三維礦井GIS項目可行性分析報告

1、精選目錄一、三維礦井的概念 21.1 空間關(guān)系三維 GIS 系統(tǒng) 31.2 場景生成三維實景建模 31.3 數(shù)據(jù)互通子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入 31.4 整理分析數(shù)據(jù)庫編程管理 31.5 區(qū)域表現(xiàn)場景漫游、空間轉(zhuǎn)換、控制生成 41.6 主動預警預警區(qū)域即時跳入 4二、三維礦井的作用 42.1 強化管理 52.2 提高管理效率 52.3 安全保護神 52.4 減員 5三、經(jīng)濟角度分析三維礦井項目的可行性 6四、社會角度分析三維礦井項目的可行性 6五、競爭對手角度分析三維礦井項目的可行性 7六、知識產(chǎn)權(quán)保護 8可編輯精選三維礦井的概念三維礦井就是指在一套完整的三維礦井模型的框架上， 高度的集成了礦井安 全監(jiān)控

2、信息、人員定位信息、設備管理信息、井下交通信息、礦井儲量與煤層分 布信息、產(chǎn)量監(jiān)控信息、災害預警信息、礦井綜合自動化等；描述內(nèi)容涵蓋了礦 山中每一點的信息和屬性。按三維坐標組織，存儲，并提供有效、方便和直觀的 檢索手段和表現(xiàn)方式。使相關(guān)人員可以快速、準確、充分、完整地了解和使用與 礦山相關(guān)的各種信息。從這個意義上說，三維礦井就是一個在礦山范圍內(nèi)，以三 維坐標信息及其相互關(guān)系為基礎， 以物象信息為框架， 嵌入我們所有可獲得的子 系統(tǒng)信息而組成的立體結(jié)構(gòu)的信息網(wǎng)的總稱。因此，我們同樣可以從兩個層次上來理解數(shù)字化三維礦井。 一個層次是將數(shù) 字礦山中的固有信息（即與空間位置直接有關(guān)的相對固定的信息，如

3、地面地形 井下地質(zhì)、開采方案、已完成井下工程等）數(shù)字化，按三維坐標組織起來一個數(shù) 字礦山， 全面、詳盡地刻畫礦山及礦體； 另一個層次是在此基礎上再嵌入所有相 關(guān)信息（即與空間位置間接有關(guān)的相對變動的信息，如儲量管理、機電管理、人 員管理、生產(chǎn)管理、安全監(jiān)控、災害預警等等）組成一個意義更加廣泛的多維的 數(shù)字礦山 - 煤礦生產(chǎn)調(diào)度指揮管理系統(tǒng)，即礦井生產(chǎn)管理者駕駛艙，以更好的 服務于礦山建設和安全生產(chǎn)管理。三維礦井以三維 GIS 系統(tǒng)為基礎、以礦區(qū)地理及物象為框架、 以場景化漫游 為表現(xiàn)形式，通過對礦區(qū)各種生產(chǎn)系統(tǒng)信息的采集、分析、整理、分類、表現(xiàn)，可編輯精選使礦山生產(chǎn)管理由抽象變?yōu)榫唧w， 實現(xiàn)了

4、管理者身臨其境的管理方式。 系統(tǒng)數(shù)據(jù) 來源由辦公自動化系統(tǒng)、礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、 通風機 監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶輸送機監(jiān)控系統(tǒng)、 自燃火災束管監(jiān)控系統(tǒng)、 鍋爐自動控制與監(jiān)控 系統(tǒng)、井下移動壓風機監(jiān)測系統(tǒng)、 移動制氮站監(jiān)測系統(tǒng)、 供水系統(tǒng)與井下主排泵 房監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動通訊系統(tǒng)、 人員跟蹤定位與考勤監(jiān)測系統(tǒng)、 地面生產(chǎn)集中 控制系統(tǒng)等組成，覆蓋了全礦井所有生產(chǎn)領(lǐng)域。1.1 空間關(guān)系三維 GIS 系統(tǒng)三維 GIS 系統(tǒng)的應用是三維礦井與普通綜合自動化系統(tǒng)平臺區(qū)別的關(guān)鍵。 三 維礦井將三維GIS系統(tǒng)的引入，可直觀有效的表現(xiàn)出礦區(qū)位置、 采掘面動態(tài)、煤 層分布、儲量構(gòu)成、水文地質(zhì)、地理

