煤礦行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型智慧礦山技術(shù)方案技術(shù)方案

煤礦行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型智慧礦山投標(biāo)方案（技術(shù)方案）投標(biāo)方案投標(biāo)人名稱：****有限責(zé)任公司地址：****號二樓聯(lián)系人：****投標(biāo)日期：****報告說明聲明：本文內(nèi)容信息來源于公開渠道，對文中內(nèi)容的準(zhǔn)確性、完整性、及時性或可靠性不作任何保證。本文內(nèi)容僅供參考與學(xué)習(xí)交流使用，不構(gòu)成相關(guān)領(lǐng)域的建議和依據(jù). 1 11.2當(dāng)前國內(nèi)外煤礦行業(yè)信息化現(xiàn)狀 1 4 9 9 1.3.3數(shù)字化礦山定義 2 2 2 231.5.4數(shù)字化礦山建設(shè)指導(dǎo)思想 241.5.5數(shù)字化礦山建設(shè)原則 25第二章數(shù)字化礦山建設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù)與范圍 272.1數(shù)字化礦山建設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù) 313.1數(shù)字化礦山系統(tǒng)架構(gòu) 3.1.1數(shù)字化礦山統(tǒng)一的平臺或系統(tǒng)規(guī)劃 3.2系統(tǒng)建設(shè)的理論支撐和模型研究 3.2.2灰色地理信息系統(tǒng)的相關(guān)概念 3.2.4灰色地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 43.3高精度透明化三維動態(tài)地質(zhì)模型和巷道建模 3.3.1礦井三維地質(zhì)模型的自動構(gòu)建 3.3.3高精度透明化三維地質(zhì)模型的動態(tài)生成 3.4面向多部門管理與信息共享應(yīng)用的管理模型 70 —2—3.5.1煤礦重大危險源分級體系 3.5.2評價指標(biāo)體系構(gòu)建的原則 3.5.3評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu) 3.5.4評價指標(biāo)體系 3.5.5瓦斯、水害評價方法研究 3.6煤礦重大危險源預(yù)警模型 3.6.2其他數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用 4.1XX煤礦數(shù)據(jù)傳輸平臺 4.1.2工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)(綜合自動化網(wǎng)絡(luò)) 4.1.4服務(wù)器和磁盤陣列 4.1.5網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng) 4.1.6網(wǎng)絡(luò)行為管理系統(tǒng) 4.1.7工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)主干光纜 4.2XX煤礦數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 4.2.1傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.2.2傳輸系統(tǒng)功能特點(diǎn) 4.2.3各監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)的融合 4.3XX煤礦數(shù)據(jù)倉庫、模型及軟件平臺的集成開發(fā) 4.3.1礦山數(shù)據(jù)倉庫 4.3.2軟件平臺的總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 4.4.2關(guān)鍵技術(shù) 4.5三維可視化平臺的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā) 4.5.1開發(fā)內(nèi)容 4.6.1功能設(shè)計(jì) 4.6.2軟件平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1綜合自動化監(jiān)控平臺 5.2組態(tài)軟件 5.3綜合自動化子系統(tǒng)的建設(shè)和接入 5.3.3井下排水監(jiān)控子系統(tǒng)(接入) 5.3.4礦井通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.5礦井壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 5.3.7生活水、污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.8水源井水處理系統(tǒng)(接入) 5.3.9鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.10主副井提升監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.112#副立井監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.12電力監(jiān)控系統(tǒng) 5.3.13瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng) 5.3.14洗煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)(接入) 5.3.15鋼絲繩在線檢測系統(tǒng) 5.3.16礦井產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng) 5.3.17機(jī)車信集閉系統(tǒng) 5.3.18綜掘工作面監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 2055.3.19其他子系統(tǒng)接入 5.3.20集團(tuán)公司和XX礦系統(tǒng)平臺 2085.4礦井通訊系統(tǒng)建設(shè) 5.4.2礦井無線通訊系統(tǒng)(wifi方案) 5.4.3礦井無線通訊系統(tǒng)(3G方案) 215.4.4礦井信息引導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng) 2305.4.5礦井IP廣播系統(tǒng) 2315.5礦井輔助系統(tǒng)建設(shè) 2345.5.2大屏幕顯示系統(tǒng) 5.5.3煤礦安全生產(chǎn)三維仿真培訓(xùn)與地質(zhì)構(gòu)造透明化3D環(huán)幕顯示系統(tǒng) 235 245 2465.5.6瓦檢員巡更系統(tǒng) 第六章安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng) 248 248 6.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 248 2516.2安全監(jiān)測子系統(tǒng) 6.2.3系統(tǒng)功能 2546.2.4系統(tǒng)接入 6.3井下人員定位管理系統(tǒng) 6.3.3系統(tǒng)功能 260 6.4無軌膠輪車調(diào)度管理系統(tǒng) 2676.4.3系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)及功能 268 272 2726.5.3系統(tǒng)組成與工作原理 6.5.4數(shù)據(jù)接入方式及格式要求 275 6.6.1監(jiān)測、分析內(nèi)容 2766.6.3系統(tǒng)接入 6.7束管監(jiān)測子系統(tǒng) 2776.7.1系統(tǒng)概述 6.7.2系統(tǒng)組成與特點(diǎn) 277 278 第七章數(shù)字化礦山軟件平臺及應(yīng)用系統(tǒng) 7.1.1地測空間管理信息系統(tǒng) 2807.1.2防治水管理信息系統(tǒng) 2907.1.3地質(zhì)保障數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 291 2917.1.5采礦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) 7.1.6礦井供電、固定與運(yùn)輸設(shè)備選型設(shè)計(jì)系統(tǒng) 7.1.7調(diào)度指揮系統(tǒng) 3277.1.9質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng) 7.1.10煤質(zhì)、運(yùn)銷管理信息系統(tǒng) 7.1.11基于Web生產(chǎn)技術(shù)管理信息系統(tǒng) 7.2.1安全管理信息系統(tǒng) 7.2.2安全生產(chǎn)綜合管理信息系統(tǒng) 7.2.4礦井應(yīng)急救援管理系統(tǒng) 7.2.5礦井安全閉環(huán)管理系統(tǒng) 7.3.1水害識別、預(yù)測、預(yù)警系統(tǒng) 7.3.2通防危險源識別、預(yù)測、預(yù)警系統(tǒng) 4117.3.3頂板危險源識別、預(yù)測、預(yù)警系統(tǒng) 443 46 7.4.2總體方案架構(gòu) 4477.4.3技術(shù)設(shè)計(jì)方案 449第八章煤礦三維綜合管理系統(tǒng) 4538.1地質(zhì)模型、巷道模型和機(jī)電設(shè)備模型等的建立及可視化 8.1.1地層與斷層建模與三維可視化 4538.1.2巷道幾何建模及可視化 4558.1.3鉆孔自動建模及可視化 456 4568.1.5機(jī)電設(shè)備的建模與三維可視化 8.1.6煤礦管網(wǎng)的建模與三維可視化 4618.2三維編輯平臺 4638.2.1三維自動建模功能 4638.2.2第三方模型導(dǎo)入 463 464 4648.2.5圖層控制 464 4658.2.7對象編輯 4658.3三維管理一體化平臺 4658.3.1三維漫游 4688.3.2視頻和圖片輸出 4738.3.3坐標(biāo)、距離和面積量測 473 4738.3.5通風(fēng)線路、避災(zāi)線路等模擬 4748.3.6三維剖切 4758.3.7井上下環(huán)境監(jiān)測信息實(shí)時顯示 4768.3.8井下設(shè)備綜合自動化信息查詢與顯示 4808.3.10危險源三維預(yù)警 4828.4網(wǎng)絡(luò)三維管理平臺(系統(tǒng)) 4848.4.1三維綜合管理平臺 4848.4.2三維管理平臺 4848.4.3監(jiān)測監(jiān)控與應(yīng)急救援 485第九章項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃 第十章項(xiàng)目培訓(xùn)計(jì)劃 10.1項(xiàng)目培訓(xùn)目的 10.3項(xiàng)目培訓(xùn)計(jì)劃 493 10.4.2技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容 1第一章項(xiàng)目概述1.1項(xiàng)目背景和意義團(tuán)，也已經(jīng)形成管理或生產(chǎn)的四級架構(gòu)(生產(chǎn)礦井、分公司、集團(tuán)公司、國家行政管理部門),但其管理模式和方法較為落后，沒有形大量的信息化建設(shè)成果(硬件、軟件)在煤礦安全生產(chǎn)過程中也沒自上世紀(jì)80年代初以來，隨著計(jì)算機(jī)，特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)21.