3S 技術在我國煤礦中的應用現狀與分析

山東科技大學，山東 青島 266590

0 引言

過去幾年，我國經濟總體運行平穩，能源生產總量不斷提升。其中，天然氣、水力、風能、核電等清潔能源消費量占我國能源消費總量的20%左右，而煤炭作為傳統型能源，在我國能源消費量中仍占主體地位。據統計，今年國內能源500強企業中，煤炭企業不僅上榜數量最多，而且煤炭行業的經營情況在逐步好轉。這在一定程度上表明：煤炭行業在經歷“去產能”后，已經走出低谷，效益穩步有升［1］。

因此，煤炭作為我國社會現代化發展的主要能源，地位是舉足輕重的。在科學技術發展迅速的背景下，當前我國煤礦企業的生產運行少不了科學技術的支撐。因為自身的科技便捷性，“3S”技術無疑是在現代化礦山建設中最為基礎的一個環節。目前“3S”技術多用于煤礦地質災害評估、煤礦環境數據收集與監測、礦區地形圖測繪與數據可視化等方面，并為煤礦企業的管理與生產決策提供幫助。

1 “3S”技術原理

“3S”技術依托于計算機系統平臺的發展而誕生，最初的“3S”技術包括GIS（地理信息系統）、RS（遙感）以及GPS（全球定位系統）。隨著科學技術的日新月異，有些國家發展出了自己的衛星導航技術，因而如今的3S 技術被重新定義為：包含GIS、RS、GNSS（全球導航衛星系統）三大系統，集空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術、通信與計算機技術為一體，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術的總稱［2］。簡而言之，“3S”技術就是由一個“大腦”和兩個“眼睛”組成。

1.1 一個“大腦”：GIS（地理信息系統）

顧名思義，地理信息系統是一種計算機系統并專用于管理地理信息，它不但可以收集、存儲由兩個“眼睛”（遙感、衛星定位系統）獲取到的各種數據信息，而且可以根據不同需求，從多方面、多角度對信息進行組合分析，并通過計算機屏幕與相關設備，使分析得出的結果直觀、清晰的反映在計算機屏幕上，實現信息的可視化與實時監測。簡言之，地理信息系統相當于人的大腦：接收信息、分析處理、傳輸信息。

1.2 “左眼”：RS（遙感）

遙感是一種通過光學儀器、電子設備和航空航天平臺上的實驗儀器或設備，遠距離、非接觸的探測技術。現代化的遙感技術多用人造地球衛星、星載遙感、機載遙感和地面遙感傳感器等設備，并利用這類設備對電磁波的反射以及輻射等特性實現對目標的遠距離探測任務。因此，人們在使用遙感進行工作時，可以利用遙感對工作過程中的實時數據進行記錄、傳輸和分析，有利于工作輕松、高效的進行。簡言之，遙感相當于人的一只眼睛：發現信息、獲取信息、傳輸信息。

1.3 “右眼”：GNSS（全球導航衛星系統）

全球導航衛星系統是指世界上主要的軍事大國競相發展的獨立自主的導航系統，不僅包括中國北斗衛星導航系統、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO 和美國GPS 這4 大GNSS 系統，還包括一些國家或地區的增強系統與區域系統。全球導航衛星系統利用衛星發射時間、星歷等觀測量，結合使用者的鐘差，為全球的使用者提供坐標位置、速度以及時間等全天候精確信息的導航定位系統。同時還擁有著其他的運用功能和較大的適用范圍，具有較高的使用質量［3］。簡言之，衛星定位系統也相當于人的一只眼睛：發現信息、獲取信息、傳輸信息。

2 “3S”技術在我國煤礦中的應用現狀與分析

當前，隨著我國科技水平長足的發展，為了幫助煤炭企業更加安全、高效的進行煤炭生產工作，進而在保障國家對煤炭資源的需求量的同時提高煤礦產業經濟效益，我國已經將“3S”技術運用到了煤礦企業在煤炭生產時所對應的各環節之中。

2.1 GIS（地理信息系統）在我國煤礦中的應用現狀與分析

2.1.1 煤礦環境地質評估

技術人員在將地理信息系統運用到煤礦環境地質評估中時，通過地理信息系統來建立煤礦環境地質環境評價模型，并根據煤礦的實際情況，采取不同的方法分析地質災害危險性指數，從而對煤礦潛在的危害采取有效地防治措施。同時也可充分分析災害發生的原因，極大的促進了煤礦環境地質評估工作的有效進行。

2.1.2 煤礦企業的生產安全

地理信息系統對目標位置的精準分析有著極其強大的功能，因而有助于煤礦企業對煤炭生產的各個環節進行實時地把控與監測。在配合其他設備的條件下，可實現安全事故、井下工人與井下機車的可視化定位并促進煤礦企業管理的信息化與煤炭生產安全、高效的進行［4］。

2.2 RS（遙感）在我國煤礦中的應用現狀與分析

2.2.1 煤礦環境地質評估

遙感可以通過災前與災后的影像數據分析對比的方式，提高煤礦環境地質評估工作的水平。同時，遙感可實時收集目標煤礦的信息，以災情分布圖的形式呈現地質災害特征，從而為技術人員根據劃定的災害危險等級，做好災害防治與應急預案的兩手準備提供了依據［5］。

2.2.2 煤礦資源的勘探

隨著遙感技術與衛星分辨率的不斷提升，技術人員可利用遙感對目標區域的地質構造、礦產信息及二者的相關性等方面作出判斷，以此提高煤礦資源勘探時的精度和可信度并獲取較為可靠的礦區地質資料。

2.3 GNSS（全球導航衛星系統）在我國煤礦中的應用現狀與分析

2.3.1 煤礦環境地質評估

全球導航衛星系統可通過精準的實時定位，使技術人員在監測煤礦環境地質的實時變化的情況下，對煤礦環境地質進行高質量的評估，從而避免因信息不及時、不準確所造成的地質災害的突發。并通過這種方式加深了人們對煤礦地質災害成因的認識。

2.3.2 煤礦資源的勘探

全球導航衛星系統在目前的地質勘探工作中是有十分有效的技術手段，可以在確保精度的前提下，向技術人員提供實時的地面點坐標位置。以全球導航衛星系統與傳統資源勘探技術相結合的方式進行煤炭資源的探查，有助于提高煤礦資源勘探的效率，降低勘探過程中的資源浪費，使煤炭行業穩步發展。

3 結論

綜上所述，隨著科學技術的發展，“3S”技術不但對我國的煤炭生產與煤炭企業的發展起到十分重要的作用而且在其他方面也有著可發掘的潛力。因此，“3S”技術作為我國智慧礦山建設中不可或缺的一環，未來將會與煤礦智能化、煤礦物聯網與大數據技術的三大關鍵技術緊密結合，并會在其中發揮更為積極、有效的作用。因此，我們應結合社會與企業需求，增加研究力度，推進我國煤礦產業的持續發展和社會的現代化建設。