三維礦井GIS項(xiàng)目可行性分析報(bào)告

1、精選目錄一、三維礦井的概念 21.1 空間關(guān)系三維 GIS 系統(tǒng) 31.2 場(chǎng)景生成三維實(shí)景建模 31.3 數(shù)據(jù)互通子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入 31.4 整理分析數(shù)據(jù)庫(kù)編程管理 31.5 區(qū)域表現(xiàn)場(chǎng)景漫游、空間轉(zhuǎn)換、控制生成 41.6 主動(dòng)預(yù)警預(yù)警區(qū)域即時(shí)跳入 4二、三維礦井的作用 42.1 強(qiáng)化管理 52.2 提高管理效率 52.3 安全保護(hù)神 52.4 減員 5三、經(jīng)濟(jì)角度分析三維礦井項(xiàng)目的可行性 6四、社會(huì)角度分析三維礦井項(xiàng)目的可行性 6五、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手角度分析三維礦井項(xiàng)目的可行性 7六、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù) 8可編輯精選三維礦井的概念三維礦井就是指在一套完整的三維礦井模型的框架上， 高度的集成了礦井安 全監(jiān)控

2、信息、人員定位信息、設(shè)備管理信息、井下交通信息、礦井儲(chǔ)量與煤層分 布信息、產(chǎn)量監(jiān)控信息、災(zāi)害預(yù)警信息、礦井綜合自動(dòng)化等；描述內(nèi)容涵蓋了礦 山中每一點(diǎn)的信息和屬性。按三維坐標(biāo)組織，存儲(chǔ)，并提供有效、方便和直觀的 檢索手段和表現(xiàn)方式。使相關(guān)人員可以快速、準(zhǔn)確、充分、完整地了解和使用與 礦山相關(guān)的各種信息。從這個(gè)意義上說，三維礦井就是一個(gè)在礦山范圍內(nèi)，以三 維坐標(biāo)信息及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)， 以物象信息為框架， 嵌入我們所有可獲得的子 系統(tǒng)信息而組成的立體結(jié)構(gòu)的信息網(wǎng)的總稱。因此，我們同樣可以從兩個(gè)層次上來理解數(shù)字化三維礦井。 一個(gè)層次是將數(shù) 字礦山中的固有信息（即與空間位置直接有關(guān)的相對(duì)固定的信息，如

3、地面地形 井下地質(zhì)、開采方案、已完成井下工程等）數(shù)字化，按三維坐標(biāo)組織起來一個(gè)數(shù) 字礦山， 全面、詳盡地刻畫礦山及礦體； 另一個(gè)層次是在此基礎(chǔ)上再嵌入所有相 關(guān)信息（即與空間位置間接有關(guān)的相對(duì)變動(dòng)的信息，如儲(chǔ)量管理、機(jī)電管理、人 員管理、生產(chǎn)管理、安全監(jiān)控、災(zāi)害預(yù)警等等）組成一個(gè)意義更加廣泛的多維的 數(shù)字礦山 - 煤礦生產(chǎn)調(diào)度指揮管理系統(tǒng)，即礦井生產(chǎn)管理者駕駛艙，以更好的 服務(wù)于礦山建設(shè)和安全生產(chǎn)管理。三維礦井以三維 GIS 系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以礦區(qū)地理及物象為框架、 以場(chǎng)景化漫游 為表現(xiàn)形式，通過對(duì)礦區(qū)各種生產(chǎn)系統(tǒng)信息的采集、分析、整理、分類、表現(xiàn)，可編輯精選使礦山生產(chǎn)管理由抽象變?yōu)榫唧w， 實(shí)現(xiàn)了

4、管理者身臨其境的管理方式。 系統(tǒng)數(shù)據(jù) 來源由辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、 通風(fēng)機(jī) 監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、 自燃火災(zāi)束管監(jiān)控系統(tǒng)、 鍋爐自動(dòng)控制與監(jiān)控 系統(tǒng)、井下移動(dòng)壓風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 移動(dòng)制氮站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 供水系統(tǒng)與井下主排泵 房監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動(dòng)通訊系統(tǒng)、 人員跟蹤定位與考勤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 地面生產(chǎn)集中 控制系統(tǒng)等組成，覆蓋了全礦井所有生產(chǎn)領(lǐng)域。1.1 空間關(guān)系三維 GIS 系統(tǒng)三維 GIS 系統(tǒng)的應(yīng)用是三維礦井與普通綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)區(qū)別的關(guān)鍵。 三 維礦井將三維GIS系統(tǒng)的引入，可直觀有效的表現(xiàn)出礦區(qū)位置、 采掘面動(dòng)態(tài)、煤 層分布、儲(chǔ)量構(gòu)成、水文地質(zhì)、地理