已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的研發(fā)和實(shí)用化國外礦山軟件研究和開發(fā)機(jī)構(gòu)大多沒有基于其他成熟應(yīng)用軟件(1)滿足礦山開采需求的三維可視化平臺的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)(2)研究并開發(fā)了系列化的二維、三維核心數(shù)據(jù)處理方法，如(4)礦床構(gòu)模技術(shù)水平伴隨著信息及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而不斷地向?qū)訝畹V體的網(wǎng)格模型和基于礦床平面圖和剖面圖上地質(zhì)信息的斷(5)全自動或交互式的快速地下采礦工程設(shè)計(jì)技術(shù)，如參數(shù)化設(shè)計(jì)核心技術(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以通過設(shè)計(jì)參數(shù)驅(qū)動(或圖元驅(qū)動)方(6)諸如美國科羅拉多礦業(yè)大學(xué)的AlexandraM.Newman,Mark(7)利用三維可視化、多目標(biāo)決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對編制生(8)報表或臺帳表頭或結(jié)構(gòu)的自定義技術(shù)。2.已經(jīng)形成了礦山專用軟件開發(fā)隊(duì)伍和研究機(jī)構(gòu)3些軟件并非由其他通用軟件平臺(如AutoCAD、Arc/Info)二次開發(fā)“Grounteeknik2000”戰(zhàn)略計(jì)劃。4(3)對3S技術(shù)的集成應(yīng)用研究較少，而且物聯(lián)網(wǎng)、決策支持等(4)雖然國外著名礦業(yè)軟件公司(Surpac,Datamine,Micromine等)在中國成立了辦事處或代理機(jī)構(gòu)，但除了在我國露天煤礦有少量上世紀(jì)80年代，煤礦信息化的研究主要集中在利用DBASE數(shù)據(jù)上世紀(jì)90年代后，由于計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的進(jìn)一步引進(jìn)和發(fā)展，工程有關(guān)的簡單圖形。但直到上世紀(jì)90年代中后期，由于對空間信主要有從底層研究開發(fā)的煤礦地測專業(yè)制圖系統(tǒng)和基于MapInfo或5此外，從上世紀(jì)80年代初開始，原煤炭工業(yè)部、各礦業(yè)集團(tuán)、的問題如下(見圖1-1)。1.對信息化的投入有限，理論研究落后這里包括資金和人才的投入。煤礦信息化已經(jīng)走過了近30年的6問題1問題1對信息化的投入有限，理論研究落后。問題2數(shù)據(jù)處理的核心技術(shù)沒有全面的突破。問題3專業(yè)分得太細(xì)，沒有從本質(zhì)上進(jìn)行多學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)和應(yīng)用。問題4問題5問題6缺乏與信息化相適應(yīng)的企業(yè)管理制度.問題7對重大危險源的分類模糊。問題8沒有建立多專業(yè)、多學(xué)科集成的重大危險源檢測、識別和預(yù)警模型。問題9各檢測、監(jiān)測系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理平臺相對獨(dú)立，信息不能共享。問題10傳感器的精度低、使用壽命短。傳感網(wǎng)建設(shè)和技術(shù)攻關(guān)滯后，數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的實(shí)時在線功能弱。圖1-1煤礦信息化存在的問題787.對重大危險源的分類模糊我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB18218-2000對重大危險源的概念定義為：長期或者超過臨界量的單元(包括場所和設(shè)施)。掘，主要是基于閾值的報警(如瓦斯)。9.各檢測、監(jiān)測系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理平臺相對獨(dú)立，信息不能共享大多數(shù)礦井仍以專業(yè)為界線(監(jiān)測監(jiān)控、地測、通風(fēng)、運(yùn)輸、機(jī)電、調(diào)度、采礦等)分別研究、開發(fā)、配置軟硬件系統(tǒng)，沒有統(tǒng)一的信息生產(chǎn)事故的分析和預(yù)警必須對不同專業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析才能得10.缺乏集成的三維動態(tài)數(shù)據(jù)處理平臺9數(shù)字礦山數(shù)字礦山智能礦山綜合自動化單系統(tǒng)自動化時通過科學(xué)合理的管理制度和流程加以應(yīng)用才是真正意義上有血有(1)具備可靠和全面的傳感和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(2)具備可編程的控制系統(tǒng)。(3)具有遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控功能。(4)單系統(tǒng)根據(jù)條件可以進(jìn)行系統(tǒng)自動化運(yùn)行。2.綜合自動化階段關(guān)鍵特征(1)具備高速網(wǎng)絡(luò)通道。(2)實(shí)現(xiàn)各自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合。(3)具備一定的數(shù)據(jù)挖掘能力。(4)具備可建模的聯(lián)動控制策略。3.數(shù)字化礦山階段關(guān)鍵特征(1)綜合自動化、管理信息化、空間數(shù)字化三化數(shù)據(jù)融合；(2)在多維空間礦山實(shí)體的基礎(chǔ)上動態(tài)嵌入與礦山安全、生經(jīng)營相關(guān)的所有信息如環(huán)境參數(shù)、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、人員、產(chǎn)量、(3)具備基于GIS的二維、三維或多維展示平臺。(1)在數(shù)字化礦山的基礎(chǔ)上，運(yùn)用人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技數(shù)字化礦山由數(shù)字地球的定義延伸而來，即在礦山范圍內(nèi)以三維坐標(biāo)信息及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)組成信息框架，并在該框架內(nèi)嵌入1.4XX煤礦概況及數(shù)字化礦山調(diào)研現(xiàn)狀1.礦井概況(1)交通位置(2)自然地理(4)煤層及煤質(zhì)根據(jù)對XX煤礦數(shù)字化礦山綜合自動化、信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)2、表1-3、表1-4。理平臺數(shù)據(jù)庫問題接口控制問題1綜采面監(jiān)控子系統(tǒng)未建設(shè)2主煤流運(yùn)輸集控子系統(tǒng)統(tǒng)目前井下只有中央大巷一條皮帶，皮帶設(shè)備已招標(biāo)，但設(shè)備還沒就位?？刂葡到y(tǒng)未招標(biāo)。3掘進(jìn)面監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)4井下排水監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)為ZP-31水裝置。觸摸屏。長沙昌佳主排水控制系統(tǒng)已經(jīng)招標(biāo)，但系統(tǒng)目前還未建設(shè)。接入子系統(tǒng)名稱接口接口協(xié)監(jiān)測or主要監(jiān)測與控制量組態(tài)軟接入廠使用情況存在其接口控制問題議控制件商問題他5井下供電監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)接口20臺低開。開關(guān)控制，綜保參數(shù)監(jiān)測。接入廠商：淮南萬泰。綜保：上海山源。井下供電監(jiān)控系統(tǒng)已招標(biāo)。但未建設(shè)。6通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)入口振動、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、靜壓、全壓、風(fēng)速、風(fēng)門開度、電源等狀態(tài)和參數(shù)。通風(fēng)控制系統(tǒng)已建成。正在使用。7壓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)格索蘭。8地面供電監(jiān)控子系統(tǒng)入系統(tǒng)未招標(biāo)9主副井提升監(jiān)控子系統(tǒng)入主控提升為S7-400?？刂票Ｗo(hù)為S7-主站完成整個電控系統(tǒng)的信號處理，數(shù)據(jù)計(jì)算，通訊控制，系統(tǒng)管理，系統(tǒng)操作，系統(tǒng)保護(hù)等，實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)的各種工藝西安利提升控制系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)完成，未驗(yàn)收。接口控制問題保護(hù)。輔控對影響提升機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵信號(如速度、容卷等等)均采用多重保護(hù)。副立風(fēng)井監(jiān)控子系統(tǒng)入接入廠商：西安榮和。電統(tǒng)：西馬格系統(tǒng)已建成，正在使用接入子系統(tǒng)名稱接口接口協(xié)議監(jiān)測or控制主要監(jiān)測與控制量組態(tài)軟件接入廠商使用情況存在問題其他監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)江蘇宜潔系統(tǒng)設(shè)備已招標(biāo)，制系統(tǒng)未招標(biāo)。井下水處理系統(tǒng)設(shè)上海富大水源井水處理子系統(tǒng)入無接口江蘇宜潔水源井水處理控制系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)接口控制問題鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)入利時量、總水流量、煤量、電量等參數(shù)的監(jiān)測。西安耐博鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)完成，正在使用設(shè)為洗煤廠設(shè)備已招標(biāo)，但設(shè)備未完全到位，控制系統(tǒng)未招標(biāo)。鋼絲繩在線監(jiān)測未接入射陽縣無損檢測研究所鋼絲繩在線監(jiān)測系統(tǒng)已建成，正在使用。防火灌漿站系統(tǒng)未接入控制系統(tǒng)為無系統(tǒng)煤倉料位系統(tǒng)無系統(tǒng)工業(yè)電視監(jiān)控系未建工業(yè)電視系統(tǒng)未接口控制問題統(tǒng)設(shè)招標(biāo)。