三維礦井GIS項目可行性分析報告

1、目 錄一、三維礦井的概念41.1 空間關(guān)系三維GIS系統(tǒng)51.2 場景生成三維實景建模51.3 數(shù)據(jù)互通子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入51.4 整理分析數(shù)據(jù)庫編程管理51.5 區(qū)域表現(xiàn)場景漫游、空間轉(zhuǎn)換、控制生成61.6 主動預(yù)警預(yù)警區(qū)域即時跳入6二、三維礦井的作用62.1強化管理62.2提高管理效率62.3安全保護(hù)神72.4減員7三、經(jīng)濟角度分析三維礦井項目的可行性7四、社會角度分析三維礦井項目的可行性8五、競爭對手角度分析三維礦井項目的可行性9六、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)10一、 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)控信息、人員定位信息、設(shè)備管理信息、井下交通信息、礦井

2、儲量與煤層分布信息、產(chǎn)量監(jiān)控信息、災(zāi)害預(yù)警信息、礦井綜合自動化等；描述內(nèi)容涵蓋了礦山中每一點的信息和屬性。按三維坐標(biāo)組織，存儲，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。從這個意義上說，三維礦井就是一個在礦山范圍內(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層次上來理解數(shù)字化三維礦井。一個層次是將數(shù)字礦山中的固有信息（即與空間位置直接有關(guān)的相對固定的信息，如地面地形,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

3、起來一個數(shù)字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山及礦體；另一個層次是在此基礎(chǔ)上再嵌入所有相關(guān)信息（即與空間位置間接有關(guān)的相對變動的信息，如儲量管理、機電管理、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、以場景化漫游為表現(xiàn)形式，通過對礦區(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)機監(jiān)控

4、系統(tǒng)、膠帶輸送機監(jiān)控系統(tǒng)、自燃火災(zāi)束管監(jiān)控系統(tǒng)、鍋爐自動控制與監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動壓風(fēng)機監(jiān)測系統(tǒng)、移動制氮站監(jiān)測系統(tǒng)、供水系統(tǒng)與井下主排泵房監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動通訊系統(tǒng)、人員跟蹤定位與考勤監(jiān)測系統(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化系統(tǒng)平臺區(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、采掘面動態(tài)、煤層分布、儲量構(gòu)成、水文地質(zhì)、地理信息等內(nèi)在的空間關(guān)系，讓管理者首先處于一個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，通過對底層數(shù)據(jù)模型的處理

5、及對生成物理引擎的兼容，從而實現(xiàn)GIS與三維礦井的無縫結(jié)合。1.2 場景生成三維實景建模這是大量的基礎(chǔ)工作，為了使場景更加細(xì)膩、真實，實景建模非常重要，通過專業(yè)3DMAX人員、VRP人員實地采集，渲染處理，形成真實復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境模型。1.3 數(shù)據(jù)互通子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入通過綜合自動化的網(wǎng)絡(luò)平臺，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化管理平臺的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。在此過程中，協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)互通是關(guān)鍵技術(shù)。1.4 整理分析數(shù)據(jù)庫編程管理數(shù)據(jù)接入后，對數(shù)據(jù)的處理分三個過程。實時數(shù)據(jù)進(jìn)入實時數(shù)據(jù)庫，用于三維場景中部分實時信息的調(diào)用；經(jīng)過階段時間積累的歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，用于

6、單項趨勢分析和報表；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，也是一個長期的工作，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、運營方等共同努力。1.5 區(qū)域表現(xiàn)場景漫游、空間轉(zhuǎn)換、控制生成界面形式是三維礦井與普通綜合自動化平臺的直觀差別。在三維界面越來越受使用者青睞的時代，三維礦井緊跟社會發(fā)展的形勢，為工業(yè)領(lǐng)域的人性化設(shè)計涂上了濃重的一筆。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

7、時又保留了平面流程界面的系統(tǒng)性，而如何在復(fù)雜場景中快速的互換，是三維界面研發(fā)的重點課題。1.6 主動預(yù)警預(yù)警區(qū)域即時跳入預(yù)警信息的即時性是礦井安全預(yù)警的科研難題。許多報警信息產(chǎn)生后，對報警信息的確認(rèn)往往要花費較長的時間，不同程度上延誤了處理事故的時機。在三維礦井中，一旦產(chǎn)生預(yù)警信息，系統(tǒng)界面會主動跳至預(yù)警區(qū)域并即時顯示場景內(nèi)的綜合信息，為管理者提供第一手的現(xiàn)場情報。二、 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，形成一個控制平臺，而且三維礦井有別于一般的自動化平臺，三維礦井將所有的信息都形象的直

