楊 禎

(中建材西南勘察設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

隨著工業(yè)自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展，煤炭行業(yè)已具備從生產(chǎn)到銷售的能力。但是在管理煤炭行業(yè)開采的技術(shù)，仍需要很大的發(fā)展空間去解決。GIS的發(fā)展填補(bǔ)了采礦業(yè)中煤礦開采系統(tǒng)的空白。本文的目的是在結(jié)合GIS管理技術(shù)的快速發(fā)展的煤礦開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成智能采礦系統(tǒng)的完整建設(shè)，并為下一步建設(shè)管理系統(tǒng)的建立奠定基礎(chǔ)。

1 智慧礦山GIS模型國內(nèi)研究的現(xiàn)狀

1.1 GIS模型國內(nèi)研究的現(xiàn)狀

由于我國計(jì)算機(jī)化的飛速發(fā)展和人工智能的提高，有很多勘察設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)員認(rèn)為傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)圖紙已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今的技術(shù)，并且過度依賴人類的想象力和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在勘察設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)軟件技術(shù)，發(fā)展的越來越高，協(xié)作3D設(shè)計(jì)正變得越來越復(fù)雜。GIS技術(shù)是全世界設(shè)計(jì)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(fù)雜的三維模型，方案的選擇、比較方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。我國的GIS起步較晚，GIS理論僅在2002年應(yīng)用。GIS在我國和世界各地都運(yùn)用的很廣泛，國家也在積極支持這種技術(shù)，在這種情況下，我國的GIS理論發(fā)展迅速，并且發(fā)布了GIS行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。GIS在早期建設(shè)領(lǐng)域已建立良好的地位。GIS作為數(shù)據(jù)庫模型，包含了許多設(shè)計(jì)的一些數(shù)據(jù)庫，GIS在建筑行業(yè)的快速發(fā)展，促使專家開始思考測(cè)量和顯示地理數(shù)據(jù)并逐步探索其集成。GIS在煤炭行業(yè)中很少使用，主要用于鐵路、橋梁、城市規(guī)劃、地下工程和其他項(xiàng)目，在對(duì)這些類型的機(jī)械工程的研究中，本文應(yīng)用了將GIS應(yīng)用到煤炭工程中的幾種方法。

1.2 智慧礦山國內(nèi)研究的現(xiàn)狀

智能鉆探技術(shù)現(xiàn)狀：現(xiàn)有的所有鉆探生產(chǎn)線和煤炭機(jī)械，都反映了我國在智慧礦山的運(yùn)用，已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展。但是在實(shí)際施工階段，仍缺乏一些隧道鉆探技術(shù)。但是，信息技術(shù)，冶煉和智能爆炸技術(shù)等一些新領(lǐng)域也有了發(fā)展。

智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的現(xiàn)狀：在過去的幾年中，智慧礦山GIS系統(tǒng)的智能操作得到了快速發(fā)展。一些礦山有無人排水、無人供電、無人氣壓系統(tǒng)和無人舉升系統(tǒng)。山東能源集團(tuán)和其他公司使用這些技術(shù)來執(zhí)行命令和通信，智能制造運(yùn)營和電子采礦項(xiàng)目，以及在通信技術(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行地圖和物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)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(tǒng)等已經(jīng)得到了廣泛的使用。

2 智慧礦山GIS模型創(chuàng)建

2.1 投資策劃階段工作流程創(chuàng)建

2.1.1 工作目標(biāo)創(chuàng)建

項(xiàng)目投資計(jì)劃階段應(yīng)闡明項(xiàng)目目標(biāo)，分為兩個(gè)層次：宏觀目標(biāo)和特定目標(biāo)。宏觀組織指標(biāo)是指項(xiàng)目建設(shè)對(duì)實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展目標(biāo)的國家，地區(qū)，行政或行業(yè)的影響，具體目標(biāo)與建設(shè)項(xiàng)目的直接影響有關(guān)。作為國家的主要產(chǎn)業(yè)，煤炭工業(yè)面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，在國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定與發(fā)展中發(fā)揮重要作用，發(fā)揮其充分的能源優(yōu)勢(shì)，為國家的發(fā)展創(chuàng)造出了巨大的潛力。煤炭行業(yè)的任務(wù)包括規(guī)模、勘察、產(chǎn)量、運(yùn)輸?shù)纫恍┓矫?。借助GIS技術(shù)可以達(dá)到三維立體的效果，對(duì)于煤炭行業(yè)乃至所有工程項(xiàng)目的長期經(jīng)濟(jì)利益和戰(zhàn)略方向都起著至關(guān)重要的作用。

