智慧礦山GIS模型創建與應用

楊 禎

(中建材西南勘察設計有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

隨著工業自動化和物聯網技術的高質量發展，煤炭行業已具備從生產到銷售的能力。但是在管理煤炭行業開采的技術，仍需要很大的發展空間去解決。GIS的發展填補了采礦業中煤礦開采系統的空白。本文的目的是在結合GIS管理技術的快速發展的煤礦開采技術的基礎上，完成智能采礦系統的完整建設，并為下一步建設管理系統的建立奠定基礎。

1 智慧礦山GIS模型國內研究的現狀

1.1 GIS模型國內研究的現狀

由于我國計算機化的飛速發展和人工智能的提高，有很多勘察設計院的設計員認為傳統的CAD設計圖紙已經不能滿足現今的技術，并且過度依賴人類的想象力和設計經驗。現在勘察設計院的設計軟件技術，發展的越來越高，協作3D設計正變得越來越復雜。GIS技術是全世界設計的一大變革，它解決許多帶有2D圖紙的未解決方案，并且在用于解決一些復雜的三維模型，方案的選擇、比較方面有著不可替代的優勢。我國的GIS起步較晚，GIS理論僅在2002年應用。GIS在我國和世界各地都運用的很廣泛，國家也在積極支持這種技術，在這種情況下，我國的GIS理論發展迅速，并且發布了GIS行業標準。GIS在早期建設領域已建立良好的地位。GIS作為數據庫模型，包含了許多設計的一些數據庫，GIS在建筑行業的快速發展，促使專家開始思考測量和顯示地理數據并逐步探索其集成。GIS在煤炭行業中很少使用，主要用于鐵路、橋梁、城市規劃、地下工程和其他項目，在對這些類型的機械工程的研究中，本文應用了將GIS應用到煤炭工程中的幾種方法。

1.2 智慧礦山國內研究的現狀

智能鉆探技術現狀：現有的所有鉆探生產線和煤炭機械，都反映了我國在智慧礦山的運用，已經進入現代化發展。但是在實際施工階段，仍缺乏一些隧道鉆探技術。但是，信息技術，冶煉和智能爆炸技術等一些新領域也有了發展。

智慧輔助生產系統的現狀：在過去的幾年中，智慧礦山GIS系統的智能操作得到了快速發展。一些礦山有無人排水、無人供電、無人氣壓系統和無人舉升系統。山東能源集團和其他公司使用這些技術來執行命令和通信，智能制造運營和電子采礦項目，以及在通信技術范圍內進行地圖和物聯網項目。在通信的一些方面，地下無線通信，電纜通信和傳輸以及千兆位，安裝光纖通信系統等已經得到了廣泛的使用。

2 智慧礦山GIS模型創建

2.1 投資策劃階段工作流程創建

2.1.1 工作目標創建

項目投資計劃階段應闡明項目目標，分為兩個層次：宏觀目標和特定目標。宏觀組織指標是指項目建設對實現共同發展目標的國家，地區，行政或行業的影響，具體目標與建設項目的直接影響有關。作為國家的主要產業，煤炭工業面臨著巨大的技術挑戰，在國民經濟的穩定與發展中發揮重要作用，發揮其充分的能源優勢，為國家的發展創造出了巨大的潛力。煤炭行業的任務包括規模、勘察、產量、運輸等一些方面。借助GIS技術可以達到三維立體的效果，對于煤炭行業乃至所有工程項目的長期經濟利益和戰略方向都起著至關重要的作用。

2.1.2 工作流程分析創建

煤礦開采項目中最重要的階段是決策，包括項目建議書，可行性研究(包括項目投資目標，風險分析，建設計劃等)，工作計劃，評估報告(包括節能評估，環境評估影響)社會穩定性評估，安全評估和風險評估，地質災害評估(水土保持計劃的編制)和其他相關報告。從項目建議書到可行性報告是逐步公開宣布項目的招投標階段截止開標階段，包括投資者，運營商，煤礦的建筑工地，以及相關政府報告的準備和提交。

