3S 技術(shù)在我國(guó)煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

山東科技大學(xué)，山東 青島 266590

0 引言

過(guò)去幾年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)總體運(yùn)行平穩(wěn)，能源生產(chǎn)總量不斷提升。其中，天然氣、水力、風(fēng)能、核電等清潔能源消費(fèi)量占我國(guó)能源消費(fèi)總量的20%左右，而煤炭作為傳統(tǒng)型能源，在我國(guó)能源消費(fèi)量中仍占主體地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年國(guó)內(nèi)能源500強(qiáng)企業(yè)中，煤炭企業(yè)不僅上榜數(shù)量最多，而且煤炭行業(yè)的經(jīng)營(yíng)情況在逐步好轉(zhuǎn)。這在一定程度上表明：煤炭行業(yè)在經(jīng)歷“去產(chǎn)能”后，已經(jīng)走出低谷，效益穩(wěn)步有升［1］。

因此，煤炭作為我國(guó)社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展的主要能源，地位是舉足輕重的。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的背景下，當(dāng)前我國(guó)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行少不了科學(xué)技術(shù)的支撐。因?yàn)樽陨淼目萍急憬菪裕?S”技術(shù)無(wú)疑是在現(xiàn)代化礦山建設(shè)中最為基礎(chǔ)的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前“3S”技術(shù)多用于煤礦地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估、煤礦環(huán)境數(shù)據(jù)收集與監(jiān)測(cè)、礦區(qū)地形圖測(cè)繪與數(shù)據(jù)可視化等方面，并為煤礦企業(yè)的管理與生產(chǎn)決策提供幫助。

1 “3S”技術(shù)原理

“3S”技術(shù)依托于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)的發(fā)展而誕生，最初的“3S”技術(shù)包括GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感）以及GPS（全球定位系統(tǒng)）。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，有些國(guó)家發(fā)展出了自己的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，因而如今的3S 技術(shù)被重新定義為：包含GIS、RS、GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）三大系統(tǒng)，集空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，多學(xué)科高度集成的對(duì)空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)的總稱［2］。簡(jiǎn)而言之，“3S”技術(shù)就是由一個(gè)“大腦”和兩個(gè)“眼睛”組成。

1.1 一個(gè)“大腦”：GIS（地理信息系統(tǒng)）

顧名思義，地理信息系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并專用于管理地理信息，它不但可以收集、存儲(chǔ)由兩個(gè)“眼睛”（遙感、衛(wèi)星定位系統(tǒng)）獲取到的各種數(shù)據(jù)信息，而且可以根據(jù)不同需求，從多方面、多角度對(duì)信息進(jìn)行組合分析，并通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕與相關(guān)設(shè)備，使分析得出的結(jié)果直觀、清晰的反映在計(jì)算機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)信息的可視化與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。簡(jiǎn)言之，地理信息系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦：接收信息、分析處理、傳輸信息。

1.2 “左眼”：RS（遙感）

遙感是一種通過(guò)光學(xué)儀器、電子設(shè)備和航空航天平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，遠(yuǎn)距離、非接觸的探測(cè)技術(shù)。現(xiàn)代化的遙感技術(shù)多用人造地球衛(wèi)星、星載遙感、機(jī)載遙感和地面遙感傳感器等設(shè)備，并利用這類設(shè)備對(duì)電磁波的反射以及輻射等特性實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的遠(yuǎn)距離探測(cè)任務(wù)。因此，人們?cè)谑褂眠b感進(jìn)行工作時(shí)，可以利用遙感對(duì)工作過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、傳輸和分析，有利于工作輕松、高效的進(jìn)行。簡(jiǎn)言之，遙感相當(dāng)于人的一只眼睛：發(fā)現(xiàn)信息、獲取信息、傳輸信息。

1.3 “右眼”：GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是指世界上主要的軍事大國(guó)競(jìng)相發(fā)展的獨(dú)立自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅包括中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO 和美國(guó)GPS 這4 大GNSS 系統(tǒng)，還包括一些國(guó)家或地區(qū)的增強(qiáng)系統(tǒng)與區(qū)域系統(tǒng)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)利用衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間、星歷等觀測(cè)量，結(jié)合使用者的鐘差，為全球的使用者提供坐標(biāo)位置、速度以及時(shí)間等全天候精確信息的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。同時(shí)還擁有著其他的運(yùn)用功能和較大的適用范圍，具有較高的使用質(zhì)量［3］。簡(jiǎn)言之，衛(wèi)星定位系統(tǒng)也相當(dāng)于人的一只眼睛：發(fā)現(xiàn)信息、獲取信息、傳輸信息。

