智慧矿山GIS模型创建与应用

杨 祯

(中建材西南勘察设计有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

随着工业自动化和物联网技术的高质量发展，煤炭行业已具备从生产到销售的能力。但是在管理煤炭行业开采的技术，仍需要很大的发展空间去解决。GIS的发展填补了采矿业中煤矿开采系统的空白。本文的目的是在结合GIS管理技术的快速发展的煤矿开采技术的基础上，完成智能采矿系统的完整建设，并为下一步建设管理系统的建立奠定基础。

1 智慧矿山GIS模型国内研究的现状

1.1 GIS模型国内研究的现状

由于我国计算机化的飞速发展和人工智能的提高，有很多勘察设计院的设计员认为传统的CAD设计图纸已经不能满足现今的技术，并且过度依赖人类的想象力和设计经验。现在勘察设计院的设计软件技术，发展的越来越高，协作3D设计正变得越来越复杂。GIS技术是全世界设计的一大变革，它解决许多带有2D图纸的未解决方案，并且在用于解决一些复杂的三维模型，方案的选择、比较方面有着不可替代的优势。我国的GIS起步较晚，GIS理论仅在2002年应用。GIS在我国和世界各地都运用的很广泛，国家也在积极支持这种技术，在这种情况下，我国的GIS理论发展迅速，并且发布了GIS行业标准。GIS在早期建设领域已建立良好的地位。GIS作为数据库模型，包含了许多设计的一些数据库，GIS在建筑行业的快速发展，促使专家开始思考测量和显示地理数据并逐步探索其集成。GIS在煤炭行业中很少使用，主要用于铁路、桥梁、城市规划、地下工程和其他项目，在对这些类型的机械工程的研究中，本文应用了将GIS应用到煤炭工程中的几种方法。

1.2 智慧矿山国内研究的现状

智能钻探技术现状：现有的所有钻探生产线和煤炭机械，都反映了我国在智慧矿山的运用，已经进入现代化发展。但是在实际施工阶段，仍缺乏一些隧道钻探技术。但是，信息技术，冶炼和智能爆炸技术等一些新领域也有了发展。

智慧辅助生产系统的现状：在过去的几年中，智慧矿山GIS系统的智能操作得到了快速发展。一些矿山有无人排水、无人供电、无人气压系统和无人举升系统。山东能源集团和其他公司使用这些技术来执行命令和通信，智能制造运营和电子采矿项目，以及在通信技术范围内进行地图和物联网项目。在通信的一些方面，地下无线通信，电缆通信和传输以及千兆位，安装光纤通信系统等已经得到了广泛的使用。

2 智慧矿山GIS模型创建

2.1 投资策划阶段工作流程创建

2.1.1 工作目标创建

项目投资计划阶段应阐明项目目标，分为两个层次：宏观目标和特定目标。宏观组织指标是指项目建设对实现共同发展目标的国家，地区，行政或行业的影响，具体目标与建设项目的直接影响有关。作为国家的主要产业，煤炭工业面临着巨大的技术挑战，在国民经济的稳定与发展中发挥重要作用，发挥其充分的能源优势，为国家的发展创造出了巨大的潜力。煤炭行业的任务包括规模、勘察、产量、运输等一些方面。借助GIS技术可以达到三维立体的效果，对于煤炭行业乃至所有工程项目的长期经济利益和战略方向都起着至关重要的作用。

2.1.2 工作流程分析创建

煤矿开采项目中最重要的阶段是决策，包括项目建议书，可行性研究(包括项目投资目标，风险分析，建设计划等)，工作计划，评估报告(包括节能评估，环境评估影响)社会稳定性评估，安全评估和风险评估，地质灾害评估(水土保持计划的编制)和其他相关报告。从项目建议书到可行性报告是逐步公开宣布项目的招投标阶段截止开标阶段，包括投资者，运营商，煤矿的建筑工地，以及相关政府报告的准备和提交。