2.1.2 工作流程分析創(chuàng)建

煤礦開采項(xiàng)目中最重要的階段是決策，包括項(xiàng)目建議書，可行性研究(包括項(xiàng)目投資目標(biāo)，風(fēng)險(xiǎn)分析，建設(shè)計(jì)劃等)，工作計(jì)劃，評(píng)估報(bào)告(包括節(jié)能評(píng)估，環(huán)境評(píng)估影響)社會(huì)穩(wěn)定性評(píng)估，安全評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估(水土保持計(jì)劃的編制)和其他相關(guān)報(bào)告。從項(xiàng)目建議書到可行性報(bào)告是逐步公開宣布項(xiàng)目的招投標(biāo)階段截止開標(biāo)階段，包括投資者，運(yùn)營商，煤礦的建筑工地，以及相關(guān)政府報(bào)告的準(zhǔn)備和提交。

2.2 勘察設(shè)計(jì)階段工作流程

2.2.1 創(chuàng)建勘察任務(wù)

應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的要求，識(shí)別，分析和評(píng)估環(huán)境的地質(zhì)和施工現(xiàn)場(chǎng)的地理特征和地理?xiàng)l件，為施工項(xiàng)目提供合理的建議并編寫研究文件。在開發(fā)和建設(shè)之前，必須先調(diào)查地理，地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下資源的探測(cè)。

2.2.2 創(chuàng)建勘察工作流程

根據(jù)有關(guān)建筑規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)的技術(shù)要求，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)文件，對(duì)工程設(shè)計(jì)，技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和項(xiàng)目環(huán)境進(jìn)行綜合分析和論證研究報(bào)告，以確保服務(wù)的正常運(yùn)行。準(zhǔn)備工程和設(shè)計(jì)工作的設(shè)計(jì)任務(wù)，組織方案的制定，初始項(xiàng)目，施工圖項(xiàng)目等。

初步設(shè)計(jì)：在項(xiàng)目的初始階段，項(xiàng)目的內(nèi)容與評(píng)估計(jì)劃的內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)相符，并且可以確定準(zhǔn)備用于奠定基礎(chǔ)的主要設(shè)備和材料。用于開發(fā)和批準(zhǔn)項(xiàng)目的投資基礎(chǔ)的整個(gè)期間里，施工單位應(yīng)組織專家審查圖紙和模板，檢查模板的準(zhǔn)確性，詳細(xì)的接縫，材料的組裝，模板中的錯(cuò)誤和其他問題。在仔細(xì)審查圖紙和樣品后，同意專家的書面意見，與相關(guān)設(shè)計(jì)人員和投資者討論計(jì)劃，并交換意見，在達(dá)成一直要求后更改設(shè)計(jì)圖紙。

建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程的主要功能是，以模型和描述的形式表達(dá)設(shè)計(jì)人員的意思，從而較好地滿足設(shè)計(jì)過程的進(jìn)行。建筑設(shè)計(jì)圖紙不僅是施工指南的基礎(chǔ)，也是預(yù)算的依據(jù)，施工圖包含設(shè)計(jì)文件，要求有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)模板。在施工圖設(shè)計(jì)過程中，施工部門將根據(jù)預(yù)先批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)文件準(zhǔn)備和分發(fā)設(shè)計(jì)結(jié)果，以執(zhí)行施工計(jì)劃，施工工作，材料和設(shè)備訂單，設(shè)備支持標(biāo)準(zhǔn)，安裝工作和準(zhǔn)備施工預(yù)算圖。隨著設(shè)計(jì)的不斷深化和模型方案的不斷變更認(rèn)可，從方案開始一直到建設(shè)項(xiàng)目結(jié)束，設(shè)計(jì)過程也不斷改進(jìn)。