調(diào)度通訊系統(tǒng)未建設(shè)調(diào)度系統(tǒng)：上海山源。建設(shè)廠商：西安盛調(diào)度通訊系統(tǒng)已招標(biāo)，未建設(shè)。主要監(jiān)測與系統(tǒng)型存在問1安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)未接入重慶院2人員定位系統(tǒng)無系統(tǒng)3井下緊急避險系統(tǒng)無系統(tǒng)4井下壓風(fēng)施救系統(tǒng)無系統(tǒng)5井下供水施救系統(tǒng)無系統(tǒng)7無線通訊系統(tǒng)無系統(tǒng)8束管監(jiān)測系統(tǒng)未招標(biāo)主要監(jiān)測與系統(tǒng)型存在問9礦壓監(jiān)測系統(tǒng)地面水文監(jiān)測系統(tǒng)井下水文監(jiān)測系統(tǒng)瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)未接入軟件接入子系統(tǒng)名接口廠商關(guān)聯(lián)系1辦公管理系統(tǒng)(OA)2運(yùn)銷系統(tǒng)3財務(wù)管理系統(tǒng)4人力資源管理系統(tǒng)5物資管理系統(tǒng)6安全隱患管理系統(tǒng)7煤礦專業(yè)GIS平臺軟件接入子系統(tǒng)名稱是否建設(shè)接口接口協(xié)議主要功能廠商關(guān)聯(lián)系統(tǒng)使用情況存在問題軟件接入子系統(tǒng)名接口廠商關(guān)聯(lián)系8地測空間管理信息系統(tǒng)龍軟9通風(fēng)安全管理信息系統(tǒng)礦井供電、固定與運(yùn)輸設(shè)備選型設(shè)計(jì)系統(tǒng)安全生產(chǎn)技術(shù)綜合管理信息系統(tǒng)煤礦三維可視化系統(tǒng)信息系統(tǒng)礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)信息系統(tǒng)技術(shù)資料數(shù)字檔案數(shù)字化礦山工程建設(shè)是以礦山采掘系統(tǒng)的完整過程和具體需求一個層次是將“數(shù)字化礦山”中的固有信息(即與空間位置直接生產(chǎn)、技術(shù)、營銷等)組成一個意義更加廣泛的、多維的“數(shù)字化礦2.加強(qiáng)井下感知物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)(2)生產(chǎn)系統(tǒng)由自動化向智能化發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)少人(無人化)(4)綜合管理數(shù)據(jù)輸入發(fā)展為全部數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成。(5)由監(jiān)測監(jiān)控功能向輔助分析管理功能發(fā)展。(6)調(diào)度監(jiān)控由菜單式提取升級為區(qū)域立體展示，由故障(事故)被動跟蹤向主動報警提示發(fā)展。(7)礦井各系統(tǒng)由二維模擬發(fā)展為虛擬礦井三維綜合管理系統(tǒng)根據(jù)黨的十七屆五中全會精神和“十二五”發(fā)展規(guī)劃的要求，1.技術(shù)領(lǐng)先2.管理現(xiàn)代3.環(huán)保低碳4.和諧一流1.業(yè)務(wù)驅(qū)動，標(biāo)準(zhǔn)先行原則2.實(shí)用性原則3.先進(jìn)性原則水平，在5至10年內(nèi)不落后或不被淘汰。先進(jìn)性不僅反映對提高礦4.成熟性原則5.整體性原則6.全面覆蓋、高效精細(xì)原則7.可擴(kuò)展性原則8.分步實(shí)施原則9.安全性原則系統(tǒng)應(yīng)該能提供網(wǎng)絡(luò)層上的安全手段防止非控制網(wǎng)授權(quán)用戶訪令下發(fā)準(zhǔn)確到達(dá)。同時必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)數(shù)據(jù)全公司全方位共享?！瘛队?jì)算機(jī)軟件可靠性和維護(hù)性管理》●《計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量保證計(jì)劃規(guī)范》●國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)●國際電工委員會(IEC)2.從系統(tǒng)建設(shè)的角度●電力監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)?！衩簩幼匀?束管)監(jiān)測子系統(tǒng)。第三章數(shù)字化礦山架構(gòu)及建設(shè)模型3.1數(shù)字化礦山系統(tǒng)架構(gòu)集團(tuán)數(shù)字化礦山的系統(tǒng)架構(gòu)參見圖3-1所示。統(tǒng)一統(tǒng)一的一維6三統(tǒng)統(tǒng)的其它數(shù)據(jù)倉其它數(shù)據(jù)倉庫維管理及組態(tài)軟件平臺分元數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)庫教企業(yè)網(wǎng)千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行層據(jù)的管理，采用統(tǒng)一的GIS、三維可視化或虛擬礦井平臺；對綜合自2.統(tǒng)一的管理平臺3.統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸除了瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)外(目前國家規(guī)定必須是專網(wǎng)),井上下企業(yè)4、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫(1)安全生產(chǎn)運(yùn)營管理平臺(2)安全生產(chǎn)執(zhí)行控制平臺(1)安全生產(chǎn)井上下動態(tài)實(shí)時在線信息的采集。這里主要包括自動化系統(tǒng)(如綜采工作面控制系統(tǒng)、膠帶機(jī)集控系統(tǒng)等)、其他生產(chǎn)指揮信息采集系統(tǒng)(井下工業(yè)電視系統(tǒng)等)。(2)生產(chǎn)技術(shù)和運(yùn)營管理數(shù)據(jù)的采集。這里主要包括非實(shí)時的(3)執(zhí)行控制層或管理決策層信息。通過管理決策層的分析、處理，其結(jié)果通過控制層、傳輸層達(dá)到執(zhí)行層，完成對設(shè)備的控制、2.數(shù)據(jù)傳輸層3.數(shù)據(jù)存儲層策支持模型庫)的組織和管理；完成在線檢測、綜合自動化、生產(chǎn)技4.系統(tǒng)控制層(1)原煤生產(chǎn)分控中心。實(shí)現(xiàn)對原煤系統(tǒng)，包括采掘工作面系(2)電力系統(tǒng)分控中心。實(shí)現(xiàn)對地面變電所、副井變電所，井(3)機(jī)電分控中心。實(shí)現(xiàn)對井下主排水、礦井水處理、生活污6.表現(xiàn)層局部或全部重構(gòu)。我們提出灰色地理信息系統(tǒng)(GrayGeographicInformationSystem,簡稱GGIS)的概念。GGIS能夠分析和處理灰目前國內(nèi)外廣泛使用的地理信息系統(tǒng)都可劃分為白色或者是接近白(1)黑色系統(tǒng)：無任何信息已知，只是一些推斷和預(yù)測(見圖3-2(a))。由于邊界的顏色是黑色的，所以，無法獲取邊界內(nèi)得到滿足應(yīng)用要求的所有信息(圖3-2(d))。間對象的地理信息系統(tǒng)的理論和技術(shù)方法。由于礦山地質(zhì)體或礦體(如煤層)數(shù)據(jù)具有如下幾方面的特點(diǎn)，因而，傳統(tǒng)GIS難以在地質(zhì)(1)除非發(fā)生大的構(gòu)造運(yùn)動或其它地質(zhì)事件，我們可以認(rèn)為在對礦體勘測和開采這個有限的時間段內(nèi)其空間形態(tài)等參數(shù)是不會發(fā)(2)鉆孔、野外地質(zhì)調(diào)查、地面采礦工程、井下的掘進(jìn)巷道和通過這些有限工程獲取的數(shù)據(jù)反映出的地質(zhì)體并不能反映三維空間(3)隨著地質(zhì)或采礦工作的不斷深入，與地質(zhì)體有關(guān)的控制數(shù)據(jù)(如鉆孔或物探數(shù)據(jù))不斷增加，即對地質(zhì)體的控制越來越精確，(4)在任一時刻，只有對諸如鉆孔、掘進(jìn)巷道等新老數(shù)據(jù)進(jìn)行(5)只有完全揭露地質(zhì)體(如露天開采中剝離蓋層，地下開采中的完全回采),人們才能獲取地質(zhì)體的所有真實(shí)數(shù)據(jù)，此時，相應(yīng)管理信息系統(tǒng)是一個灰色的系統(tǒng)，即為灰色地理信息系統(tǒng)(GreyGeographicalInforma圖3-3(a)中隨著勘探工作的深入其煤層圖形發(fā)生了變化，或圖3-3(b)中完全是由于人認(rèn)知的變化產(chǎn)生的煤層圖形發(fā)生的變化。當(dāng)然，灰色地理信息系統(tǒng)也可以處理與白色地理信息系統(tǒng)相關(guān)的空間對象，白色地理信息系統(tǒng)只是灰色地理信息系統(tǒng)的一個特例，白色數(shù)據(jù)是灰色數(shù)據(jù)的一種狀態(tài)(灰色數(shù)據(jù)已經(jīng)白化，成為真實(shí)數(shù)據(jù))。圖3-3煤層變化示意圖3.2.3灰色地理信息系統(tǒng)的定義及特征灰色地理信息系統(tǒng)的定義：指現(xiàn)實(shí)世界中相關(guān)控制數(shù)據(jù)已知或滿足應(yīng)用需求，以及那些真實(shí)存在而且其空間形態(tài)等參數(shù)不會發(fā)生變化，但由于控制數(shù)據(jù)或認(rèn)知的缺陷造成并不完全已知的各類空間實(shí)體的空間數(shù)據(jù)以及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性，在計(jì)算機(jī)軟件和硬件的和應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。GGIS數(shù)據(jù)處理的前提是在某一認(rèn)知狀態(tài)下控制部分空間對象的數(shù)據(jù)的精確度存在問題，它的最大特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)處理過程具有“去偽存真”的功能，不僅點(diǎn)、線、面、體之間在不同認(rèn)知狀態(tài)具有內(nèi)在的聯(lián)系，而且隨著數(shù)據(jù)的增加或認(rèn)知狀態(tài)的變化，相關(guān)空間實(shí)體對象的表現(xiàn)形式，如圖形將更加精確，它們與真實(shí)地質(zhì)數(shù)據(jù)和其它特征數(shù)據(jù)之間具有自適應(yīng)的特征。所以，灰色地理信息系統(tǒng)帶有一般控制系統(tǒng)自適應(yīng)和動態(tài)修正的特征(見圖3-4),這也是灰色地理信息系統(tǒng)與白色或傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)最大的區(qū)別。動態(tài)修改模型最新生產(chǎn)信息根據(jù)煤礦空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及二維灰色地理信息系統(tǒng)(Two-三維灰色地理信息系統(tǒng)(Three-dimensionalGrayGeographic(1)它們能夠精確地(相對的)表達(dá)煤礦空間實(shí)體中普遍存在1.