三维矿井GIS项目可行性分析报告

1、目录一、三维矿井的概念 21.1 空间关系三维 GIS 系统 31.2 场景生成三维实景建模 31.3 数据互通子系统数据接入 31.4 整理分析数据库编程管理 31.5 区域表现场景漫游、空间转换、控制生成 41.6 主动预警预警区域即时跳入 4二、三维矿井的作用 42.1 强化管理 52.2 提高管理效率 52.3 安全保护神 52.4 减员 5三、经济角度分析三维矿井项目的可行性 6四、社会角度分析三维矿井项目的可行性 6五、竞争对手角度分析三维矿井项目的可行性 7六、知识产权保护 8三维矿井的概念三维矿井就是指在一套完整的三维矿井模型的框架上， 高度的集成了矿井安 全监控信息、人员定位

2、信息、设备管理信息、井下交通信息、矿井储量与煤层分 布信息、产量监控信息、灾害预警信息、矿井综合自动化等；描述内容涵盖了矿 山中每一点的信息和属性。按三维坐标组织，存储，并提供有效、方便和直观的 检索手段和表现方式。使相关人员可以快速、准确、充分、完整地了解和使用与 矿山相关的各种信息。从这个意义上说，三维矿井就是一个在矿山范围内，以三 维坐标信息及其相互关系为基础， 以物象信息为框架， 嵌入我们所有可获得的子 系统信息而组成的立体结构的信息网的总称。因此，我们同样可以从两个层次上来理解数字化三维矿井。 一个层次是将数 字矿山中的固有信息（即与空间位置直接有关的相对固定的信息，如地面地形 井下

3、地质、开采方案、已完成井下工程等）数字化，按三维坐标组织起来一个数 字矿山， 全面、详尽地刻画矿山及矿体； 另一个层次是在此基础上再嵌入所有相 关信息（即与空间位置间接有关的相对变动的信息，如储量管理、机电管理、人 员管理、生产管理、安全监控、灾害预警等等）组成一个意义更加广泛的多维的 数字矿山 - 煤矿生产调度指挥管理系统，即矿井生产管理者驾驶舱，以更好的 服务于矿山建设和安全生产管理。三维矿井以三维 GIS 系统为基础、以矿区地理及物象为框架、 以场景化漫游 为表现形式，通过对矿区各种生产系统信息的采集、分析、整理、分类、表现，使矿山生产管理由抽象变为具体， 实现了管理者身临其境的管理方式

4、。 系统数据 来源由办公自动化系统、矿井安全生产监控系统、综采工作面监控系统、 通风机 监控系统、胶带输送机监控系统、 自燃火灾束管监控系统、 锅炉自动控制与监控 系统、井下移动压风机监测系统、 移动制氮站监测系统、 供水系统与井下主排泵 房监控系统、井下移动通讯系统、 人员跟踪定位与考勤监测系统、 地面生产集中 控制系统等组成，覆盖了全矿井所有生产领域。1.1 空间关系三维 GIS 系统三维 GIS 系统的应用是三维矿井与普通综合自动化系统平台区别的关键。 三 维矿井将三维GIS系统的引入，可直观有效的表现出矿区位置、 采掘面动态、煤 层分布、储量构成、水文地质、地理信息等内在的空间关系，让

5、管理者首先处于 一个综合的管理高度来审视自己的辖区。三维矿井首要解决的是GIS系统与三维 矿井的结合问题， 通过对底层数据模型的处理及对生成物理引擎的兼容， 从而实 现GIS与三维矿井的无缝结合。1.2 场景生成三维实景建模 这是大量的基础工作，为了使场景更加细腻、真实，实景建模非常重要，通过专业 3DMAX 人员、 VRP 人员实地采集，渲染处理，形成真实复杂的现场环 境模型。1.3 数据互通子系统数据接入通过综合自动化的网络平台， 经过各种数据的协议转换， 将全矿井所有生产 领域的系统数据接入到三维矿井综合自动化管理平台的数据库内。在此过程中， 协议转换和数据互通是关键技术。1.4 整理分

6、析数据库编程管理数据接入后， 对数据的处理分三个过程。实时数据进入实时数据库，用于三 维场景中部分实时信息的调用；经过阶段时间积累的历史数据存入历史数据库， 用于单项趋势分析和报表； 最后的过程也是最复杂的过程， 各种繁杂的数据需要 经过整理后，按区域类别进行划分， 将同一区域内， 不同系统间的数据进行整合 或分离， 分析区域内各种数据的关联性， 建立灾害预警模型， 为安全预警提供最 可靠的依据。数据的整理分析是三维矿井的核心所在，也是一个长期的工作， 真 正让三维矿井为矿区安全生产服务，需要建设方、管理方、运营方等共同努力。1.5 区域表现场景漫游、空间转换、控制生成 界面形式是三维矿井与普

7、通综合自动化平台的直观差别。 在三维界面越来越 受使用者青睐的时代， 三维矿井紧跟社会发展的形势， 为工业领域的人性化设计 涂上了浓重的一笔。三维矿井以区域表现代替了传统的平面流程固化的表现形 式，同时又保留了平面流程界面的系统性， 而如何在复杂场景中快速的互换， 是 三维界面研发的重点课题。1.6 主动预警预警区域即时跳入预警信息的即时性是矿井安全预警的科研难题。 许多报警信息产生后， 对报 警信息的确认往往要花费较长的时间， 不同程度上延误了处理事故的时机。 在三 维矿井中， 一旦产生预警信息， 系统界面会主动跳至预警区域并即时显示场景内 的综合信息，为管理者提供第一手的现场情报。三维矿井