2.3 項(xiàng)目施工階段工作創(chuàng)建

2.3.1 施工任務(wù)創(chuàng)建

煤礦開采工作要花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，而項(xiàng)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(shè)計(jì)方提供的設(shè)計(jì)圖紙、施工合同和技術(shù)要求進(jìn)行施工。在整個(gè)期間，建設(shè)單位動(dòng)態(tài)管理煤炭項(xiàng)目的成本、質(zhì)量和進(jìn)度，協(xié)調(diào)甲方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、政府部門之間的關(guān)系，保證施工任務(wù)順利進(jìn)行。

大多數(shù)煤礦工程項(xiàng)目的完成過程是在數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上完成的。一方面，有必要選擇和編譯在設(shè)計(jì)決策、合同和實(shí)施過程中創(chuàng)建的技術(shù)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(yàn)證工程材料并將其移交給操作員，作為一個(gè)完整的格式化數(shù)據(jù)庫，Revit包含強(qiáng)大的幾何數(shù)據(jù)和一些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。以存儲(chǔ)技術(shù)文檔可以有效減少紙張材料的數(shù)量，并清楚地說明Craft項(xiàng)目中每個(gè)過渡的設(shè)計(jì)和布局，將建設(shè)項(xiàng)目的工程數(shù)據(jù)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(yīng)用。

2.3.2 工作流程創(chuàng)建

施工階段的質(zhì)量控制任務(wù)包括煤炭工程材料、零部件以及工程機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量控制。在對(duì)設(shè)備和材料進(jìn)行正確建模并添加通用參數(shù)后，除了進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證外，只能在建筑物的特定區(qū)域或地方檢查設(shè)備模型和材料是否與時(shí)間表相符，還可以確保有沒有設(shè)備缺陷。進(jìn)行預(yù)防控制施工圖工程，并進(jìn)行模型導(dǎo)出，在質(zhì)量控制過程中，可以使用Revit模型直接更改施工過程中的設(shè)計(jì)或工程，以確保在更改模型后及時(shí)更新相關(guān)信息。管理項(xiàng)目實(shí)施階段的進(jìn)度主要是監(jiān)理、檢查和調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，以確保在合同期內(nèi)執(zhí)行建設(shè)項(xiàng)目。

3 智慧礦山GIS模型應(yīng)用

3.1 智慧礦山GIS模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的應(yīng)用

由于道路系統(tǒng)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(duì)道路的每個(gè)部分進(jìn)行仿真，然后再進(jìn)行關(guān)節(jié)連接的仿真。煤炭建模系統(tǒng)的開發(fā)和優(yōu)化涉及到煤炭工程地表和底土的完整模型的創(chuàng)建，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)模型的表面工程部分采用專業(yè)模型進(jìn)行單獨(dú)建模。開發(fā)圖紙，然后結(jié)合專業(yè)模型，解決模型沖突的問題，通過將其用于機(jī)電系統(tǒng)地下部分的專業(yè)建模的系統(tǒng)圖相結(jié)合來調(diào)整智慧礦山GIS模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的應(yīng)用，提供及時(shí)的反饋和調(diào)整，以改善開發(fā)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(jù)圖形中的圖案創(chuàng)建分段圖案，在創(chuàng)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(chuàng)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

地質(zhì)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(guī)模，巖性和衰變的分布是由地質(zhì)學(xué)決定的，并且該信息與各種礦物是一致的。不同的采礦區(qū)有不同的方案，但是總地來說，一些基本信息很重要，例如項(xiàng)目名稱、采樣位置、分析速率和數(shù)據(jù)注冊(cè)表中的巖性，要在3 dMine中的孔中建立空間模型，必須創(chuàng)建一個(gè)良好的數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)工具處理地質(zhì)數(shù)據(jù)后，將創(chuàng)建一個(gè)井?dāng)?shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫主要由四個(gè)表組成：位置表、邊坡測(cè)量表、巖性表和煤炭數(shù)據(jù)表。選擇“新建鉆取數(shù)據(jù)庫”主菜單，選擇下拉對(duì)話框中的復(fù)選框，然后創(chuàng)建一個(gè)新的鉆取數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建了一個(gè)三維模型，以四個(gè)表格的形式豐富了成像屏幕和可視化地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。