5、信息等內(nèi)在的空間關(guān)系，讓管理者首先處于 一個(gè)綜合的管理高度來審視自己的轄區(qū)。三維礦井首要解決的是GIS系統(tǒng)與三維 礦井的結(jié)合問題， 通過對(duì)底層數(shù)據(jù)模型的處理及對(duì)生成物理引擎的兼容， 從而實(shí) 現(xiàn)GIS與三維礦井的無(wú)縫結(jié)合。1.2 場(chǎng)景生成三維實(shí)景建模 這是大量的基礎(chǔ)工作，為了使場(chǎng)景更加細(xì)膩、真實(shí)，實(shí)景建模非常重要，通過專業(yè) 3DMAX 人員、 VRP 人員實(shí)地采集，渲染處理，形成真實(shí)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán) 境模型。1.3 數(shù)據(jù)互通子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入通過綜合自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)， 經(jīng)過各種數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換， 將全礦井所有生產(chǎn) 領(lǐng)域的系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入到三維礦井綜合自動(dòng)化管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。在此過程中， 協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)互通是

6、關(guān)鍵技術(shù)。1.4 整理分析數(shù)據(jù)庫(kù)編程管理可編輯精選數(shù)據(jù)接入后， 對(duì)數(shù)據(jù)的處理分三個(gè)過程。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于三 維場(chǎng)景中部分實(shí)時(shí)信息的調(diào)用；經(jīng)過階段時(shí)間積累的歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)， 用于單項(xiàng)趨勢(shì)分析和報(bào)表； 最后的過程也是最復(fù)雜的過程， 各種繁雜的數(shù)據(jù)需要 經(jīng)過整理后，按區(qū)域類別進(jìn)行劃分， 將同一區(qū)域內(nèi)， 不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合 或分離， 分析區(qū)域內(nèi)各種數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性， 建立災(zāi)害預(yù)警模型， 為安全預(yù)警提供最 可靠的依據(jù)。數(shù)據(jù)的整理分析是三維礦井的核心所在，也是一個(gè)長(zhǎng)期的工作， 真 正讓三維礦井為礦區(qū)安全生產(chǎn)服務(wù)，需要建設(shè)方、管理方、運(yùn)營(yíng)方等共同努力。1.5 區(qū)域表現(xiàn)場(chǎng)景漫游、空間轉(zhuǎn)換

7、、控制生成 界面形式是三維礦井與普通綜合自動(dòng)化平臺(tái)的直觀差別。 在三維界面越來越 受使用者青睞的時(shí)代， 三維礦井緊跟社會(huì)發(fā)展的形勢(shì)， 為工業(yè)領(lǐng)域的人性化設(shè)計(jì) 涂上了濃重的一筆。三維礦井以區(qū)域表現(xiàn)代替了傳統(tǒng)的平面流程固化的表現(xiàn)形 式，同時(shí)又保留了平面流程界面的系統(tǒng)性， 而如何在復(fù)雜場(chǎng)景中快速的互換， 是 三維界面研發(fā)的重點(diǎn)課題。1.6 主動(dòng)預(yù)警預(yù)警區(qū)域即時(shí)跳入預(yù)警信息的即時(shí)性是礦井安全預(yù)警的科研難題。 許多報(bào)警信息產(chǎn)生后， 對(duì)報(bào) 警信息的確認(rèn)往往要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間， 不同程度上延誤了處理事故的時(shí)機(jī)。 在三 維礦井中， 一旦產(chǎn)生預(yù)警信息， 系統(tǒng)界面會(huì)主動(dòng)跳至預(yù)警區(qū)域并即時(shí)顯示場(chǎng)景內(nèi) 的綜合信息，為管