一個規(guī)定 2.兩個概念標(biāo)識。見圖3-6(b)。圖3-7給出了全要素的結(jié)構(gòu)化TIN與2D-GGIS一體化的數(shù)據(jù)模型。從圖3-6中可以看出，模型將空間數(shù)據(jù)類型抽象為點(diǎn)狀目標(biāo)、線“特殊點(diǎn)”也可以表達(dá)那些完全孤立的點(diǎn)，如注記分隔線的端點(diǎn)?！耙话憔€段”指那些無需建立拓?fù)潢P(guān)系的線狀圖形目標(biāo)，如勘探線、不部分部分角形頂點(diǎn)重新生成不面狀目標(biāo)入三角形邊部分也是通過這種關(guān)系實(shí)現(xiàn)一體化的。由于TIN是以2D-GGIS系統(tǒng)的矢量(1)繼承了TIN與2D-GGIS系統(tǒng)的動態(tài)修改和自適應(yīng)功能。點(diǎn)狀目標(biāo)線狀目標(biāo)點(diǎn)狀目標(biāo)線狀目標(biāo)面狀目標(biāo)體狀目標(biāo)順序弧相鄰三棱柱體GGIS是技術(shù)系統(tǒng)，是研究者用來分析和解決實(shí)際地學(xué)問題的工具。與傳統(tǒng)GGIS類似的，GGIS的功能可劃分為：數(shù)據(jù)采維技術(shù)和數(shù)據(jù)管理等功能上都具有自身的特點(diǎn)。如圖3-10所示。圖3-10灰色地理信息系統(tǒng)的功能特點(diǎn)示意圖1.原始數(shù)據(jù)自動生成圖形相應(yīng)的圖形變化較小。而對于GGIS來說，隨著時間推進(jìn)，原始數(shù)據(jù)面圖繪制工作能夠很快完成。參見圖3-11。圖3-11勘探線剖面圖的自動生成2.圖形數(shù)據(jù)的動態(tài)修改生成TIN,并重新生成局部區(qū)域的等值線；根據(jù)平剖對應(yīng)，剖面圖上3.復(fù)雜拓?fù)潢P(guān)系自動生成交。圖3-12給出了系統(tǒng)建立的巷道立體圖。該(3)儲量計(jì)算和資源評價專業(yè)GIS,不僅在地質(zhì)勘探、煤礦開采行業(yè)發(fā)揮了重要的作用，而且在未來能夠推廣應(yīng)用到金屬礦山、油氣勘探、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、(1)研究對象帶有灰色特征信息，即信息部分已知部分未知。(2)研究對象是小樣本數(shù)據(jù)。(3)研究方法強(qiáng)調(diào)信息優(yōu)化，新信息不斷加入使得研究對象越(1)通過物探技術(shù)得到的高分辨率數(shù)據(jù)。(2)通過對數(shù)據(jù)的處理和推斷，建立由較小或很小基本地質(zhì)單(3)根據(jù)最新獲取的生產(chǎn)數(shù)據(jù)快速對已有模型進(jìn)行動態(tài)修正，將為TIN的自動生成奠定基礎(chǔ)。平面上的構(gòu)型較為簡單，邊界形狀較為規(guī)則(以凸形為主)。圖3-13代表了建立礦山TIN時可能遇到的所有情況，其中包括正斷層(F9)、逆斷層(F8)、正斷層與正斷層的切割(F5與F6),正圖3-13復(fù)雜地質(zhì)體邊界形態(tài)示意圖ARTPN的自動生成算法以自動生成TIN模型的算法為基礎(chǔ)，結(jié)合下面介紹的兩條主要準(zhǔn)則，就可以構(gòu)造出ARTPN。準(zhǔn)則1:假設(shè)研究區(qū)域地質(zhì)實(shí)體的層面數(shù)(包括地層面、斷層面等)為mm,參與任一地層TIN自動生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為所有地質(zhì)實(shí)體實(shí)際控制點(diǎn)數(shù)的并集，即，聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)TOTAL為：準(zhǔn)則2:對于任一地質(zhì)實(shí)體層面STRA(ii)(ii=1,2,.,mm),參與其TIN生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)只是那些位于地質(zhì)體邊界內(nèi)(包括邊界)的TOTAL中的數(shù)據(jù)點(diǎn)。以圖3-14說明即為：斷層面HIJK位于地層1、2之間，參與聯(lián)網(wǎng)的自動生成數(shù)據(jù)并集的TIN后，再分別對不同地層同一平面投影三角形頂點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行處理(包括對已知點(diǎn)的賦值和未知點(diǎn)的插值),就可以生成具有三維空間特征的ARTPN。如果空間變量(如瓦斯含量、煤質(zhì)等)在兩個地層面之間發(fā)生變化，即一個地層不是單一屬性的。這樣，就必須對表達(dá)該層的ARTP體元進(jìn)行進(jìn)一步的處理，使它們成為單一屬性的體元，以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。歸納起來，表達(dá)空間變量在ARTP體元內(nèi)部變化的方法有兩要21、變量只在z軸方向發(fā)生變化(如圖3-15(a)所示),對于這種(1)計(jì)算ARTP在z軸方向的長度h。2、變量在空間的變化無規(guī)律(圖3-15((1)在z軸方向上對ARTP進(jìn)行等分(方法與圖3-15(a)相同)。參數(shù)，主要有拱形、矩形、梯形、斜梯形等(圖3-16)。巷道中心線我們將地層剖分成一系列鄰接但不交叉的ARTP體元的集合，但有機(jī)地結(jié)合起來，我們應(yīng)該在ARTP體元剖分的過程中上，增加了若干個能夠描述巷道形態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，如圖3-17中的A、但在實(shí)際工作中，這些參數(shù)數(shù)據(jù)并不是全部都需要直接獲取(例如，坐標(biāo)X、坐標(biāo)Y除起算點(diǎn)輸入外其余均為計(jì)算所得),而是可以通過圖3-16主要巷道斷面形態(tài)示意圖圖3-17局部巷道的形態(tài)控制點(diǎn)我們將一條巷道的底板看作一個曲面，除底板以外的其它各個面看作另外一個曲面。這樣，一條巷道就和地層相對應(yīng)，由上下兩個曲面組成。我們可以生成以數(shù)據(jù)點(diǎn)集TOTAL為基礎(chǔ)的TIN,在經(jīng)過高程插值后，就可以生成包括地層和巷道在內(nèi)的全區(qū)統(tǒng)一的ARTP體元的的拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)其邊界即可。3.3.3高精度透明化三維地質(zhì)模型的動態(tài)生成高精度透明化三維地質(zhì)模型除了通過物探技術(shù)得到的高分辨率數(shù)據(jù)外，還有另一層意思：通過對數(shù)據(jù)的處理和推斷，建立由較小或很小基本地質(zhì)單元組成的，更能反映地質(zhì)體空間分布細(xì)節(jié)的地質(zhì)模型，并提供對地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體進(jìn)行操作和分析的功能。高精度地質(zhì)模型應(yīng)由一系列地質(zhì)子模型組成，這些地質(zhì)子模型是根據(jù)不同地質(zhì)體，如地層、斷層等地質(zhì)體的不同特征而專門設(shè)計(jì)的。地層模型是地質(zhì)體三維可視化、煤礦企業(yè)利用GIS技術(shù)進(jìn)行安全管理的基礎(chǔ)，而最新的煤層底板等高線又是生成地質(zhì)模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。所以必須研究地質(zhì)模型和煤層底板等高線之間的關(guān)系和問題。通過研究，建立地層模型存在的問題有如下特點(diǎn)：(1)現(xiàn)有的地質(zhì)模型大多基于鉆孔或煤層底板等高線圖生成，等高線間距較大，因此建立的基本單元(如三角形)的尺度大，精細(xì)程度差，無法實(shí)現(xiàn)相關(guān)圖形或數(shù)據(jù)的滿足實(shí)際要求。(2)巷道數(shù)據(jù)和煤層底板數(shù)據(jù)是動態(tài)變化的。隨著開采的進(jìn)行，巷道和回采工作面不斷延伸，對煤層底板的實(shí)際控制點(diǎn)越來越多，這就需要動態(tài)修改煤層底板等高線，使之更加接近于它在三維空間的真實(shí)狀態(tài)。(3)對煤層底板等高線的修改都是局部的，但計(jì)算機(jī)自動追蹤和生成煤層底板等高線是基于整個地質(zhì)模型的。如果地質(zhì)模型的基本單元(本項(xiàng)目是指三角形面片)尺寸過大，即模型不是十分精細(xì)，那么自動追蹤出的離當(dāng)前修正區(qū)域較遠(yuǎn)或很遠(yuǎn)的等高線就可能偏離生成地質(zhì)模型之前的等高線位置，如圖3-18(a)和圖3-18(b)所示，這顯然是不合適的。因?yàn)樯傻刭|(zhì)模型之前的等高線是通過地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員確認(rèn)的，儲量塊段邊界等界線與它密切相關(guān)，如果它們經(jīng)過模型動態(tài)編輯后，重新自動追蹤等值線后，位置發(fā)生變化，那么儲量值等參數(shù)也會發(fā)生變化，這對日常生產(chǎn)的管理是十分不利的。(a)原始底板等高線圖新追蹤修改新追蹤圖3-18動態(tài)編輯后重新追蹤等值線發(fā)生整體變化立地質(zhì)模型的基礎(chǔ)。因此，我們研究了如何建立高精度并提出了三個方法，即等高線加密后建立地層TIN模型；對原地層TIN模型進(jìn)行局部或整體細(xì)分后重構(gòu)地層TIN模型；已知數(shù)據(jù)點(diǎn)加入原地層TIN模型后重構(gòu)地層TIN模型。另外，對高精度地層模型的研究還包括三維精細(xì)地層模型動態(tài)編輯和平面等值線圖聯(lián)動局部更新的關(guān)鍵技術(shù)。其技術(shù)路線如圖3-19所示。新鉆孔數(shù)據(jù)等型是否達(dá)到細(xì)程度過沒TIN模型圖3-19建立精細(xì)地層模型技術(shù)路線高線圖間距較大，如25米，這樣建立起來的模型比較粗糙。如果能(1)首先打開某一煤層底板等高線圖(如圖3-20所示),當(dāng)前等值線間距為25米。根據(jù)該等高線圖，生成過渡三角網(wǎng)模型(如圖3-21所示)。值線，如5米，將等值線加密為間距5米(如圖3-22所示)。(3)重復(fù)執(zhí)行步驟1中生成三角網(wǎng)操作，即可生成相對精密的三維地層模型數(shù)據(jù)(如圖3-23所示)。圖3-20間距25米煤層底板等高線圖圖3-21間距25米煤層底板等高線圖三角網(wǎng)生成圖3-22間距5米煤層底板等高線圖由于三角形的頂點(diǎn)大多屬于原始數(shù)據(jù)點(diǎn)或等值線特征點(diǎn)(如拐3-24。圖3-24(a)、圖3-24(b)和圖3-24(c)所示的方法新增加的三圖3-24三角形加密示意圖(1)插入新點(diǎn)，采用Watson的空外接圓算法實(shí)現(xiàn)，或?qū)⑿曼c(diǎn)所(2)刪除節(jié)點(diǎn)，如圖3-25,將以刪除節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形形成中的拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，獲取以刪除點(diǎn)P為頂點(diǎn)的所有三角形集合T={T1,T2,…,Tm},并獲取它們除P以外的頂點(diǎn)集DV={V1,V2,,…,Vm};②使用三角網(wǎng)生成算法對DV進(jìn)行三角網(wǎng)剖分。