2.2 勘察設計階段工作流程

2.2.1 創建勘察任務

應根據建設項目的要求，識別，分析和評估環境的地質和施工現場的地理特征和地理條件，為施工項目提供合理的建議并編寫研究文件。在開發和建設之前，必須先調查地理，地質結構和地下資源的探測。

2.2.2 創建勘察工作流程

根據有關建筑規范，標準和法律法規的技術要求，結合建設項目的設計文件，對工程設計，技術，經濟和項目環境進行綜合分析和論證研究報告，以確保服務的正常運行。準備工程和設計工作的設計任務，組織方案的制定，初始項目，施工圖項目等。

初步設計：在項目的初始階段，項目的內容與評估計劃的內容的標準相符，并且可以確定準備用于奠定基礎的主要設備和材料。用于開發和批準項目的投資基礎的整個期間里，施工單位應組織專家審查圖紙和模板，檢查模板的準確性，詳細的接縫，材料的組裝，模板中的錯誤和其他問題。在仔細審查圖紙和樣品后，同意專家的書面意見，與相關設計人員和投資者討論計劃，并交換意見，在達成一直要求后更改設計圖紙。

建筑圖紙設計過程的主要功能是，以模型和描述的形式表達設計人員的意思，從而較好地滿足設計過程的進行。建筑設計圖紙不僅是施工指南的基礎，也是預算的依據，施工圖包含設計文件，要求有嚴格的設計模板。在施工圖設計過程中，施工部門將根據預先批準的設計文件準備和分發設計結果，以執行施工計劃，施工工作，材料和設備訂單，設備支持標準，安裝工作和準備施工預算圖。隨著設計的不斷深化和模型方案的不斷變更認可，從方案開始一直到建設項目結束，設計過程也不斷改進。

2.3 項目施工階段工作創建

2.3.1 施工任務創建

煤礦開采工作要花費大量的人力、物力、財力，而項目管理是煤礦開采最困難的階段。必須按照交付文件，按照設計方提供的設計圖紙、施工合同和技術要求進行施工。在整個期間，建設單位動態管理煤炭項目的成本、質量和進度，協調甲方、設計方、施工方、監理方、政府部門之間的關系，保證施工任務順利進行。

大多數煤礦工程項目的完成過程是在數據收集的基礎上完成的。一方面，有必要選擇和編譯在設計決策、合同和實施過程中創建的技術文檔和圖紙，重新審批其他材料；另一方面，完成施工階段，并在操作階段驗證工程材料并將其移交給操作員，作為一個完整的格式化數據庫，Revit包含強大的幾何數據和一些設計數據。以存儲技術文檔可以有效減少紙張材料的數量，并清楚地說明Craft項目中每個過渡的設計和布局，將建設項目的工程數據作為模型傳輸給操作員，從而在操作過程中更加重視該模型的應用。

2.3.2 工作流程創建

施工階段的質量控制任務包括煤炭工程材料、零部件以及工程機械設備的質量控制。在對設備和材料進行正確建模并添加通用參數后，除了進行現場驗證外，只能在建筑物的特定區域或地方檢查設備模型和材料是否與時間表相符，還可以確保有沒有設備缺陷。進行預防控制施工圖工程，并進行模型導出，在質量控制過程中，可以使用Revit模型直接更改施工過程中的設計或工程，以確保在更改模型后及時更新相關信息。管理項目實施階段的進度主要是監理、檢查和調整進度計劃，以確保在合同期內執行建設項目。

3 智慧礦山GIS模型應用

3.1 智慧礦山GIS模型系統設計優化的應用

由于道路系統是通過直坡道路連接的，因此有必要使用匯總仿真表中的仿真模型對道路的每個部分進行仿真，然后再進行關節連接的仿真。煤炭建模系統的開發和優化涉及到煤炭工程地表和底土的完整模型的創建，工業現場模型的表面工程部分采用專業模型進行單獨建模。開發圖紙，然后結合專業模型，解決模型沖突的問題，通過將其用于機電系統地下部分的專業建模的系統圖相結合來調整智慧礦山GIS模型系統設計優化的應用，提供及時的反饋和調整，以改善開發各種模型問題中的更改。使用道路建模方法，煤礦開采路線大致分為直線和陡坡兩種類型，根據圖形中的圖案創建分段圖案，在創建直線路徑和傾斜路徑圖案后，最終將其組裝成與圖像完全相同的模型。