8、理者提供第一手的現(xiàn)場(chǎng)情報(bào)。三維礦井的作用 在建設(shè)三維礦井后，把傳統(tǒng)意義上的礦山調(diào)度、電視監(jiān)控、人員管理、設(shè)備 管理、機(jī)電維修、生產(chǎn)管理、產(chǎn)量控制、安全管理有效的結(jié)合在一起，形成一個(gè) 控制平臺(tái)， 而且三維礦井有別于一般的自動(dòng)化平臺(tái)， 三維礦井將所有的信息都形可編輯精選象的直觀的整合到三維礦井模型當(dāng)中，搭建起一座真正意義上的數(shù)字礦山。2.1 強(qiáng)化管理通過管理者駕駛艙 -ERP/MES 管理軟件和專家分析系統(tǒng)， 在采集大量數(shù)據(jù) 的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析為管理者提供決策支持。三維場(chǎng)景的漫游模式可為領(lǐng)導(dǎo)層提供便捷的巡檢方式， 從各種繁雜冗長(zhǎng)的生 產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)表象中跳出來， 讓管理者始終處在一個(gè)戰(zhàn)略性的高度，

9、 為深入的礦井 生產(chǎn)管理提供了有效的途徑。2.2 提高管理效率加強(qiáng)溝通是管理效率提高的關(guān)鍵。 在現(xiàn)代化礦井建設(shè)中， 由于大量信息的生 成，如果缺乏信息暢通的有效途徑， 很容易導(dǎo)致信息孤島的產(chǎn)生。 三維礦井的區(qū) 域化管理為各系統(tǒng)間的溝通提供了可靠的平臺(tái)， 礦井生產(chǎn)管理不再是以系統(tǒng)為單 位各自為戰(zhàn)，領(lǐng)導(dǎo)者的感官也得到了無(wú)限的延伸。2.3 安全保護(hù)神綜合預(yù)警的產(chǎn)生來源于大量數(shù)據(jù)的縱向比對(duì)和橫向分析。 只有數(shù)據(jù)的積累而 不做分析管理的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是徒勞的。實(shí)時(shí)信息采集到上位時(shí)危害已經(jīng)產(chǎn) 生。我們需要一種途徑可以綜合考慮安全隱患。 當(dāng)預(yù)警信息產(chǎn)生時(shí)我們要第一時(shí) 間掌握現(xiàn)場(chǎng)情況。危害產(chǎn)生時(shí)我們需要的是最

10、佳的指揮策略和最直觀的逃生路 線。三維礦井的數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式和表現(xiàn)形式為我們提供了解決這些問題的有效途 徑，很好的利用這些途徑，可以找到了我們的安全保護(hù)神。2.4 減員減少人員下井是減少事故的最直接方式。 自動(dòng)化控制是減員最有效也可靠的 方式。而提高自動(dòng)化控制的管理水平可以為減員提供管理保障。 三維礦井的自動(dòng)可編輯精選化管理模式是目前世界最高水平的自動(dòng)化管理方式， 其有效成果已在歐美的發(fā)達(dá) 國(guó)家得到了應(yīng)證。三、經(jīng)濟(jì)角度分析三維礦井項(xiàng)目的可行性據(jù)了解，“十五”期間，國(guó)家將投資 7 68 億元，幫助煤礦實(shí)施五個(gè)方面的 共 149 個(gè)安全技術(shù)改造項(xiàng)目，其中申請(qǐng)國(guó)家財(cái)政債券或中央財(cái)政預(yù)算內(nèi)資金補(bǔ) 助 5

11、 .59 億元，企業(yè)自籌 2 09 億元。在項(xiàng)目安排上 ,2001 年優(yōu)先對(duì)黑龍江、山 西等 19 個(gè)省區(qū) 63 個(gè)國(guó)有重點(diǎn)煤礦的瓦斯、 煤塵災(zāi)害比較嚴(yán)重礦井的通風(fēng)系統(tǒng)、 瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、瓦斯抽放系統(tǒng)和礦山救護(hù)裝備， 實(shí)施技術(shù)改造， 當(dāng)務(wù)之急是改造 通風(fēng)系統(tǒng)，解決風(fēng)量不足的問題。通過上述數(shù)據(jù)可以看出國(guó)家、 各級(jí)地方政府在對(duì)煤礦安全生產(chǎn)上的投入力度 之大是歷史上卻無(wú)僅有的。那么煤炭安全市場(chǎng)近 8 億元的大單 ，足以說明這個(gè) 市場(chǎng)巨大誘惑。 但是，經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的煤礦安全建設(shè)的煤礦安全環(huán)境依然是嚴(yán)峻 的，礦難事故頻發(fā)的狀況并沒有改變。 煤礦安全的路在何方成了業(yè)界一直追尋和 探索的難題！四、社會(huì)角度分析