5、信息等內(nèi)在的空間關(guān)系，讓管理者首先處于 一個綜合的管理高度來審視自己的轄區(qū)。三維礦井首要解決的是GIS系統(tǒng)與三維 礦井的結(jié)合問題， 通過對底層數(shù)據(jù)模型的處理及對生成物理引擎的兼容， 從而實 現(xiàn)GIS與三維礦井的無縫結(jié)合。1.2 場景生成三維實景建模 這是大量的基礎工作，為了使場景更加細膩、真實，實景建模非常重要，通過專業(yè) 3DMAX 人員、 VRP 人員實地采集，渲染處理，形成真實復雜的現(xiàn)場環(huán) 境模型。1.3 數(shù)據(jù)互通子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入通過綜合自動化的網(wǎng)絡平臺， 經(jīng)過各種數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換， 將全礦井所有生產(chǎn) 領(lǐng)域的系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入到三維礦井綜合自動化管理平臺的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。在此過程中， 協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)互通是

6、關(guān)鍵技術(shù)。1.4 整理分析數(shù)據(jù)庫編程管理可編輯精選數(shù)據(jù)接入后， 對數(shù)據(jù)的處理分三個過程。實時數(shù)據(jù)進入實時數(shù)據(jù)庫，用于三 維場景中部分實時信息的調(diào)用；經(jīng)過階段時間積累的歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫， 用于單項趨勢分析和報表； 最后的過程也是最復雜的過程， 各種繁雜的數(shù)據(jù)需要 經(jīng)過整理后，按區(qū)域類別進行劃分， 將同一區(qū)域內(nèi)， 不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)進行整合 或分離， 分析區(qū)域內(nèi)各種數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性， 建立災害預警模型， 為安全預警提供最 可靠的依據(jù)。數(shù)據(jù)的整理分析是三維礦井的核心所在，也是一個長期的工作， 真 正讓三維礦井為礦區(qū)安全生產(chǎn)服務，需要建設方、管理方、運營方等共同努力。1.5 區(qū)域表現(xiàn)場景漫游、空間轉(zhuǎn)換

7、、控制生成 界面形式是三維礦井與普通綜合自動化平臺的直觀差別。 在三維界面越來越 受使用者青睞的時代， 三維礦井緊跟社會發(fā)展的形勢， 為工業(yè)領(lǐng)域的人性化設計 涂上了濃重的一筆。三維礦井以區(qū)域表現(xiàn)代替了傳統(tǒng)的平面流程固化的表現(xiàn)形 式，同時又保留了平面流程界面的系統(tǒng)性， 而如何在復雜場景中快速的互換， 是 三維界面研發(fā)的重點課題。1.6 主動預警預警區(qū)域即時跳入預警信息的即時性是礦井安全預警的科研難題。 許多報警信息產(chǎn)生后， 對報 警信息的確認往往要花費較長的時間， 不同程度上延誤了處理事故的時機。 在三 維礦井中， 一旦產(chǎn)生預警信息， 系統(tǒng)界面會主動跳至預警區(qū)域并即時顯示場景內(nèi) 的綜合信息，為管

