可視化新技術在煤礦生產中的應用與展望

摘 要：煤礦安全生產監控與管理歷來是生產過程中各級部門工作的重點。隨著近年來科技的進步與發展，煤礦安全生產手段也取得了較大的提升。國內外礦井三維可視化技術方面的研究已經趨于成熟，本文基于煤礦安全管理實踐，闡述了礦山可視化新技術在煤礦生產中所面臨的困境和應用現狀與展望，提出將可視化新技術引入到煤礦安全生產管理中來對于提高煤礦安全管理和生產，推進工礦企業信息化建設，進而實現煤礦無人化工作面及綠色開采均具有十分重要的理論與現實意義。

關鍵詞：可視化技術；安全生產與管理；應用與展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.059

隨著經濟技術水平的提高，煤礦安全越來越受到人們的重視，礦山信息化逐漸成為未來地質工礦企業主流發展方向[1]。就目前我國礦業發展狀態及國家政策調整趨勢上來看，礦山信息化技術市場前景廣闊，礦山信息化的發展一定程度上改變了傳統煤礦生產技術的局限，加快建設數字化礦山對于降低事故發生和縮小與國際大型礦山企業差距具有重要意義。煤礦可視化管理系統使得各類信息脫離簡單一次處理，實現有效信息多次加工展示，為煤礦企業在安全生產、減人提效等方面提供智能的監管及決策服務。本文基于安全管理實踐和理論研究，介紹了煤礦安全可視化管理和技術的相關概念及現狀，分析了煤礦安全可視化技術選擇的影響因素，概述其應用前景，為可視化技術在煤礦安全管理中的應用奠定理論支持。

1 我國煤炭企業可視化技術

煤礦生產可視化管理系統主要利用數據庫、虛擬現實、三維引擎、通用數據接口及多媒體等技術創建空間數據庫平臺[2]。依托計算機、信息技術與大數據的可視化技術是實現煤礦信息化、安全管理可視化的重要途徑和保障性手段，煤礦安全可視化技術研究能夠對其在安全管理實踐方面科學運用提供指導，輔助提升煤礦安全管理水平；安全管理水平提升又反過來促進煤礦安全可視化技術進步，兩者緊密相連，密切相關。

可視化技術就是將礦井地質、測量、生產等各類數據通過計算機系統相互連接，信息共享處理轉化成為能夠直接被人類視覺信息快速識別信息的過程。[3]通過將煤礦工作面內復雜的生產工作環境、生產、運輸、輔助系統眾多數據信息進行整合可視化仿真再現，確保信息在第一時間更新，為科學決策提供基礎保障，實現真正意義上安全生產和科學管理。

2 我國煤炭企業可視化技術應用現狀

我國煤礦開采深度逐年增加，深部地應力長期作用使得所面對的工作面賦存狀態及工作環境更加復雜嚴峻。隨著科技的進步，計算機分析處理能力大幅提升，加之大數據時代的到來，大量工程實踐證明，可視化技術應用逐步成為提升現代管理水平的有效手段。

礦山企業構建地形及巷道虛擬運行管理信息平臺，實時監控機電、提升、通風、運輸等設備并當設備出現異常時及時進行預、報警；實時更新井下數據，災害發生合理規劃逃生路線等?？梢暬夹g將傳統的煤礦企業前期勘測到后期采動檢測海量信息進行多次分析整合處理，直觀的顯示礦井內部工程布置情況以及工程與巖石層位、圍巖乃至地表之間空間關系，消除由人為平面到立體空間轉化過程，提高了信息的利用效率和可靠性，有利于實現煤礦企業安全生產管理目標。

可視化技術實現了在煤礦生產過程中進行全方位的監控和管理以及日常監視中進行相關數據的統計和分析，針對發現的問題及時上傳下達，極大降低事故安全隱患，有效避免突發性安全事故發生。

3 煤礦安全可視化技術選擇影響因素

煤礦生產安全管理是一復雜的系統工程，受到眾多因素影響，具有自身獨特的施工工序。在煤礦安全可視化管理中需要考慮諸多因素， “人機料法環”涵蓋人員、機器、材料、法則、環境五大要素，內容覆蓋廣泛且又密切聯系。概括說來，可視化技術所依托系統的信息量、復雜程度及準確性及適用性以及使用者文化水平、認知能力及業務熟練度甚至自身喜好都會對煤礦安全可視化最終效果產生重要影響。

當前我國煤礦企業尚未形成統一的煤礦安全可視化技術標準，大都依靠開發者個人經驗進行設計，設計與優選缺乏更高層次理論指導。當前可視化技術研究僅為礦井局部研究，大都僅著力于數據初次處理，缺乏從管理高度上的系統研究。同時，煤炭安全以人的管理為中心，不同職務部門、管理級別的人員文化素質參差不齊，現今煤礦安全管理軟件通常以業務為中心，未能充分考慮人員認知能力、操作等人因差異。信息訴求、內容深度要求、信息的邏輯分析甚至視覺偏好均不同，單純將安全信息受眾同一化，難以深入分析安全數據的深層內涵，無法全面體現安全管理情況。

4 我國煤炭企業可視化技術應用前景

隨著信息化時代的快速發展步伐，高科技產品的換代呈加速發展為礦井數字化建設創造技術條件，可視化管理作為管理科學的一個新興方向和方法，逐步被應用到各領域。煤礦安全可視化技術是可視化管理的外在表達，推動煤礦安全可視化管理理論深化，形成符合我國國情的煤礦安全可視化技術設計和使用標準，規范可視化技術體系開發與應用，有效推動煤礦安全可視化管理深化發展。

煤礦安全可視化技術應用需要更加注重人為要素差異，根據不同信息需求，因人而異智能設計、組合安全信息可視化表達，充分考慮煤礦安全管理需求，輔助安全技術管理人員準確把握關鍵內容，提升安全管理業務水平。

近幾年我國越來越重視煤礦安全，應用可視化技術智能篩選、深入挖掘煤礦安全信息特征，并通過數據處理轉化為更為形象直觀的圖示進行描述，深挖隱藏信息，改變煤炭安全管理數據信息分析處理速度緩慢以及依賴經驗進行決策的管理現狀。可視化技術將傳統的煤礦巷道及層位布置進行仿真顯示，通過將礦山的開采活動井下數字化和可視化加工，及時準確的反應出井巷擾動和變遷，真正發揮可視化技術巨大本領，提高煤礦的管理水平和工作效率，為煤礦安全生產保駕護航。

參考文獻：

[1]胡建明.三維礦山數字化軟件的應用和發展方向[J].金屬礦山，2008（01）：97-99.

[2]張國平.煤礦生產三維可視化綜合管理系統的設計與實現[D].西安電子科技大學，2015.

[3]譚章祿，方毅芳，呂明，張長魯.信息可視化的理論發展與框架體系構建[J].情報理論與實踐，2013（01）：16-19+32.

[4]王家耀.地圖制圖學與地理信息工程學科發展趨勢[J].測繪學報，2010（02）：115-119+128.

作者簡介：季延勇（1978-），男，區長，助理工程師。endprint