3.3 智慧礦山GIS模型安全方面應(yīng)用

長期以來，工業(yè)安全一直是我國的主要國家政策，保護(hù)工人的安全和健康并提高生產(chǎn)率是一項(xiàng)重要的任務(wù)，這是保證我國經(jīng)濟(jì)保持高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。因此，只有把重點(diǎn)放在安全生產(chǎn)上，才能普遍提高企業(yè)安全管理水平，確保企業(yè)安全準(zhǔn)入，最大限度地提高企業(yè)效率，更好地保持煤炭企業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁加速。在總結(jié)和分析采礦事件的基礎(chǔ)上，廣泛使用智慧礦山GIS模型安全方面應(yīng)用來識(shí)別和預(yù)測(cè)采礦，采礦是有關(guān)生產(chǎn)和生產(chǎn)過程不確定因素的科學(xué)知識(shí)體系，在平臺(tái)上對(duì)GIS接入點(diǎn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆抡妫⑶移脚_(tái)管理中還可以包含煤礦安全管理的內(nèi)容。

3.3.1 基于系統(tǒng)工程的應(yīng)用點(diǎn)分析

煤礦安全的重要組成部分是在了解損失和事故機(jī)理并加強(qiáng)對(duì)煤礦設(shè)施的控制的基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)工程原理和技術(shù)來預(yù)測(cè)和分析規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)和處置的整個(gè)周期。充分利用各種安全措施，消除和控制危害，創(chuàng)造安全的工作條件。GIS管理技術(shù)可以通過可視化模擬貫穿煤礦建設(shè)的整個(gè)生命周期，以達(dá)到快速?zèng)Q策的目的，并可以在每個(gè)階段分析風(fēng)險(xiǎn)，智能采礦管理系統(tǒng)以及其他煤炭開采技術(shù)可以使用雙重方法來提高采礦公司對(duì)事故和災(zāi)難的抵御能力。

3.3.2 基于事故發(fā)生理論的應(yīng)用點(diǎn)分析

由于缺乏有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)安全性的知識(shí)，可以模擬Fuzor中的真實(shí)生活，這不僅可以增加在現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)知識(shí)的動(dòng)力，而且可以模擬員工發(fā)生災(zāi)難時(shí)在緊急情況下逃生的經(jīng)歷，安撫員工的思想，提高生產(chǎn)能力并減少損失。在視力和聽力受損的生理環(huán)境中，向Fusor平臺(tái)添加危險(xiǎn)的聲源，并調(diào)整照明以模擬事故發(fā)生的過程，并且可以在發(fā)生災(zāi)難時(shí)模擬具有人在逃生過程的現(xiàn)有場(chǎng)景。在模擬模型側(cè)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(guī)劃相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)，由于缺少現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，安全設(shè)備而引起的問題，所以將燈光模型顯示在移動(dòng)設(shè)備的側(cè)面，并定期檢查地面上的型號(hào)和可用的安裝設(shè)備，為了減少危險(xiǎn)情況的發(fā)生，檢查接地保護(hù)裝置是否損壞，提高煤礦開采項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)安全性。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)要注意地板設(shè)備的完整性，并且無磨損、老化、腐蝕、疲勞等現(xiàn)象。

4 結(jié) 語

綜上所述，GIS的應(yīng)用已成為各種工程行業(yè)的普遍趨勢(shì)，但在煤炭行業(yè)的發(fā)展仍然相對(duì)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(fā)展機(jī)會(huì)，全面使用GIS并結(jié)合綜合施工管理系統(tǒng)，改善采礦安全管理的質(zhì)量和效率，對(duì)于促進(jìn)采礦行業(yè)的智能礦山開采的發(fā)展至關(guān)重要。在現(xiàn)階段影響智能采礦的限制因素主要是從傳統(tǒng)采礦到智能采礦的轉(zhuǎn)變，在這種情況下，本文研究了智慧礦山GIS模型創(chuàng)建與應(yīng)用，目的是在結(jié)合GIS管理技術(shù)的快速發(fā)展的煤礦開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成智能采礦系統(tǒng)的完整建設(shè)，并為下一步建設(shè)管理系統(tǒng)的建立奠定基礎(chǔ)。

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