8、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戰(zhàn)略性的高度，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，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

9、得到了無限的延伸。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化系統(tǒng)是徒勞的。實時信息采集到上位時危害已經(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)生時我們要第一時間掌握現(xiàn)場情況。危害產(chǎn)生時我們需要的是最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。自動化控制是減員最有效也可靠的方式。而提高自動化控制的管理水平可以為減員提供管理保障。三維礦井的自動化管理模式是目前世界最高水

10、平的自動化管理方式，其有效成果已在歐美的發(fā)達(dá)國家得到了應(yīng)證。三、 經(jīng)濟角度分析三維礦井項目的可行性據(jù)了解，“十五”期間，國家將投資768億元，幫助煤礦實施五個方面的共149個安全技術(shù)改造項目，其中申請國家財政債券或中央財政預(yù)算內(nèi)資金補助5 .59億元，企業(yè)自籌209億元。在項目安排上,2001年優(yōu)先對黑龍江、山西等19個省區(qū)63個國有重點煤礦的瓦斯、煤塵災(zāi)害比較嚴(yán)重礦井的通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、瓦斯抽放系統(tǒng)和礦山救護(hù)裝備，實施技術(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)可以看出國家、各級地方政府在對煤礦安全生產(chǎn)上的投入力度之大是歷史上卻無僅有的。那么煤炭安全市場近8億元的

11、大單 ，足以說明這個市場巨大誘惑。但是，經(jīng)過了長時間的煤礦安全建設(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、 社會角度分析三維礦井項目的可行性 根據(jù)政府的統(tǒng)計，僅在2004年1月至11月間，我國共有5286名煤礦工人死于事故。我國從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，我國為6434人，占全球的近80；我國的百萬噸死亡率接近4，是美國的100倍，南非的30倍

12、(2003年美國為0.039，俄羅斯為0.34，南非為0.13)?？紤]到尚有不少瞞報和謊報的情況，實際死亡事故數(shù)和死亡人數(shù)要遠(yuǎn)大于這個官方統(tǒng)計數(shù)。 我國煤礦工人做出的貢獻(xiàn)和犧牲是顯著的、巨大的。中國，這個堅忍的民族一直不乏制造世界奇跡的勞動者。但是用鮮血和生命換來經(jīng)濟增長，這樣的成果讓人震撼，更讓人痛心。礦難是一個世界性的話題，卻在中國演變成“惡魔的夢魘”，揮之不去。同樣的工作，迥然的結(jié)果，排除技術(shù)、經(jīng)濟發(fā)展水平的差異，礦難更像是人禍而非天災(zāi)。實際上，礦難是我國經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)軌過程中，由于存在體制上的缺陷而帶來的一種陣痛。從家庭到各級地方政府，到國家，礦難成了社會難以面對的社會話題。五、 競爭對手

13、角度分析三維礦井項目的可行性三維礦井以三維GIS系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以礦區(qū)地理及物象為框架、以場景化漫游為表現(xiàn)形式，通過對礦區(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)機監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶輸送機監(jiān)控系統(tǒng)、自燃火災(zāi)束管監(jiān)控系統(tǒng)、鍋爐自動控制與監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動壓風(fēng)機監(jiān)測系統(tǒng)、移動制氮站監(jiān)測系統(tǒng)、供水系統(tǒng)與井下主排泵房監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動通訊系統(tǒng)、人員跟蹤定位與考勤監(jiān)測系統(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化系統(tǒng)平臺區(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、采掘面動態(tài)、煤層分布、儲量構(gòu)成、水文地質(zhì)、地理信息等內(nèi)在的空間關(guān)系，讓管理者首先處于一個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，通過對底層數(shù)據(jù)模型的處理及對生成物理引擎的兼容，從而實現(xiàn)GIS與三維礦井的無縫結(jié)合。從我們對三維礦井的理解來看，要構(gòu)建這樣的一個平臺需要：1、煤礦行業(yè)知識；2、煤礦自動化監(jiān)測的經(jīng)驗和技術(shù)；3、虛擬現(xiàn)實技術(shù)；4、