圖3-25刪除節(jié)點(diǎn)(3)平移結(jié)點(diǎn)，在TIN中平移一點(diǎn)，可轉(zhuǎn)換為點(diǎn)的刪除與插入(4)根據(jù)相鄰層TIN的變化調(diào)整當(dāng)前層的TIN模型。這一點(diǎn)主要是針對層狀礦床而言的。因?yàn)?，一般情況下，相鄰層狀礦床間的層間距在局部范圍內(nèi)是較為穩(wěn)定的。所以，可以利用相鄰動態(tài)調(diào)整當(dāng)前層的形態(tài)。在圖3-26中，因鉆孔數(shù)據(jù)P1的加入，地層A的形態(tài)發(fā)生變化，而鉆孔又沒有穿過地層B,所以B的形態(tài)只有根據(jù)A形態(tài)的變化和層間距加以修改。由于本文采用地理信息系統(tǒng)對于研究區(qū)內(nèi)所有地層的TIN的平面位置都是完全一樣的，所以，地層A中加入P1點(diǎn)后，地層B中必然增加一點(diǎn)P2。因P2點(diǎn)的高程值可以通過層間距推斷出來，所以，待得到P2點(diǎn)的高程值后，動態(tài)修改問題就轉(zhuǎn)化為同一地質(zhì)體TIN的修改，即與上一點(diǎn)的算法完A圖3-26相鄰地層TIN修改變化示意圖本項(xiàng)目所研究的精細(xì)地層模型中，對TIN主要的修改方式是加入數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括加入新數(shù)據(jù)點(diǎn)、編輯數(shù)據(jù)點(diǎn)等。由于地質(zhì)實(shí)體三角形頂點(diǎn)的特征值并非都是鉆孔等原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，有些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)是根據(jù)原始數(shù)據(jù)插值獲得，因此當(dāng)有新的原始數(shù)據(jù)動態(tài)地加入模型，或者模型某些數(shù)據(jù)被動態(tài)地編輯了，原來那些通過插值得來的特征值就需要再次計(jì)算，以更真實(shí)地模擬地質(zhì)體。所以，動態(tài)編輯三角網(wǎng)后需根據(jù)修改點(diǎn)層模型的流程如圖3-27所示。原始數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)和編輯數(shù)據(jù)圖3-27模型動態(tài)編輯與重構(gòu)流程圖自動追蹤出的離當(dāng)前修正區(qū)域較遠(yuǎn)或很遠(yuǎn)的等高線就可能偏離生成題中就明確提出要實(shí)現(xiàn)煤層底板等高線圖等地測圖件的自動生成與分別在平、剖面中的分布，從而可以做到“牽一發(fā)而動全身”,實(shí)現(xiàn)(1)膨脹算法利用“膨脹算法”進(jìn)行插值計(jì)算的原理為(參見圖3-29):假設(shè)TIN的大部分三角形頂點(diǎn)都具有特征值(如標(biāo)高),那么,對于某一插值點(diǎn)G(G可以為無特征值的三角形頂點(diǎn)),以G點(diǎn)所在三角形的三邊頂點(diǎn)的(x,y,z)。待獲得相當(dāng)數(shù)量的具有特征值的三角形頂點(diǎn)后，利用下面將要介紹的的曲面樣條函數(shù)算法，就可以得到G點(diǎn)的插值結(jié)圖3-29膨脹算法示意圖11)層數(shù)不能太多。否則搜索出的三角形頂點(diǎn)數(shù)過多，這必將造點(diǎn)：當(dāng)同時使用了斷層上下盤的相鄰點(diǎn)，如圖3-30的B、F兩點(diǎn)，其中F點(diǎn)為插值三角形C點(diǎn)時搜索到第七層時的三角形頂點(diǎn)，因B、F兩點(diǎn)太近，而且諸如地層底板標(biāo)高等特征值有較大的差異(斷層落差大時更是如此),所以將造成曲面的畸變，使插值結(jié)果與實(shí)際值相差太大。若為逆斷層時，還可能導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)的構(gòu)型錯誤(因?yàn)槟鏀鄬訄D3-30膨脹算法示意圖22)層數(shù)不能太少。如果層數(shù)太少，那么用于曲面擬合的數(shù)據(jù)點(diǎn)自動化程度。對圖3-31中的插值點(diǎn)G,如果搜索數(shù)據(jù)點(diǎn)的層數(shù)為1 (圖3-31(a)),那么搜索出的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為3,擬合后的曲面為平板(假設(shè)三角形三頂點(diǎn)都有特征值),插值結(jié)果與周圍的趨勢不一致；若搜索層數(shù)為3(圖3-31(b)),其插值結(jié)果反應(yīng)了點(diǎn)D周圍的地層變化趨特征值ff圖3-31層數(shù)與插值效果示意圖圖3-32平面等分示意圖等分角度法的本質(zhì)就是以插值點(diǎn)為中心把360度的平面作N等分(圖3-32中N=8),然后在每一等分的平面內(nèi)搜索原始數(shù)據(jù)點(diǎn)。在當(dāng)(2)曲面樣條函數(shù)1)插值算法的選擇。對原始TIN的加密，待通過膨脹算法得到以，插值算法的選擇是十分重要的。在現(xiàn)有的GIS,CAD系統(tǒng)和參考孔等)代表了地質(zhì)體在三維空間中的真實(shí)位置，所以，插值模型在對(c)用于插值的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)不一定規(guī)則排列，可以隨機(jī)分布。因此本文采用曲面樣條函數(shù)作為加密TIN的插值算法。2)曲面樣條函數(shù)原理曲面樣條函數(shù)的表達(dá)式為：式(3-2)中ao,a?,a?,F(i=1,2,.n)----待定系數(shù)g----調(diào)節(jié)曲面曲率大小的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，它視實(shí)際情況適當(dāng)選取。待定系數(shù)ao,a?,a?,F(i=1,2,.n)可以通過下列方程組求得：式(3-4)中2、平面修剖面3、致密網(wǎng)狀平剖對應(yīng)息控制的煤層或標(biāo)志層專題圖形，由于線間距比較大(如50米或25米),如果把上下層的圖形疊加在一起，往往有矛盾之處。如果可以通過剖面校正平面，這將提高模型的精度。為此，需開發(fā)如下功能：(1)可以縱橫交錯切割任意數(shù)量的剖面圖。如圖3-33中的剖面圖3-33網(wǎng)格狀預(yù)想剖面的剖面線提空間息提她惻息圖3-35基于空間數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)專業(yè)部門信息共享據(jù)存儲、集成開發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件(面向生產(chǎn)技術(shù)層)與遠(yuǎn)程管理平臺 (面向領(lǐng)導(dǎo)層、決策層、管理層),真正實(shí)現(xiàn)服務(wù)于煤礦安全生產(chǎn)管相配套的管理制度與基于工作流的分級處理反饋管理機(jī)制構(gòu)成了煤為此，系統(tǒng)的整體架構(gòu)是瀏覽器/服務(wù)器+客戶端/服務(wù)器體系結(jié)生產(chǎn)礦井等多部門與多管理層面的數(shù)據(jù)共享不同機(jī)構(gòu)部門不同級別人員的分級處理(包括信息上報與信息反饋),一旦出現(xiàn)某一崗位信息的反饋不及時則上報到相應(yīng)的上一級主管部批一主管領(lǐng)導(dǎo)審批—礦長審批(若有需要)一公司主管部門一主管領(lǐng)全生產(chǎn)信息分級處理反饋管理模型如圖3-36所示實(shí)現(xiàn)分級處理與管分級的責(zé)任人順序定制可以根據(jù)實(shí)際情況配置和修改。見圖3-礦井技術(shù)層圖3-36基于工作流的信息分級處理反饋管理模型圖形服容設(shè)置及直看圖形服容設(shè)置及直看發(fā)送短傅時：船設(shè)及時回復(fù)。58下一負(fù)0905姓名交ps?11040206防防防耀圖3-37分級管理責(zé)任人定制示意圖煤礦重大危險源評價指標(biāo)體系主要是面對重大危險源的單一評(1)分級種類和指標(biāo)要反映災(zāi)害的基本屬性特征和主要災(zāi)情特(2)劃分的級次數(shù)量和不同級次的幅度適當(dāng)，要恰如其分地反(3)等級指標(biāo)明確，劃分方法簡單，便于應(yīng)用。(4)考慮國外礦井重大危險源分級和其他危險源的分級方法，3級，災(zāi)害發(fā)生的可能性中等(較大)。2級，不易發(fā)生災(zāi)害(小)。1級，不發(fā)生(很小)。5預(yù)敬級22不發(fā)在不發(fā)在1.系統(tǒng)整體性(3)層次結(jié)構(gòu)性：評價指標(biāo)體系是由一定層次結(jié)構(gòu)的評價指標(biāo)組成，在層次結(jié)構(gòu)中，各評價指標(biāo)表述了不同層次評價指標(biāo)的從屬關(guān)系和相互作用關(guān)系，從而構(gòu)成一個有序、系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。(4)關(guān)聯(lián)性：主要充分考慮評價指標(biāo)體系內(nèi)部的指標(biāo)屬性關(guān)聯(lián)性。指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)影響與關(guān)聯(lián)驅(qū)動。(5)可適用性：任何指標(biāo)的建立必須具有較強(qiáng)的可操作性與實(shí)用性。2.科學(xué)性礦井安全事故的發(fā)生是礦井安全隱患按照科學(xué)的自然規(guī)律產(chǎn)生，也是客觀存在的。這就要求對其評價的指標(biāo)具有科學(xué)性和客觀性，評價指標(biāo)就必須通過客觀規(guī)律、理論知識分析獲得，形成經(jīng)驗(yàn)與知識的互補(bǔ)，還必須保證評價指標(biāo)的概念明確。1.指標(biāo)的特殊性與普遍性評價指標(biāo)的確定要根據(jù)其共性(普遍性)與特殊性。例如，同樣是瓦斯事故，但導(dǎo)致事故發(fā)生的因素可能不一致，有的是瓦斯積聚導(dǎo)致爆炸事故，有的是煤與瓦斯突出導(dǎo)致瓦斯事故。在指標(biāo)采用通用性原則對礦井普遍存在的共性指標(biāo)建立評價層，如瓦斯積聚的評價。而對于特殊性指標(biāo)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)層次和關(guān)系作為特殊指標(biāo)處理，既保證了評價的普遍性，又兼顧了特殊性。2.可量化性隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及決策模型與方法的研究與成熟，通過量化指標(biāo)實(shí)現(xiàn)礦井重大危險源評價是一種趨勢。特別在多指標(biāo)評價體系中，定性是基礎(chǔ)，定量是目標(biāo)。依據(jù)量化指標(biāo)參數(shù)評價可提高評價的準(zhǔn)確性。3.5.3評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)評價指標(biāo)體系的選擇和確定是評價研究內(nèi)容的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，直接影響到評價的精度和結(jié)果。指標(biāo)體系應(yīng)能夠反映礦井重大危險源的主要特征和基本狀況，以反映礦井重大危險源存在危險狀態(tài)為目標(biāo)。