基于地理信息整合的青東礦數字礦山系統構建與應用

摘 要：為了實現綠色數字礦山建設，淮北礦業集團青東礦與山東藍光軟件公司在對各類礦山地理信息整合的基礎上，依托藍光數字平臺，開發出了青東礦數字礦山系統。文章在剖析該系統構建的基礎上，結合該系統實際應用情況發現：數字礦山系統智能、準確、可靠；能對生產各環節進行全方位動態監測；能及時進行事故預警并給出解決方案；能給出采區設計等智能決策。為相關單位提供了技術支持，為青東礦創造了巨大的經濟和社會效益。

關鍵詞：地理信息；數字礦山；系統構架

前言

盡管國內外都有大量的礦山系統應用軟件，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；更嚴重的是忽視巷道、硐室、煤巖體、斷層、陷落柱、水患、瓦斯、采動影響等井下組成因素[1]。國內，礦井安全生產的信息化建設有了突破性進展，基本都能實現瓦斯監控系統時實上傳聯網和計算機輔助地測繪圖。可是中國礦山在勘探、規劃、生產管理等過程控制信息領域明顯落后于國外開采技術先進的地域。我國礦山安全生產信息化建設不但沒有統籌戰略資源分配和應用，更沒有研發出一套成熟、穩定、資源量大的礦山應用系統。

在這種背景下，青東礦聯合山東藍光軟件公司在藍光數字化平臺的基礎上，整合大量的礦山信息資源，開發研究出礦山數字化系統，并有效的應用于青東礦，取得了可觀的經濟效益和社會效益。

1 系統建設

1.1 系統設計特色

（1）系統關聯性：運用先進的礦山數字信息平臺，包含CAD、GIS和三維可視化等多種功能模塊。使得系和數據計算繪圖模塊設置多級別安全保障，嚴格保障數據的真實性、可靠性、完整性和安全性。（2）智能專業性：本系統可以為地測、采礦、通風、機電等提供專業的設計、計算、繪圖和數據處理分析功能。（3）先進實用性：選用先進的地理信息匯總分析技術和服務于整個礦區的數字化統籌理念，基于獨特的計算機礦圖繪制技術、空間模型分析、空間數據庫，運用采礦專業的計算模塊、決策支持技術和相關算法，能給出采礦所需的具體的決策支持和技術指導[2]。（4）簡單易維護性：系統簡單易裝，操作方便，且系統配置和權限管理容易操作，并配備全面易懂的操作說明和注釋。（5）完整可靠性：系統設置多級管理權限，采用倒金字塔式嚴謹權限分配制。對空間數據庫、數據傳輸。

1.2 系統涵蓋內容[3]

圖1 數字礦山系統主要內容

2 數字礦山系統應用分析

2.1 系統應用情況

2007年6月青東礦開建，7#、8#煤是主采煤層。但地質條件復雜，影響工作面回采的斷層多且影響大，煤層賦存不穩定。為了提升礦井建設的綜合水平，突出打造綠色礦山的理念，青東礦協同山東藍光軟件公司在對礦山信息整合的基礎上，基于藍光數字化平臺，研發出青東礦數字礦山系統，并與2011年1月開始逐步應用于青東礦726、728、1041綜采工作面和828綜放工作面。

2.2 應用效果分析

（1）該系統減少了反復修改的繁雜勞力，降低了勞動強度，提高了工作效率，并且給出的數據和決策更具有指導性和針對性[4]。（2）減少了采取設計這方面的投入；同時也能對保護煤柱、開采沉陷等做出準確的預算并給出決策支持。（3）該系統中的通防監控子系統能夠很好的實現調風控風計算并給出技術決策，實現自動按需通風。（4）使用機電管理信息數控系統，半小時就可以完成電網改造和整合計算，成本低、效率高、安全可靠。（5）該數字化礦山系統能對井下的各生產環節進行監測監控，并憑借井上井下光纖數據環網將數據傳輸至調度中心。能及時發現運行系統中出現的事故和影響因素，給出解決方案，盡快恢復系統的正常運行。（6）對瓦斯實時動態監控，有效的防止了瓦斯超限問題，有力的保障了回采面和掘進頭的安全生產。

3 社會經濟效益分析

3.1 經濟效益計算

（1）與人工計算相比，電量每年就可以節省電力18%左右，并降低事故和生產制約因素對礦井正常生產的影響，每年可以節省成本和創收共計2425.2萬元。（2）減少大量的重復工作和采掘工程圖紙的設計、出圖、修改和填圖等諸多細瑣工作，可節省人力工資45萬元。由于該系統大大縮短了建設新采區的工作量和周期，明顯減小了采區接替對產量的影響，很大程度的提高了勞動生產效率，每年將新增經濟效益8000萬元。（3）運用系統中的地質地測信息數據庫，可智能繪制各種地質和測量圖，節省了大量的工作量和人力成本120萬元。（4）機電管理信息數控平臺，只要半小時就可以全面完成電網改造和整合，而以往卻要花費6天的時間才可以基本完成，由此大大提高了工作效率，可估算創收1120萬元。

根據以上的統計計算分析，可知青東礦數字化礦山系統可以節省成本和創造經濟效益合計：2425.2+8045+120+1120=11770.2（萬）。

3.2 社會效益分析

青東煤礦數字礦山系統的研發和應用在創造新的經濟效益的同時，提高了礦井的管理水平和綜合實力，有力的保障了采區設計的合理可靠、電網的監控和整合、通防的有效監測監控。實現了礦井從設計到投產的四維空間信息的透明化數控管理；為煤礦的安全高效生產提供了一套安全、準確、可靠的智能化保障體系。

4 結束語

青東礦形成了包括地面和井下的關聯要素在內的時空四維信息數字化管理系統[5]，實現了礦井生產的機械化、通防監測的智能化、機電管理的自動化、煤礦安全管理的精細化等，為青東礦創造了巨大的經濟效益和社會效益，為類似礦井的數字化建設提供了借鑒意義。

參考文獻

[1]鄧慧慧，李模其.地理信息系統在數字礦山信息系統中的應用[J].測繪標準化，2010，26（3）：42-44.

[2]僧德文，李仲學，等.數字礦山系統框架與關鍵技術研究[J].金屬礦山，2005（12）：47-50.

[3]王志杰，汪云甲，伏永明.基于虛擬現實技術的礦山三維建模、顯示及漫游系統[J].測繪工程，2006，15（1）：44-47.

[4]張峰.基于skyline的礦山三維電子沙盤研究[J].國土資源搖感，2010，87（4）：122-124.

[5]劉寶鋒，崔朋志等.數字礦山系統VRMine[J].金屬礦山，2009（11）：607-609.

作者簡介：萬力（1980，12-），男，安徽淮北人，工程師，淮北礦業集團公司青東煤業，現從事煤礦生產技術工作。