2.2 勘察设计阶段工作流程

2.2.1 创建勘察任务

应根据建设项目的要求，识别，分析和评估环境的地质和施工现场的地理特征和地理条件，为施工项目提供合理的建议并编写研究文件。在开发和建设之前，必须先调查地理，地质结构和地下资源的探测。

2.2.2 创建勘察工作流程

根据有关建筑规范，标准和法律法规的技术要求，结合建设项目的设计文件，对工程设计，技术，经济和项目环境进行综合分析和论证研究报告，以确保服务的正常运行。准备工程和设计工作的设计任务，组织方案的制定，初始项目，施工图项目等。

初步设计：在项目的初始阶段，项目的内容与评估计划的内容的标准相符，并且可以确定准备用于奠定基础的主要设备和材料。用于开发和批准项目的投资基础的整个期间里，施工单位应组织专家审查图纸和模板，检查模板的准确性，详细的接缝，材料的组装，模板中的错误和其他问题。在仔细审查图纸和样品后，同意专家的书面意见，与相关设计人员和投资者讨论计划，并交换意见，在达成一直要求后更改设计图纸。

建筑图纸设计过程的主要功能是，以模型和描述的形式表达设计人员的意思，从而较好地满足设计过程的进行。建筑设计图纸不仅是施工指南的基础，也是预算的依据，施工图包含设计文件，要求有严格的设计模板。在施工图设计过程中，施工部门将根据预先批准的设计文件准备和分发设计结果，以执行施工计划，施工工作，材料和设备订单，设备支持标准，安装工作和准备施工预算图。随着设计的不断深化和模型方案的不断变更认可，从方案开始一直到建设项目结束，设计过程也不断改进。

2.3 项目施工阶段工作创建

2.3.1 施工任务创建

煤矿开采工作要花费大量的人力、物力、财力，而项目管理是煤矿开采最困难的阶段。必须按照交付文件，按照设计方提供的设计图纸、施工合同和技术要求进行施工。在整个期间，建设单位动态管理煤炭项目的成本、质量和进度，协调甲方、设计方、施工方、监理方、政府部门之间的关系，保证施工任务顺利进行。

大多数煤矿工程项目的完成过程是在数据收集的基础上完成的。一方面，有必要选择和编译在设计决策、合同和实施过程中创建的技术文档和图纸，重新审批其他材料；另一方面，完成施工阶段，并在操作阶段验证工程材料并将其移交给操作员，作为一个完整的格式化数据库，Revit包含强大的几何数据和一些设计数据。以存储技术文档可以有效减少纸张材料的数量，并清楚地说明Craft项目中每个过渡的设计和布局，将建设项目的工程数据作为模型传输给操作员，从而在操作过程中更加重视该模型的应用。

2.3.2 工作流程创建

施工阶段的质量控制任务包括煤炭工程材料、零部件以及工程机械设备的质量控制。在对设备和材料进行正确建模并添加通用参数后，除了进行现场验证外，只能在建筑物的特定区域或地方检查设备模型和材料是否与时间表相符，还可以确保有没有设备缺陷。进行预防控制施工图工程，并进行模型导出，在质量控制过程中，可以使用Revit模型直接更改施工过程中的设计或工程，以确保在更改模型后及时更新相关信息。管理项目实施阶段的进度主要是监理、检查和调整进度计划，以确保在合同期内执行建设项目。

3 智慧矿山GIS模型应用

3.1 智慧矿山GIS模型系统设计优化的应用

由于道路系统是通过直坡道路连接的，因此有必要使用汇总仿真表中的仿真模型对道路的每个部分进行仿真，然后再进行关节连接的仿真。煤炭建模系统的开发和优化涉及到煤炭工程地表和底土的完整模型的创建，工业现场模型的表面工程部分采用专业模型进行单独建模。开发图纸，然后结合专业模型，解决模型冲突的问题，通过将其用于机电系统地下部分的专业建模的系统图相结合来调整智慧矿山GIS模型系统设计优化的应用，提供及时的反馈和调整，以改善开发各种模型问题中的更改。使用道路建模方法，煤矿开采路线大致分为直线和陡坡两种类型，根据图形中的图案创建分段图案，在创建直线路径和倾斜路径图案后，最终将其组装成与图像完全相同的模型。