因此，指標(biāo)體系的構(gòu)成要素對評價過程至關(guān)重要，選擇的因素太多，可能過分增加系統(tǒng)評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和評價的難度，而且掩蓋了主要的關(guān)鍵因素；指標(biāo)因素過少，評價過程簡單易行，則不能全面系統(tǒng)客觀地反映實(shí)際情況。引發(fā)礦井安全問題的因素是多種，幾乎涵蓋了生產(chǎn)技術(shù)的每一個DZDZ:地質(zhì)因素ZH:災(zāi)害因素GL:管理因素ZB:生產(chǎn)裝備因素WX:危險源因素礦井安全評價指標(biāo)體系圖3-38礦井安全評價指標(biāo)體系地質(zhì)因素礦礦井重大危險源因素圖3-39地質(zhì)因素指標(biāo)分解圖圖3-40礦井重大危險源因素指標(biāo)分解圖礦井重大危險源評價指標(biāo)體系庫就是礦井重大危險源隱患發(fā)生水災(zāi)重大危險源評價指標(biāo)體系分為地面水災(zāi)監(jiān)測評價指標(biāo)體系法進(jìn)行預(yù)警，具體的指標(biāo)體系見表3-2。藍(lán)色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)水位標(biāo)高變化絕對值大于或等于2并小于黃色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)水位標(biāo)高變化絕對值大于或等于3并小于4。橙色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)水位標(biāo)高變化絕對值大于或等于4并小于5。紅色預(yù)警：業(yè)地點(diǎn)水位標(biāo)高變化絕對值大于或等于5。(1)圖形評價預(yù)警指標(biāo)體系庫警指標(biāo)體系見表3-3。表3-2水位標(biāo)高梯度預(yù)警指標(biāo)體系庫A:t個水位標(biāo)高數(shù)據(jù)樣本的均值。Di:水位標(biāo)高取樣數(shù)據(jù)。Dn:水位標(biāo)高當(dāng)前數(shù)據(jù)。V:水位標(biāo)高變化絕對值。評價項(xiàng)目V(米)藍(lán)色預(yù)警V(米)黃色預(yù)警V(米)橙色預(yù)警V(米)紅色預(yù)警表3-3井下水圖形評價預(yù)警重大危險源預(yù)警指標(biāo)體系預(yù)警對象預(yù)警項(xiàng)目預(yù)警指警度采取措施采空積水區(qū)距離60米橙色預(yù)開始探水后消紅色預(yù)老巷距離橙色預(yù)開始探水后消紅色預(yù)底板重點(diǎn)警距離30米橙色預(yù)采取措施后消長期觀測孔數(shù)據(jù)觀測旬測橙色預(yù)填報后消警深井距離120米橙色預(yù)采取措施后消斷層防水煤柱柱邊界30～60米橙色預(yù)人工消警紅色預(yù)人工消警地表水體沖距離120米橙色預(yù)采取措施后消物探水文異常區(qū)距離橙色預(yù)采取措施后消紅色預(yù)采取措施后消(2)流量梯度預(yù)警指標(biāo)體系庫行預(yù)警，具體的指標(biāo)體系見表3-4。表3-4流量梯度預(yù)警指標(biāo)體系庫A:t個流量數(shù)據(jù)樣本的均值。Di:流量取樣數(shù)據(jù)。Dn:流量當(dāng)前數(shù)據(jù)。AI(n):百分比梯度。評價項(xiàng)目藍(lán)色預(yù)警黃色預(yù)警橙色預(yù)警紅色預(yù)警流量梯度預(yù)警分為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色四級：藍(lán)色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)流量百分比梯度值大于或等于20%并小于黃色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)流量百分比梯度值大于或等于40%并小于橙色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)流量百分比梯度值大于或等于60%并小于紅色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)流量百分比梯度值大于或等于80%。(3)明渠-水泵趨勢預(yù)警指標(biāo)體系庫以井下水水文監(jiān)測系統(tǒng)的明渠流量為危險源，結(jié)合水泵最大排水量，采用趨勢預(yù)警的方法進(jìn)行預(yù)警，具體的指標(biāo)體系見表3-5。明渠-水泵預(yù)警分為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色四級：藍(lán)色預(yù)警：水平明渠流量達(dá)到水泵最大排水量的時間點(diǎn)與當(dāng)前時間點(diǎn)的時間差值大于或等于4小時并小于8小時。黃色預(yù)警：水平明渠流量達(dá)到水泵最大排水量的時間點(diǎn)與當(dāng)前時間點(diǎn)的時間差值大于或等于2小時并小于4小時。間點(diǎn)的時間差值大于或等于1小時并小于2小時。間點(diǎn)的時間差值大于或等于0小時并小于1小時。Te:水平明渠流量達(dá)到水泵最大排水量的時間-450水平水泵最大排水量：450*3=1350(m3/h)。-600水平水泵最大排水量：600*6=3600(m3/h)。評價項(xiàng)目評價指標(biāo)預(yù)警警級藍(lán)色預(yù)警黃色預(yù)警橙色預(yù)警紅色預(yù)警學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，目前公認(rèn)的是美國學(xué)者Hhghes和Raybould提出的Coward爆炸三角形理論，利用動態(tài)Coward爆炸三(1)瓦斯或其它可燃?xì)怏w達(dá)到一定的濃度。(2)存在溫度適宜的引爆火源。(3)有足夠的氧氣。如圖3-41所示為礦井瓦斯混合氣的Coward三角形?？v軸標(biāo)是0～20.93%的氧氣，即等價于0～100%的空氣。橫軸標(biāo)是0～100%的瓦點(diǎn)代表爆炸上限，線段APQB下方點(diǎn)代表各種濃度組份的瓦斯、空氣及氮?dú)獾幕旌蠚怏w。含氧低于R值的混合氣體不會爆炸，線段PR是圖3-41Coward瓦斯混合氣爆炸三角形應(yīng)用Coward爆炸三角形時，首先給出瓦斯混合氣在空氣中的爆炸上、下限點(diǎn)P和Q,然后通過瓦斯、空氣和氮?dú)饣旌蠚獾呐R界上限的瓦斯和氧含量確定混合氣的爆炸臨界點(diǎn)R。三角形PQR區(qū)域內(nèi)為爆炸危險區(qū)間，即混合氣體具有爆炸性；四邊形QBSR區(qū)域內(nèi)為潛在爆炸危險區(qū)間，該區(qū)域內(nèi)的氣樣含有大量瓦斯及超氮，暫不具有爆炸性，但是一旦與空氣混合，則會形成爆炸性混合氣體，即具有潛在爆炸危險；五邊形APRSO區(qū)域內(nèi)為非爆炸危險區(qū)間，該區(qū)域內(nèi)的氣體，瓦斯含量低，且氮?dú)夂扛?，使其不能被點(diǎn)燃，即使與空氣混合，也不會形成爆炸性混合氣體。識別瓦斯混合氣的爆炸危險性時，可按瓦斯混合氣的坐標(biāo)區(qū)域判定其所屬爆炸區(qū)間，從而識別其爆炸危險性。采集實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)可燃?xì)怏w的爆炸界限，進(jìn)行氣體爆炸上、下限和失爆點(diǎn)的計(jì)算，對將要發(fā)生超限的混合氣體進(jìn)行預(yù)警。(1)根據(jù)表3-6可燃?xì)怏w爆炸上、下限計(jì)算混合氣體爆炸界限。計(jì)算混合可燃?xì)怏w的爆炸上限、下限。PT/LT=P1/L1+P2/L2十PT——混合氣體中可燃?xì)怏w總濃度，%。L1、L2、L”—各可燃?xì)怏w組分的爆炸界限，%。Pi、P?、Pn—各可燃?xì)怏w組分的百分比，%。表3-6煤礦常見可燃?xì)怏w的爆炸界限爆炸下限%甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷乙烯一氧化碳?xì)錃饬蚧瘹洚?dāng)求混合可燃?xì)怏w的爆炸下限時P1、P2...Pn代入可燃?xì)怏w各(2)混合爆炸氣體的失爆點(diǎn)濃度和氧濃度計(jì)算方法。Lm:爆炸性混合氣體失爆點(diǎn)濃度。根據(jù)公式(3-5)算出混合爆炸氣體的失爆點(diǎn)濃度和氧濃度。式中，Ni+——使單位體積的某種可燃?xì)怏w惰化所應(yīng)加入的惰氣量(i=1,…,n),可由相關(guān)表3-7查得。表3-7可燃?xì)怏wH2、CH4、C0失爆所需的惰氣量可燃?xì)怏w加入惰氣惰氣/可燃?xì)怏w(體積比失爆點(diǎn)出的氣體濃度(體積%)可燃?xì)怏w氧氣根據(jù)式(3-6)、(3-7)計(jì)算得出鼻點(diǎn)坐標(biāo)。柯瓦德三角形的做法：橫坐標(biāo)為可燃?xì)怏w濃度(%)0～100%,縱坐標(biāo)為O?濃度(%)0~22%,沿橫坐標(biāo)的(100%,0)和縱坐標(biāo)的(0,21%)兩點(diǎn)做直線，在直線上作出可燃?xì)怏w爆炸上、下限點(diǎn)，通過三點(diǎn)法做出束管爆炸柯瓦(1)溫度趨勢預(yù)警指標(biāo)體系庫表3-8火災(zāi)溫度趨勢預(yù)警指標(biāo)體系庫Ts:當(dāng)前時間點(diǎn)。Te:作業(yè)地點(diǎn)溫度達(dá)到報警值的時間點(diǎn)。評價項(xiàng)目評價指標(biāo)預(yù)警警級T(小時)藍(lán)色預(yù)警T(小時)黃色預(yù)警T(小時)橙色預(yù)警T(小時)紅色預(yù)警間差值大于或等于1.5小時并小于2小時。間差值大于或等于1小時并小于1.5小時。間差值大于或等于0.5小時并小于1小時。間差值大于或等于0小時并小于0.5小時。的時間差值大于或等于0.75小時并小于1小時。的時間差值大于或等于0.5小時并小于0.75小時。的時間差值大于或等于0.25小時并小于0.5小時。的時間差值大于或等于0小時并小于0.25小時。表3-9火災(zāi)CO趨勢預(yù)警指標(biāo)體系庫Ts:當(dāng)前時間點(diǎn)。Te:作業(yè)地點(diǎn)一氧化碳濃度達(dá)到50ppm的時間評價項(xiàng)目評價指標(biāo)預(yù)警警級T(小時)藍(lán)色預(yù)警T(小時)黃色預(yù)警T(小時)橙色預(yù)警T(小時)紅色預(yù)警的時間差值大于或等于1.5小時并小于2小時。的時間差值大于或等于1小時并小于1.5小時。的時間差值大于或等于0.5小時并小于1小時。的時間差值大于或等于0小時并小于0.5小時。表3-10瓦斯趨勢預(yù)警指標(biāo)體系庫Ts:當(dāng)前時間點(diǎn)。Te:作業(yè)地點(diǎn)濃度達(dá)到報警值的時間點(diǎn)。評價項(xiàng)目評價指標(biāo)預(yù)警警級T(小時)藍(lán)色預(yù)警T(小時)黃色預(yù)警T(小時)橙色預(yù)警T(小時)紅色預(yù)警具體的指標(biāo)體系見表3-11。藍(lán)色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)瓦斯百分比梯度值大于或等于40%并小于黃色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)瓦斯百分比梯度值大于或等于60%并小于橙色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)瓦斯百分比梯度值大于或等于80%并小于紅色預(yù)警：作業(yè)地點(diǎn)瓦斯百分比梯度值大于或等于100%。標(biāo)參數(shù)、預(yù)警級別和消警建議詳見表3-12。