3.2 智慧礦山GIS模型創建地質數據庫應用

地質信息通常通過鉆探、鉆井、溝渠和地球物理挖掘等方法獲得，礦物的規模，巖性和衰變的分布是由地質學決定的，并且該信息與各種礦物是一致的。不同的采礦區有不同的方案，但是總地來說，一些基本信息很重要，例如項目名稱、采樣位置、分析速率和數據注冊表中的巖性，要在3 dMine中的孔中建立空間模型，必須創建一個良好的數據庫，通過數據工具處理地質數據后，將創建一個井數據庫。該數據庫主要由四個表組成：位置表、邊坡測量表、巖性表和煤炭數據表。選擇“新建鉆取數據庫”主菜單，選擇下拉對話框中的復選框，然后創建一個新的鉆取數據庫，創建了一個三維模型，以四個表格的形式豐富了成像屏幕和可視化地質數據庫。

3.3 智慧礦山GIS模型安全方面應用

長期以來，工業安全一直是我國的主要國家政策，保護工人的安全和健康并提高生產率是一項重要的任務，這是保證我國經濟保持高質量發展的必由之路。因此，只有把重點放在安全生產上，才能普遍提高企業安全管理水平，確保企業安全準入，最大限度地提高企業效率，更好地保持煤炭企業發展的強勁加速。在總結和分析采礦事件的基礎上，廣泛使用智慧礦山GIS模型安全方面應用來識別和預測采礦，采礦是有關生產和生產過程不確定因素的科學知識體系，在平臺上對GIS接入點進行了適當的仿真，并且平臺管理中還可以包含煤礦安全管理的內容。

3.3.1 基于系統工程的應用點分析

煤礦安全的重要組成部分是在了解損失和事故機理并加強對煤礦設施的控制的基礎上，利用系統工程原理和技術來預測和分析規劃、設計、施工、生產和處置的整個周期。充分利用各種安全措施，消除和控制危害，創造安全的工作條件。GIS管理技術可以通過可視化模擬貫穿煤礦建設的整個生命周期，以達到快速決策的目的，并可以在每個階段分析風險，智能采礦管理系統以及其他煤炭開采技術可以使用雙重方法來提高采礦公司對事故和災難的抵御能力。

3.3.2 基于事故發生理論的應用點分析

由于缺乏有關現場安全性的知識，可以模擬Fuzor中的真實生活，這不僅可以增加在現場學習知識的動力，而且可以模擬員工發生災難時在緊急情況下逃生的經歷，安撫員工的思想，提高生產能力并減少損失。在視力和聽力受損的生理環境中，向Fusor平臺添加危險的聲源，并調整照明以模擬事故發生的過程，并且可以在發生災難時模擬具有人在逃生過程的現有場景。在模擬模型側材料放置的狹窄空間中用于堆疊的空間可顯著用于減少與空間規劃相關的安全風險，由于缺少現場設備，安全設備而引起的問題，所以將燈光模型顯示在移動設備的側面，并定期檢查地面上的型號和可用的安裝設備，為了減少危險情況的發生，檢查接地保護裝置是否損壞，提高煤礦開采項目的現場安全性。對施工現場進行監測時要注意地板設備的完整性，并且無磨損、老化、腐蝕、疲勞等現象。

4 結 語

綜上所述，GIS的應用已成為各種工程行業的普遍趨勢，但在煤炭行業的發展仍然相對緩慢。作為國家的主要能源部門，在煤礦的管理水平上，仍有許多發展機會，全面使用GIS并結合綜合施工管理系統，改善采礦安全管理的質量和效率，對于促進采礦行業的智能礦山開采的發展至關重要。在現階段影響智能采礦的限制因素主要是從傳統采礦到智能采礦的轉變，在這種情況下，本文研究了智慧礦山GIS模型創建與應用，目的是在結合GIS管理技術的快速發展的煤礦開采技術的基礎上，完成智能采礦系統的完整建設，并為下一步建設管理系統的建立奠定基礎。

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