2 “3S”技術(shù)在我國(guó)煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

當(dāng)前，隨著我國(guó)科技水平長(zhǎng)足的發(fā)展，為了幫助煤炭企業(yè)更加安全、高效的進(jìn)行煤炭生產(chǎn)工作，進(jìn)而在保障國(guó)家對(duì)煤炭資源的需求量的同時(shí)提高煤礦產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，我國(guó)已經(jīng)將“3S”技術(shù)運(yùn)用到了煤礦企業(yè)在煤炭生產(chǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的各環(huán)節(jié)之中。

2.1 GIS（地理信息系統(tǒng)）在我國(guó)煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

2.1.1 煤礦環(huán)境地質(zhì)評(píng)估

技術(shù)人員在將地理信息系統(tǒng)運(yùn)用到煤礦環(huán)境地質(zhì)評(píng)估中時(shí)，通過(guò)地理信息系統(tǒng)來(lái)建立煤礦環(huán)境地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)模型，并根據(jù)煤礦的實(shí)際情況，采取不同的方法分析地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)，從而對(duì)煤礦潛在的危害采取有效地防治措施。同時(shí)也可充分分析災(zāi)害發(fā)生的原因，極大的促進(jìn)了煤礦環(huán)境地質(zhì)評(píng)估工作的有效進(jìn)行。

2.1.2 煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全

地理信息系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)位置的精準(zhǔn)分析有著極其強(qiáng)大的功能，因而有助于煤礦企業(yè)對(duì)煤炭生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)地把控與監(jiān)測(cè)。在配合其他設(shè)備的條件下，可實(shí)現(xiàn)安全事故、井下工人與井下機(jī)車的可視化定位并促進(jìn)煤礦企業(yè)管理的信息化與煤炭生產(chǎn)安全、高效的進(jìn)行［4］。

2.2 RS（遙感）在我國(guó)煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

2.2.1 煤礦環(huán)境地質(zhì)評(píng)估

遙感可以通過(guò)災(zāi)前與災(zāi)后的影像數(shù)據(jù)分析對(duì)比的方式，提高煤礦環(huán)境地質(zhì)評(píng)估工作的水平。同時(shí)，遙感可實(shí)時(shí)收集目標(biāo)煤礦的信息，以災(zāi)情分布圖的形式呈現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害特征，從而為技術(shù)人員根據(jù)劃定的災(zāi)害危險(xiǎn)等級(jí)，做好災(zāi)害防治與應(yīng)急預(yù)案的兩手準(zhǔn)備提供了依據(jù)［5］。

2.2.2 煤礦資源的勘探

隨著遙感技術(shù)與衛(wèi)星分辨率的不斷提升，技術(shù)人員可利用遙感對(duì)目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、礦產(chǎn)信息及二者的相關(guān)性等方面作出判斷，以此提高煤礦資源勘探時(shí)的精度和可信度并獲取較為可靠的礦區(qū)地質(zhì)資料。

2.3 GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）在我國(guó)煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

2.3.1 煤礦環(huán)境地質(zhì)評(píng)估

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)可通過(guò)精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)定位，使技術(shù)人員在監(jiān)測(cè)煤礦環(huán)境地質(zhì)的實(shí)時(shí)變化的情況下，對(duì)煤礦環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行高質(zhì)量的評(píng)估，從而避免因信息不及時(shí)、不準(zhǔn)確所造成的地質(zhì)災(zāi)害的突發(fā)。并通過(guò)這種方式加深了人們對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害成因的認(rèn)識(shí)。

2.3.2 煤礦資源的勘探

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在目前的地質(zhì)勘探工作中是有十分有效的技術(shù)手段，可以在確保精度的前提下，向技術(shù)人員提供實(shí)時(shí)的地面點(diǎn)坐標(biāo)位置。以全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與傳統(tǒng)資源勘探技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行煤炭資源的探查，有助于提高煤礦資源勘探的效率，降低勘探過(guò)程中的資源浪費(fèi)，使煤炭行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“3S”技術(shù)不但對(duì)我國(guó)的煤炭生產(chǎn)與煤炭企業(yè)的發(fā)展起到十分重要的作用而且在其他方面也有著可發(fā)掘的潛力。因此，“3S”技術(shù)作為我國(guó)智慧礦山建設(shè)中不可或缺的一環(huán)，未來(lái)將會(huì)與煤礦智能化、煤礦物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的三大關(guān)鍵技術(shù)緊密結(jié)合，并會(huì)在其中發(fā)揮更為積極、有效的作用。因此，我們應(yīng)結(jié)合社會(huì)與企業(yè)需求，增加研究力度，推進(jìn)我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和社會(huì)的現(xiàn)代化建設(shè)。