3.2 智慧矿山GIS模型创建地质数据库应用

地质信息通常通过钻探、钻井、沟渠和地球物理挖掘等方法获得，矿物的规模，岩性和衰变的分布是由地质学决定的，并且该信息与各种矿物是一致的。不同的采矿区有不同的方案，但是总地来说，一些基本信息很重要，例如项目名称、采样位置、分析速率和数据注册表中的岩性，要在3 dMine中的孔中建立空间模型，必须创建一个良好的数据库，通过数据工具处理地质数据后，将创建一个井数据库。该数据库主要由四个表组成：位置表、边坡测量表、岩性表和煤炭数据表。选择“新建钻取数据库”主菜单，选择下拉对话框中的复选框，然后创建一个新的钻取数据库，创建了一个三维模型，以四个表格的形式丰富了成像屏幕和可视化地质数据库。

3.3 智慧矿山GIS模型安全方面应用

长期以来，工业安全一直是我国的主要国家政策，保护工人的安全和健康并提高生产率是一项重要的任务，这是保证我国经济保持高质量发展的必由之路。因此，只有把重点放在安全生产上，才能普遍提高企业安全管理水平，确保企业安全准入，最大限度地提高企业效率，更好地保持煤炭企业发展的强劲加速。在总结和分析采矿事件的基础上，广泛使用智慧矿山GIS模型安全方面应用来识别和预测采矿，采矿是有关生产和生产过程不确定因素的科学知识体系，在平台上对GIS接入点进行了适当的仿真，并且平台管理中还可以包含煤矿安全管理的内容。

3.3.1 基于系统工程的应用点分析

煤矿安全的重要组成部分是在了解损失和事故机理并加强对煤矿设施的控制的基础上，利用系统工程原理和技术来预测和分析规划、设计、施工、生产和处置的整个周期。充分利用各种安全措施，消除和控制危害，创造安全的工作条件。GIS管理技术可以通过可视化模拟贯穿煤矿建设的整个生命周期，以达到快速决策的目的，并可以在每个阶段分析风险，智能采矿管理系统以及其他煤炭开采技术可以使用双重方法来提高采矿公司对事故和灾难的抵御能力。

3.3.2 基于事故发生理论的应用点分析

由于缺乏有关现场安全性的知识，可以模拟Fuzor中的真实生活，这不仅可以增加在现场学习知识的动力，而且可以模拟员工发生灾难时在紧急情况下逃生的经历，安抚员工的思想，提高生产能力并减少损失。在视力和听力受损的生理环境中，向Fusor平台添加危险的声源，并调整照明以模拟事故发生的过程，并且可以在发生灾难时模拟具有人在逃生过程的现有场景。在模拟模型侧材料放置的狭窄空间中用于堆叠的空间可显著用于减少与空间规划相关的安全风险，由于缺少现场设备，安全设备而引起的问题，所以将灯光模型显示在移动设备的侧面，并定期检查地面上的型号和可用的安装设备，为了减少危险情况的发生，检查接地保护装置是否损坏，提高煤矿开采项目的现场安全性。对施工现场进行监测时要注意地板设备的完整性，并且无磨损、老化、腐蚀、疲劳等现象。

4 结 语

综上所述，GIS的应用已成为各种工程行业的普遍趋势，但在煤炭行业的发展仍然相对缓慢。作为国家的主要能源部门，在煤矿的管理水平上，仍有许多发展机会，全面使用GIS并结合综合施工管理系统，改善采矿安全管理的质量和效率，对于促进采矿行业的智能矿山开采的发展至关重要。在现阶段影响智能采矿的限制因素主要是从传统采矿到智能采矿的转变，在这种情况下，本文研究了智慧矿山GIS模型创建与应用，目的是在结合GIS管理技术的快速发展的煤矿开采技术的基础上，完成智能采矿系统的完整建设，并为下一步建设管理系统的建立奠定基础。

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