8、理者提供第一手的現(xiàn)場情報。三維礦井的作用 在建設三維礦井后，把傳統(tǒng)意義上的礦山調(diào)度、電視監(jiān)控、人員管理、設備 管理、機電維修、生產(chǎn)管理、產(chǎn)量控制、安全管理有效的結(jié)合在一起，形成一個 控制平臺， 而且三維礦井有別于一般的自動化平臺， 三維礦井將所有的信息都形可編輯精選象的直觀的整合到三維礦井模型當中，搭建起一座真正意義上的數(shù)字礦山。2.1 強化管理通過管理者駕駛艙 -ERP/MES 管理軟件和專家分析系統(tǒng)， 在采集大量數(shù)據(jù) 的基礎上，進行數(shù)據(jù)分析為管理者提供決策支持。三維場景的漫游模式可為領(lǐng)導層提供便捷的巡檢方式， 從各種繁雜冗長的生 產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)表象中跳出來， 讓管理者始終處在一個戰(zhàn)略性的高度，

9、 為深入的礦井 生產(chǎn)管理提供了有效的途徑。2.2 提高管理效率加強溝通是管理效率提高的關(guān)鍵。 在現(xiàn)代化礦井建設中， 由于大量信息的生 成，如果缺乏信息暢通的有效途徑， 很容易導致信息孤島的產(chǎn)生。 三維礦井的區(qū) 域化管理為各系統(tǒng)間的溝通提供了可靠的平臺， 礦井生產(chǎn)管理不再是以系統(tǒng)為單 位各自為戰(zhàn)，領(lǐng)導者的感官也得到了無限的延伸。2.3 安全保護神綜合預警的產(chǎn)生來源于大量數(shù)據(jù)的縱向比對和橫向分析。 只有數(shù)據(jù)的積累而 不做分析管理的綜合自動化系統(tǒng)是徒勞的。實時信息采集到上位時危害已經(jīng)產(chǎn) 生。我們需要一種途徑可以綜合考慮安全隱患。 當預警信息產(chǎn)生時我們要第一時 間掌握現(xiàn)場情況。危害產(chǎn)生時我們需要的是最

10、佳的指揮策略和最直觀的逃生路 線。三維礦井的數(shù)據(jù)庫管理方式和表現(xiàn)形式為我們提供了解決這些問題的有效途 徑，很好的利用這些途徑，可以找到了我們的安全保護神。2.4 減員減少人員下井是減少事故的最直接方式。 自動化控制是減員最有效也可靠的 方式。而提高自動化控制的管理水平可以為減員提供管理保障。 三維礦井的自動可編輯精選化管理模式是目前世界最高水平的自動化管理方式， 其有效成果已在歐美的發(fā)達 國家得到了應證。三、經(jīng)濟角度分析三維礦井項目的可行性據(jù)了解，“十五”期間，國家將投資 7 68 億元，幫助煤礦實施五個方面的 共 149 個安全技術(shù)改造項目，其中申請國家財政債券或中央財政預算內(nèi)資金補 助 5

11、 .59 億元，企業(yè)自籌 2 09 億元。在項目安排上 ,2001 年優(yōu)先對黑龍江、山 西等 19 個省區(qū) 63 個國有重點煤礦的瓦斯、 煤塵災害比較嚴重礦井的通風系統(tǒng)、 瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、瓦斯抽放系統(tǒng)和礦山救護裝備， 實施技術(shù)改造， 當務之急是改造 通風系統(tǒng)，解決風量不足的問題。通過上述數(shù)據(jù)可以看出國家、 各級地方政府在對煤礦安全生產(chǎn)上的投入力度 之大是歷史上卻無僅有的。那么煤炭安全市場近 8 億元的大單 ，足以說明這個 市場巨大誘惑。 但是，經(jīng)過了長時間的煤礦安全建設的煤礦安全環(huán)境依然是嚴峻 的，礦難事故頻發(fā)的狀況并沒有改變。 煤礦安全的路在何方成了業(yè)界一直追尋和 探索的難題！四、社會角度分析

