高速传输网络、多源异构数据的集成共享、3DGIS平台、三维建模算法、基础数据专业化分析处理、业务应用系统开发等关键技术，对我国煤矿数字矿山的发展具有一定的指导意义。关键词：煤矿；数字矿山；关键技术；信息框架；接口标准；设备智能化；高速传输网络；基础信息平台；三维建模引言数字化正随着IT技术迅猛发展，快速地渗透到我们生产、生活的

2、方方面面。数字地球、数字中国、数字城市正从专家论坛的飘渺的名词走向我们的日常生活，同样，数字矿山也随着煤矿生产环节自动化、集成化、地质测量的电子化、生产管理的信息化的逐步普及，特别是井下高速网络的快速推广应用，使得数字矿山的发展之路清晰明了。青年学者吴立新从科技、教育和实践3个方面描述了数字矿山的发展现状和方向，但在实际中怎样切实推动数字矿山的发展，笔者认为目前要结合数字矿山的发展现状,明确建设框架和做好关键技术研究工作。数字矿山简介数字矿山的定义是由数字地球的定义延伸而来，即在矿山范围内以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入所获得的信息

3、的总和。煤矿所能获取的信息可划分为固有信息和动态信息2个层面，固有信息包括矿井原始数据（地质、测量、钻孔）和煤层、围岩、井巷等地质体空间信息；动态信息包括采掘、通风、运输、供电、给排水等生产系统网络及其装备信息，生产过程中产生的信息（设备状态、环境、人员），专业分析辅助决策信息，生产经营管理信息。这些信息在煤矿地质勘探、规划设计、建井施工、生产经营管理各环节中产生，具有持续产生、共享利用、多源异构的特征[2~3]。数字矿山发展现状从数字矿山的内涵和发展目标来看，实际上目前我国煤矿完全意义上的数字矿山还没有建成，究其原因主要有以下几个方面：（1）数字矿山是一个复杂的巨

4、系统，涉及煤矿地质勘探、规划设计、建井施工、安全生产、经营管理的全过程，许多信息需要持续利用共享，然而各环节信息化方式和水平不同，数据格式兼容性差，信息不能重复利用，信息孤岛现象严重。（2）我国煤矿数字矿山仍处于初级发展阶段，成熟的能够统一管理和集成空间信息、实时动态信息和管理信息的基础平台还未见报道，分析原因主要与开发商所涉及专业有关。目前，直接推动煤矿数字矿山发展的相关专业开发商有3类：一类为煤矿地质测量系统开发商，他们从早期的矢量化成图系统，逐步发展完善成具有煤矿专有功能的地质测量系统，有的还集成了一定的管理功能，这类开发商自称是数字矿山的领跑者；其次是煤矿自

5、动化系统集成商，他们从早期的煤矿安全监测系统，发展到今天集成的全矿井综合自动化系统，将矿井各生产环节的实时信息掌握在手，这类开发商自称是数字矿山的实践者[4]；第三类是煤矿信息管理的开发商，他们从煤矿办公自动化、运销、设备及劳资等管理模块入手，将煤矿各业务科室的管理流程信息化。由于这3类开发商涉及煤矿不同的业务部门，各自所采取的技术路线、应用平台千差万别，造成目前各类系统难以整合、信息资源无法共享，很难形成统一的空间信息、实时信息和管理信息平台。（３）煤矿所处的环境复杂、不确定因素多、相关专业多、生产系统工艺复杂、技术装备的智能化水平低、采掘现场的许多工况参数尚无法

6、获取，这些都制约数字矿山的发展。从以上分析可见，我国煤矿数字矿山的发展并不是一朝一夕的事情，需要各专业协同发展，需要解决技术装备的智能化、3DGIS支撑技术、不同来源信息的自动采集技术、多源异构信息的集成融合技术、三维建模及可视化技术、空间和属性数据的集中或分布组织管理及共享发布技术、基础信息的分析处理、基础信息的工程应用等关键技术。这些技术发展并不平衡，有一个逐步发展的过程，所以数字矿山的建设也需要循序渐进地推进。根据煤矿客观需求和当前技术水平，笔者认为构建以矿山空间信息描述为主框架，整合煤矿安全生产实时信息和管理信息的煤矿数字矿山基础信息平台是数字矿山发展之路的

7、一个里程碑。制定数字矿山信息描述标准和面向第三方的标准接口已成为各类开发商的共识。关键技术在数字矿山建设框架下，需要各专业协同配合发展，煤矿企业、高等院校、科研单位相互促进、逐步推进、共同努力解决数字矿山的信息规范和技术标准、设备的智能化、高速传输网络、多源异构数据的集成共享、3DGIS平台、三维建模算法、基础数据专业化分析处理、业务应用系统开发等关键技术。（1）信息规范和接口标准数字矿山包含矿井范围内所有信息的集合。其必是一个多源异构的集成平台，研究平台内信息的定义、描述标准和规范，以及各系统间的接口技术规范是数字矿山优先要研究的内容。因此，制定我国数字矿山的