12、三維礦井項(xiàng)目的可行性根據(jù)政府的統(tǒng)計(jì)，僅在 2004 年 1 月至 11 月間，我國(guó)共有 5286 名煤礦工 人死于事故。我國(guó)從 2001 年到 2004 年10 月底共發(fā)生一次死亡 10 人以上的特 大煤礦事故 188 起，平均 4 到 7 天一起。 2003 年世界煤炭產(chǎn)量約 50 億噸，我 國(guó)煤炭產(chǎn)量為 16.7 億噸，約占全球的 35 ；全球煤礦事故死亡人 數(shù)約 8000 人，我國(guó)為 6434 人，占全球的近 80 ；我國(guó)的百萬(wàn)噸死亡率接近 4 ，是美國(guó)的 100 倍，南非的 30 倍（2003 年美國(guó)為 0.039 ，俄羅斯為 0.34 ，南非為 0.13） ?？删庉嬀x考慮到尚有不少

13、瞞報(bào)和謊報(bào)的情況， 實(shí)際死亡事故數(shù)和死亡人數(shù)要遠(yuǎn)大于這個(gè)官 方統(tǒng)計(jì)數(shù)。我國(guó)煤礦工人做出的貢獻(xiàn)和犧牲是顯著的、巨大的。中國(guó)， 這個(gè)堅(jiān)忍的民族一直 不乏制造世界奇跡的勞動(dòng)者。 但是用鮮血和生命換來經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)， 這樣的成果讓人 震撼，更讓人痛心。礦難是一個(gè)世界性的話題，卻在中國(guó)演變成“惡魔的夢(mèng)魘” ， 揮之不去。同樣的工作，迥然的結(jié)果，排除技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異，礦難更 像是人禍而非天災(zāi)。實(shí)際上， 礦難是我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)軌過程中， 由于存在體制上 的缺陷而帶來的一種陣痛。從家庭到各級(jí)地方政府，到國(guó)家， 礦難成了社會(huì)難以 面對(duì)的社會(huì)話題。五、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手角度分析三維礦井項(xiàng)目的可行性三維礦井以三維 GIS 系

14、統(tǒng)為基礎(chǔ)、以礦區(qū)地理及物象為框架、 以場(chǎng)景化漫游 為表現(xiàn)形式，通過對(duì)礦區(qū)各種生產(chǎn)系統(tǒng)信息的采集、分析、整理、分類、表現(xiàn)， 使礦山生產(chǎn)管理由抽象變?yōu)榫唧w， 實(shí)現(xiàn)了管理者身臨其境的管理方式。 系統(tǒng)數(shù)據(jù) 來源由辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、 通風(fēng)機(jī) 監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、 自燃火災(zāi)束管監(jiān)控系統(tǒng)、 鍋爐自動(dòng)控制與監(jiān)控 系統(tǒng)、井下移動(dòng)壓風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 移動(dòng)制氮站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 供水系統(tǒng)與井下主排泵 房監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動(dòng)通訊系統(tǒng)、 人員跟蹤定位與考勤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 地面生產(chǎn)集中 控制系統(tǒng)等組成，覆蓋了全礦井所有生產(chǎn)領(lǐng)域。三維 GIS 系統(tǒng)的應(yīng)用是三維礦井與普通綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)區(qū)別的關(guān)鍵。 三 維礦井將三維GIS系統(tǒng)的引入，可直觀有效的表現(xiàn)出礦區(qū)位置、 采掘面動(dòng)態(tài)、煤 層分布、儲(chǔ)量構(gòu)成、水文地質(zhì)、地理信息等內(nèi)在的空間關(guān)系，讓管理者首先處于可編輯精選一個(gè)綜合的管理高度來審視自己的轄區(qū)。 三維礦井首要解決的是 GIS 系統(tǒng)與三維 礦井的結(jié)合問題， 通過對(duì)底層數(shù)據(jù)模型的處理及對(duì)生成物理引擎的兼容， 從而實(shí) 現(xiàn) GIS 與三維礦井的無(wú)縫結(jié)合。從我們對(duì)三維礦井的理解來看，要構(gòu)建這樣的一個(gè)平臺(tái)需要： 1 、煤礦行業(yè) 知識(shí)； 2、煤礦自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)； 3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；