12、三維礦井項目的可行性根據(jù)政府的統(tǒng)計，僅在 2004 年 1 月至 11 月間，我國共有 5286 名煤礦工 人死于事故。我國從 2001 年到 2004 年10 月底共發(fā)生一次死亡 10 人以上的特 大煤礦事故 188 起，平均 4 到 7 天一起。 2003 年世界煤炭產(chǎn)量約 50 億噸，我 國煤炭產(chǎn)量為 16.7 億噸，約占全球的 35 ；全球煤礦事故死亡人 數(shù)約 8000 人，我國為 6434 人，占全球的近 80 ；我國的百萬噸死亡率接近 4 ，是美國的 100 倍，南非的 30 倍（2003 年美國為 0.039 ，俄羅斯為 0.34 ，南非為 0.13） ?？删庉嬀x考慮到尚有不少

13、瞞報和謊報的情況， 實際死亡事故數(shù)和死亡人數(shù)要遠大于這個官 方統(tǒng)計數(shù)。我國煤礦工人做出的貢獻和犧牲是顯著的、巨大的。中國， 這個堅忍的民族一直 不乏制造世界奇跡的勞動者。 但是用鮮血和生命換來經(jīng)濟增長， 這樣的成果讓人 震撼，更讓人痛心。礦難是一個世界性的話題，卻在中國演變成“惡魔的夢魘” ， 揮之不去。同樣的工作，迥然的結(jié)果，排除技術(shù)、經(jīng)濟發(fā)展水平的差異，礦難更 像是人禍而非天災。實際上， 礦難是我國經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)軌過程中， 由于存在體制上 的缺陷而帶來的一種陣痛。從家庭到各級地方政府，到國家， 礦難成了社會難以 面對的社會話題。五、競爭對手角度分析三維礦井項目的可行性三維礦井以三維 GIS 系

14、統(tǒng)為基礎、以礦區(qū)地理及物象為框架、 以場景化漫游 為表現(xiàn)形式，通過對礦區(qū)各種生產(chǎn)系統(tǒng)信息的采集、分析、整理、分類、表現(xiàn)， 使礦山生產(chǎn)管理由抽象變?yōu)榫唧w， 實現(xiàn)了管理者身臨其境的管理方式。 系統(tǒng)數(shù)據(jù) 來源由辦公自動化系統(tǒng)、礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、 通風機 監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶輸送機監(jiān)控系統(tǒng)、 自燃火災束管監(jiān)控系統(tǒng)、 鍋爐自動控制與監(jiān)控 系統(tǒng)、井下移動壓風機監(jiān)測系統(tǒng)、 移動制氮站監(jiān)測系統(tǒng)、 供水系統(tǒng)與井下主排泵 房監(jiān)控系統(tǒng)、井下移動通訊系統(tǒng)、 人員跟蹤定位與考勤監(jiān)測系統(tǒng)、 地面生產(chǎn)集中 控制系統(tǒng)等組成，覆蓋了全礦井所有生產(chǎn)領(lǐng)域。三維 GIS 系統(tǒng)的應用是三維礦井與普通綜合自動化系統(tǒng)平臺區(qū)別的關(guān)鍵。 三 維礦井將三維GIS系統(tǒng)的引入，可直觀有效的表現(xiàn)出礦區(qū)位置、 采掘面動態(tài)、煤 層分布、儲量構(gòu)成、水文地質(zhì)、地理信息等內(nèi)在的空間關(guān)系，讓管理者首先處于可編輯精選一個綜合的管理高度來審視自己的轄區(qū)。 三維礦井首要解決的是 GIS 系統(tǒng)與三維 礦井的結(jié)合問題， 通過對底層數(shù)據(jù)模型的處理及對生成物理引擎的兼容， 從而實 現(xiàn) GIS 與三維礦井的無縫結(jié)合。從我們對三維礦井的理解來看，要構(gòu)建這樣的一個平臺需要： 1 、煤礦行業(yè) 知識； 2、煤礦自動化監(jiān)測的經(jīng)驗和技術(shù)； 3、虛擬現(xiàn)實技術(shù)；