評價項(xiàng)目藍(lán)色預(yù)警黃色預(yù)警橙色預(yù)警紅色預(yù)警表3-12火災(zāi)管理預(yù)警指標(biāo)體系隱患類別評價項(xiàng)目評價指標(biāo)預(yù)報預(yù)采取措施揭煤巖巷掘進(jìn)面距揭煤點(diǎn)長度超限紅采取措施，措數(shù)學(xué)模型預(yù)計(jì)揭煤長度Ly-已掘進(jìn)長度Lx≤50高瓦斯、高應(yīng)力區(qū)巷旁抽放孔超前迎紅色預(yù)停止掘進(jìn)后消迎頭卸壓排放(抽紅色預(yù)停止掘進(jìn)后消高瓦斯區(qū)距高瓦斯區(qū)距離紅色預(yù)填入處理措突出威脅紅色預(yù)填入處理意見突出危險紅色預(yù)填入處理意見瓦斯檢測點(diǎn)采區(qū)紅色預(yù)指標(biāo)隆后消警一翼紅色預(yù)指標(biāo)降后消警礦井紅色預(yù)指標(biāo)降后消警紅色預(yù)指標(biāo)降后消警貫通綜掘工作面(m)紅色預(yù)采取措施后消炮掘工作面(m)紅色預(yù)采取措施后消立采掘工作面頂板重大危險源指標(biāo)體系見表3-13、表3-14。表3-13頂板壓力域值預(yù)警指標(biāo)體系庫F:工作面時間段內(nèi)的整架壓力大于等于下限值的合格數(shù)據(jù)個數(shù)。P:整面合格率，單位%。P(%)日N(次)50>P≥40日：N=1藍(lán)色預(yù)警P(%)日N(次)40>P≥30日：N=2黃色預(yù)警P(%)日N(次)30>P≥20日：N=3橙色預(yù)警P(%)日N(次)20>P≥10日：N=4紅色預(yù)警表3-14頂板離層域值預(yù)警指標(biāo)體系庫Da:錨桿的A測點(diǎn)離層值。Db:錨桿的B測點(diǎn)離層值。Max|Da,Db|:錨桿的A測點(diǎn)離層值、錨桿的B測點(diǎn)離層值V:錨桿伸長率。評價項(xiàng)目預(yù)警警級藍(lán)色預(yù)警黃色預(yù)警橙色預(yù)警紅色預(yù)警1.頂板壓力域值預(yù)警指標(biāo)體系頂板壓力域值預(yù)警信號分為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色四級：(1)藍(lán)色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于40%并小于50%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于1。(2)黃色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于30%并小于40%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于2。(3)橙色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于20%并小于30%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于3。(4)紅色預(yù)警信號指工作面時間段內(nèi)的整面合格率大于或等于10%并小于20%且工作面時間段內(nèi)，且報警次數(shù)等于4。2.頂板離層域值預(yù)警指標(biāo)體系根據(jù)錢家營礦掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程制定報警值和預(yù)警值，此值應(yīng)與延展率關(guān)聯(lián)。錨桿巷道必須設(shè)十字布點(diǎn)觀測，錨桿巷道30～50米設(shè)一個十字布點(diǎn)觀測點(diǎn)，包括兩幫相對位移，頂板下沉及底鼓，巷道掘進(jìn)10天內(nèi)，頂板累計(jì)下沉量小于50mm,最大下沉速度小于6mm/天，巷道掘進(jìn)50天內(nèi)，頂板累計(jì)下沉小于150mm,最大下沉速度小于3mm/天。監(jiān)測期間如果位移值超過上述范圍應(yīng)立即匯報，以便分析原因，采取措施。結(jié)合規(guī)程的規(guī)定，錨桿長度多為2.4米。1.專業(yè)GIS系統(tǒng)2.實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5.水害說明和監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)6.瓦斯、水害評價預(yù)警決策支持系統(tǒng)斯地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖或充水性圖上對瓦斯災(zāi)害、水害的預(yù)警預(yù)報。7.基于Web的輔助決策支持系統(tǒng)和遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)基于Web的輔助決策支持系統(tǒng)和遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)是建立在專業(yè)GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，即以瓦斯、水害評價預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為背景，以(1)實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)(如董事長，總經(jīng)理，總工程師，安監(jiān)局長以及分管安全生產(chǎn)其他領(lǐng)導(dǎo)，通風(fēng)處和其他有關(guān)處室)通過瀏覽器對煤礦開采系統(tǒng)和安全監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況等進(jìn)行實(shí)時查看與監(jiān)史數(shù)據(jù)和相應(yīng)的圖表做出準(zhǔn)確的分析判斷并給出相應(yīng)的反饋信息以(2)地測處、通風(fēng)處實(shí)現(xiàn)說明牌、監(jiān)測表以及評價結(jié)果等信息(3)礦上領(lǐng)導(dǎo)可以通過瀏覽器獲取瓦斯、水害的預(yù)測預(yù)報信息及時做出準(zhǔn)確分析與判斷，并發(fā)現(xiàn)問題快速3.6煤礦重大危險源預(yù)警模型礦井重大危險源分類與相關(guān)災(zāi)害評價指標(biāo)體系研究只是煤礦重著地理信息系統(tǒng)(GIS)的廣泛應(yīng)用，特別是其空間分析能力的特殊煤礦重大危險源評判預(yù)警模型主要有三種：(1)單體評判預(yù)警模型；(2)區(qū)域評判預(yù)警模型；(3)區(qū)域—單體聯(lián)合評判預(yù)警模型。所預(yù)警、水文一氣象聯(lián)合預(yù)警與地質(zhì)一水文一一體化管理的思路，進(jìn)而針對礦井重大危險源決策分析提出了基于GIS技術(shù)的煤礦重大危險源單體評判預(yù)警模型與區(qū)域評判預(yù)警模型。針對重大危險源識別、預(yù)警預(yù)報主要有三類GIS模型，主要是基于GIS的單體評判預(yù)警模型、基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型以及基于GIS的區(qū)域—單體聯(lián)合評判預(yù)警模型。筆者在此，重點(diǎn)結(jié)合煤礦重大依據(jù)礦井重大危險源的某一評價指標(biāo)及其超標(biāo)臨界值評判相關(guān)災(zāi)害3.模型數(shù)據(jù)要求單體評判預(yù)警模型的實(shí)現(xiàn)需要依托大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與實(shí)時監(jiān)測(1)礦井重大危險源歷史數(shù)據(jù)(重大危險源的歷史記錄，如災(zāi)(2)礦井重大危險源隱患點(diǎn)分布圖(主要包括：揭煤巖巷掘進(jìn)(3)礦井水文地質(zhì)圖與礦井充水性圖。(4)礦井瓦斯地質(zhì)圖、瓦斯等值線圖、瓦斯區(qū)域分布圖。(5)礦井巷道布置圖。(6)礦井地表水體分布。(1)礦井瓦斯歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)。(2)降雨量歷史數(shù)據(jù)與雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)。(3)災(zāi)害點(diǎn)歷史水文數(shù)據(jù)與實(shí)時水文監(jiān)測數(shù)據(jù)。(4)礦井頂板壓力監(jiān)測實(shí)時數(shù)據(jù)。礦井重大危險源單體評判預(yù)警模型主要是針對重大危險源引發(fā)主導(dǎo)因素實(shí)現(xiàn)單一指標(biāo)評判預(yù)警，主要實(shí)現(xiàn)流程如圖3-42。(1)評判預(yù)警指標(biāo)的選取(2)評判預(yù)警數(shù)據(jù)的獲取(3)數(shù)據(jù)的預(yù)處理數(shù)據(jù)修改數(shù)據(jù)修改圖3-42基于GIS的單體評判預(yù)警模型(5)預(yù)警預(yù)報模型選擇質(zhì)分區(qū)圖(含瓦斯突出危險區(qū)、瓦斯突出威脅區(qū)、高瓦斯區(qū)等),其種動力作用(如降水量、底板突水或涌水)以及人類工程活動(開采通過對雨量歷史記錄數(shù)據(jù)與已發(fā)生礦井重大危險源之間關(guān)系的研究2.模型評判預(yù)警流程在礦井重大危險源“水文-火-瓦斯-頂板”聯(lián)合評判預(yù)警模型的可實(shí)現(xiàn)基于WebGIS發(fā)布評判預(yù)警分析結(jié)果。模型具體實(shí)現(xiàn)流程如圖煤礦自然災(zāi)害區(qū)域危險性評價歷史資料煤礦自然災(zāi)害區(qū)域危險性評價歷史資料疊加誘發(fā)因素致分預(yù)警判斷分預(yù)警判斷評評價模型2評模型1致預(yù)警結(jié)預(yù)警結(jié)果耦食茄實(shí)際發(fā)災(zāi)情況不致實(shí)際發(fā)災(zāi)情況不致致圖3-43基于GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型(1)礦井重大危險源歷史數(shù)據(jù)(重大危險源的歷史記錄，如災(zāi)(2)礦井重大危險源隱患點(diǎn)分布圖(主要包括：揭煤巖巷掘進(jìn)(3)礦井地形地質(zhì)圖。圖3-44基于GIS的斷層構(gòu)造緩沖區(qū)分析示意圖(3)災(zāi)害因子分析，利用災(zāi)害隱患點(diǎn)與評價指標(biāo)體系建立空間中的空間分析功能實(shí)現(xiàn)災(zāi)害隱患點(diǎn)圖層與各因子圖層的疊加分析(如圖3-45),并利用最短路徑分析或緩沖區(qū)確定災(zāi)害隱患點(diǎn)存在災(zāi)害的圖3-45基于GIS的災(zāi)害隱患點(diǎn)與災(zāi)害因子的疊加分析示意圖地質(zhì)區(qū)劃圖(含瓦斯突出危險區(qū)、瓦斯突出威脅區(qū)、高瓦斯區(qū)等),評判預(yù)警判據(jù)主要是根據(jù)礦井重大危險源因子評價指標(biāo)體系的空間分析方法參照災(zāi)害因子評價指標(biāo)體系在礦井重大危險源隱患點(diǎn)GIS的區(qū)域評判預(yù)警模型能在宏觀上給出礦井重大危險源危險度在整體實(shí)現(xiàn)流程如圖3-46。警預(yù)報主要偏重于少數(shù)重點(diǎn)災(zāi)害隱患點(diǎn)(如瓦斯、水害)評判預(yù)警，基于GIS的單體評判預(yù)警模型應(yīng)用相對較多，而基于GIS的區(qū)域評判井重大危險源隱患識別中通常應(yīng)用區(qū)域一單體聯(lián)合隱患識別預(yù)警模單體預(yù)警點(diǎn)堪擇圖3-46基于GIS的區(qū)域一單體聯(lián)合評判預(yù)警模型要素識別模型在地學(xué)研究工作中，一個最基本的問題是要確定地學(xué)環(huán)境與資源的主要要素，按各要素的重要程度和制約強(qiáng)度的差異確定可利用元素、可開發(fā)元素和制約元素，以便為系統(tǒng)分析與規(guī)劃決策服務(wù)。這一方面的定量方法就是要素識別模型，其基本原理和步驟如下：(1)范圍和任務(wù)確定要分析的要素清單，一般可以把這些要素分成兩大部分：自然環(huán)境資源因素和社會人文經(jīng)濟(jì)因素。記幾個要素(2)從不同的角度和方面出發(fā)，構(gòu)造上述幾個要素的判斷矩陣,表示在某一準(zhǔn)則下要素i與要素j之間的相對重要性，通過經(jīng)驗(yàn)判斷，然后數(shù)量化予以確定。例如：根據(jù)需要，可反復(fù)構(gòu)造判斷矩陣，如煤礦突水預(yù)測和評價，可選擇隔水層厚度、水壓、富水性、斷層條數(shù)密度、斷層交點(diǎn)端點(diǎn)密度、斷層規(guī)模建立如下判斷矩陣，見表3-15所示。表3-15要素判別矩陣影響因素隔水層厚度水壓富水性斷層條數(shù)密度斷層交點(diǎn)端點(diǎn)密度斷層規(guī)模隔水層厚度114323水壓113533富水性133斷層條數(shù)密度1斷層交點(diǎn)端點(diǎn)密度31斷層規(guī)模2321(3)采用方根法：求出各要素的相對權(quán)重，并以此排序，辨識出主要要素、一般要素和次要要素。要素權(quán)重的計(jì)算公式為模糊綜合評判模型1.單層次模糊綜合評判模型給定兩個有限論域(3-9)式中，U代表所有的評判因素所組成的集合，V代表所有的評語等級所組成的集合。如果著眼于第i(i=1,2,…,m)個評判因素ui,其單因素評判結(jié)果為R?=[rn,i?,…,rml,則m個評判因素的評判決策矩陣為：就是U到V上的一個模糊關(guān)系。域U上的個模糊子集，」,則運(yùn)用模糊運(yùn)算的合成運(yùn)算，可以得到論域V上的一個模糊子集，即綜合評判結(jié)果：j=1,2,…,m4.多層次模糊綜合評判模型在復(fù)雜的大系統(tǒng)中，需要考慮的因素往往是很多的，而且因素之間還存在著不同的層次。這時，應(yīng)用單層次模糊綜合評判模型就很難得出正確的評判結(jié)果。所以，在這種情況下，就需要將評判因素集合按照某種屬性分成幾類，先對每一類進(jìn)行綜合評判，然后再對各類評判結(jié)果進(jìn)行類之間的高層次綜合評判。這樣，就產(chǎn)生了多層次模糊綜合評判問題。多層次模糊綜合評判模型的建立，可按以下步驟進(jìn)行：評判因素集合U,按某個屬性c,將其劃分成m個子集，它們滿這樣就得到第二級評判因素集合：在(3-16)式中，B既是UIc的綜合評判結(jié)果，也是U中的所有這里需要強(qiáng)調(diào)的是，在(3-14)、(3-16)式中，矩陣合成運(yùn)算的第四章數(shù)據(jù)傳輸與集成數(shù)據(jù)處理平臺4.1XX煤礦數(shù)據(jù)傳輸平臺及省(市)級安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)；支持Internet接入、自動化網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)通過安全系統(tǒng)連接至集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)和Internet,如圖4-1所示。煤礦綜合自動化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖煤礦綜合自動化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖北案交換機(jī)發(fā)(1)高性能。(2)支持多種應(yīng)用。(3)數(shù)據(jù)合理劃分和VLAN應(yīng)用。(4)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)高安全性。(1)支持多種客戶端如Web瀏覽器、移動設(shè)備和傳統(tǒng)客戶端，(3)提供可擴(kuò)展的運(yùn)行環(huán)境，這一環(huán)境可用于基于組件的分布(4)可與企業(yè)數(shù)據(jù)庫、事務(wù)處理系統(tǒng)和其他應(yīng)用進(jìn)行交互。(5)能夠進(jìn)行快速的業(yè)務(wù)集成，業(yè)務(wù)流程管理，符合現(xiàn)有成熟(6)網(wǎng)絡(luò)要求以模塊化、層次化為設(shè)計(jì)理念，采用三層、星型(7)接入交換機(jī)采用光纖千兆雙鏈路上行連接至核心交換機(jī)。求設(shè)計(jì)在礦辦公樓機(jī)房設(shè)置2臺核心管理網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，互為冗余，產(chǎn)構(gòu)，主干帶寬1000M,接入層為100M接入，服務(wù)器與核心交換機(jī)以4.1.2工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)(綜合自動化網(wǎng)絡(luò))光纖連接，傳輸速率為1000Mb/s。2臺核心交換機(jī)，熱備(提高性能和控制風(fēng)險),用于連接調(diào)度中地面核心交換機(jī)2臺和地面的接入交換機(jī)8臺組成地面環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，井上各子系統(tǒng)接入地面網(wǎng)絡(luò)；地面核心交換機(jī)和井下的5臺交換機(jī)組成井下環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，井下子系統(tǒng)接入井下網(wǎng)絡(luò)；2個環(huán)網(wǎng)通過核心交換機(jī)進(jìn)行匯聚，并通過核心交換機(jī)實(shí)現(xiàn)環(huán)間數(shù)據(jù)通信，構(gòu)成XX煤工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖如圖4-2所示：網(wǎng)間(2)具有豐富的軟硬件接口，無縫整合各子系統(tǒng)。(3)具有相同的通信協(xié)議，Ethernet和TCP/IP很容易集成到(5)環(huán)網(wǎng)冗余，故障自動回復(fù)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時間<300ms。(6)快速網(wǎng)絡(luò)故障定位和診斷。1.工業(yè)網(wǎng)核心交換機(jī)(4)端口：設(shè)備配置不少于4個千兆單模光接口、不少于20個千兆電接口；實(shí)現(xiàn)1000Mbit/s中心環(huán)網(wǎng)技術(shù)。(6)支持虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VLAN),質(zhì)量服務(wù)(Qos),多播過濾2.工業(yè)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)名品牌工業(yè)交換機(jī)(含至少2小時不間斷電源)。1、核心交換機(jī)2臺(1)核心交換機(jī)1臺。(2)千兆20電口。(3)千兆單模4光口。(4)冗余電源。2、地面環(huán)網(wǎng)交換機(jī)8臺(2)8個百兆電口。(3)2個千兆光口(節(jié)點(diǎn)交換機(jī)配置3個千兆光口)。(4)冗余電源。3、礦用隔爆交換機(jī)5臺(2)8個百兆電口。(3)2個千兆光口(節(jié)點(diǎn)交換機(jī)配置3個千兆光口)。(4)防爆外殼1臺。(5)礦用隔爆不間斷電源箱1臺；供電不少于2小時。編號擬安裝地點(diǎn)1核心交換機(jī)4個千兆光口20個千兆電口安全監(jiān)控系統(tǒng)礦壓監(jiān)測系統(tǒng)辦公樓調(diào)度控制中心2核心交換機(jī)4個千兆光口20個千兆電口工業(yè)電視系統(tǒng)井下人員定位系統(tǒng)辦公樓調(diào)度控制中心1接入交換機(jī)3個千兆光口8個百兆電口主副井提升監(jiān)控系統(tǒng)主副井提升機(jī)房2接入交換機(jī)2個千兆光口8個百兆電口壓風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)壓風(fēng)機(jī)房3接入交換機(jī)3個千兆光口8個百兆電口電力監(jiān)控系統(tǒng)110KV變電所接入交換2個千兆光通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)房4機(jī)口8個百兆電口5接入交換機(jī)2個千兆光口8個百兆電口水處理監(jiān)控系統(tǒng)水處理機(jī)房6接入交換機(jī)2個千兆光口8個百兆電口鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)鍋爐房機(jī)房7接入交換機(jī)2個千兆光口8個百兆電口洗煤廠監(jiān)控系統(tǒng)洗煤廠集控室8接入交換機(jī)2個千兆光口8個百兆電口黃泥灌漿制漿站場地防火灌漿站系統(tǒng)注：(1)DMJR-1、DMJR-3兩臺交換機(jī)配3個千兆光口，2個是編號安裝地點(diǎn)1礦用隔爆千兆交換機(jī)配3個千兆光8個百兆電口中央變電所監(jiān)控系統(tǒng)中央水泵房監(jiān)控系統(tǒng)主變電所2礦用隔爆千兆交換機(jī)8個百兆電口井下膠帶機(jī)運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)1#和2#中央大巷膠帶機(jī)頭變電所3礦用隔爆千兆交換機(jī)8個百兆電口盤區(qū)變電所監(jiān)控系統(tǒng)順槽皮帶監(jiān)控系統(tǒng)一盤區(qū)和二盤區(qū)變電所4礦用隔爆千兆交換機(jī)配2個千兆光8個百兆電口井下綜采面監(jiān)測系統(tǒng)40201綜放工作面5礦用隔爆千兆交換機(jī)配2個千兆光8個百兆電口盤區(qū)水泵房監(jiān)控系統(tǒng)順槽皮帶監(jiān)控系統(tǒng)盤區(qū)水泵房注：(1)JXJR-1、JXJR-3兩臺交換機(jī)配3個千兆光口，2個是井下環(huán)網(wǎng)用，1個為與核心交換機(jī)級聯(lián)組網(wǎng)用；(2)交換機(jī)的編號不環(huán)網(wǎng)交換機(jī)布置及各節(jié)點(diǎn)距離如圖4-3所示。樣對于在今后的維護(hù)工作中分清責(zé)任減少設(shè)備供應(yīng)商間的協(xié)調(diào)難度都有著積極作用。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理軟件界面如圖4-4所示。HiDisco92圖4-4網(wǎng)絡(luò)管理軟件界面使用web方式對網(wǎng)絡(luò)的簡單管理以及OPC的應(yīng)用。(1)設(shè)備配置的FTP/TFTP遠(yuǎn)程管理、Telnet/SSH連接。(4)系統(tǒng)日志查詢。(6)冗余協(xié)議管理設(shè)置及RSTP協(xié)議設(shè)置。(8)靜態(tài)路由設(shè)置。(1)SCADA服務(wù)器(數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)):選用IBMX3850機(jī)(2)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：選用X3850機(jī)型1臺，安裝實(shí)時歷史(3)綜合自動化集成平臺服務(wù)器：選用X3850機(jī)型，1臺，安(4)主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：選用X3850機(jī)型1臺，安裝企業(yè)版數(shù)據(jù)(5)管理信息系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器：選