8、的作用 在建设三维矿井后，把传统意义上的矿山调度、电视监控、人员管理、设备 管理、机电维修、生产管理、产量控制、安全管理有效的结合在一起，形成一个 控制平台， 而且三维矿井有别于一般的自动化平台， 三维矿井将所有的信息都形象的直观的整合到三维矿井模型当中，搭建起一座真正意义上的数字矿山。2.1 强化管理通过管理者驾驶舱 -ERP/MES 管理软件和专家分析系统， 在采集大量数据 的基础上，进行数据分析为管理者提供决策支持。三维场景的漫游模式可为领导层提供便捷的巡检方式， 从各种繁杂冗长的生 产系统数据表象中跳出来， 让管理者始终处在一个战略性的高度， 为深入的矿井 生产管理提供了有效的途径。2

9、.2 提高管理效率加强沟通是管理效率提高的关键。 在现代化矿井建设中， 由于大量信息的生 成，如果缺乏信息畅通的有效途径， 很容易导致信息孤岛的产生。 三维矿井的区 域化管理为各系统间的沟通提供了可靠的平台， 矿井生产管理不再是以系统为单 位各自为战，领导者的感官也得到了无限的延伸。2.3 安全保护神综合预警的产生来源于大量数据的纵向比对和横向分析。 只有数据的积累而 不做分析管理的综合自动化系统是徒劳的。实时信息采集到上位时危害已经产 生。我们需要一种途径可以综合考虑安全隐患。 当预警信息产生时我们要第一时 间掌握现场情况。危害产生时我们需要的是最佳的指挥策略和最直观的逃生路 线。三维矿井的

10、数据库管理方式和表现形式为我们提供了解决这些问题的有效途 径，很好的利用这些途径，可以找到了我们的安全保护神。2.4 减员减少人员下井是减少事故的最直接方式。 自动化控制是减员最有效也可靠的 方式。而提高自动化控制的管理水平可以为减员提供管理保障。 三维矿井的自动 化管理模式是目前世界最高水平的自动化管理方式， 其有效成果已在欧美的发达 国家得到了应证。三、经济角度分析三维矿井项目的可行性据了解，“十五”期间，国家将投资 7 68 亿元，帮助煤矿实施五个方面的 共 149 个安全技术改造项目，其中申请国家财政债券或中央财政预算内资金补 助 5 .59 亿元，企业自筹 2 09 亿元。在项目安排

11、上 ,2001 年优先对黑龙江、山 西等 19 个省区 63 个国有重点煤矿的瓦斯、 煤尘灾害比较严重矿井的通风系统、 瓦斯监测系统、瓦斯抽放系统和矿山救护装备， 实施技术改造， 当务之急是改造 通风系统，解决风量不足的问题。通过上述数据可以看出国家、 各级地方政府在对煤矿安全生产上的投入力度 之大是历史上却无仅有的。那么煤炭安全市场近 8 亿元的大单 ，足以说明这个 市场巨大诱惑。 但是，经过了长时间的煤矿安全建设的煤矿安全环境依然是严峻 的，矿难事故频发的状况并没有改变。 煤矿安全的路在何方成了业界一直追寻和 探索的难题！四、社会角度分析三维矿井项目的可行性根据政府的统计，仅在 2004

12、年 1 月至 11 月间，我国共有 5286 名煤矿工 人死于事故。我国从 2001 年到 2004 年10 月底共发生一次死亡 10 人以上的特 大煤矿事故 188 起，平均 4 到 7 天一起。 2003 年世界煤炭产量约 50 亿吨，我 国煤炭产量为 16.7 亿吨，约占全球的 35 ；全球煤矿事故死亡人 数约 8000 人，我国为 6434 人，占全球的近 80 ；我国的百万吨死亡率接近 4 ，是美国的 100 倍，南非的 30 倍（2003 年美国为 0.039 ，俄罗斯为 0.34 ，南非为 0.13） 。 考虑到尚有不少瞒报和谎报的情况， 实际死亡事故数和死亡人数要远大于这个官

13、方统计数。我国煤矿工人做出的贡献和牺牲是显著的、巨大的。中国， 这个坚忍的民族一直 不乏制造世界奇迹的劳动者。 但是用鲜血和生命换来经济增长， 这样的成果让人 震撼，更让人痛心。矿难是一个世界性的话题，却在中国演变成“恶魔的梦魇” ， 挥之不去。同样的工作，迥然的结果，排除技术、经济发展水平的差异，矿难更 像是人祸而非天灾。实际上， 矿难是我国经济体制转轨过程中， 由于存在体制上 的缺陷而带来的一种阵痛。从家庭到各级地方政府，到国家， 矿难成了社会难以 面对的社会话题。五、竞争对手角度分析三维矿井项目的可行性三维矿井以三维 GIS 系统为基础、以矿区地理及物象为框架、 以场景化漫游 为表现形式

14、，通过对矿区各种生产系统信息的采集、分析、整理、分类、表现， 使矿山生产管理由抽象变为具体， 实现了管理者身临其境的管理方式。 系统数据 来源由办公自动化系统、矿井安全生产监控系统、综采工作面监控系统、 通风机 监控系统、胶带输送机监控系统、 自燃火灾束管监控系统、 锅炉自动控制与监控 系统、井下移动压风机监测系统、 移动制氮站监测系统、 供水系统与井下主排泵 房监控系统、井下移动通讯系统、 人员跟踪定位与考勤监测系统、 地面生产集中 控制系统等组成，覆盖了全矿井所有生产领域。三维 GIS 系统的应用是三维矿井与普通综合自动化系统平台区别的关键。 三 维矿井将三维GIS系统的引入，可直观有效的表现出矿区位置、 采掘面动态、煤 层分布、储量构成、水文地质、地理信息等内在的空间关系，让管理者首先处于 一个综合的管理高度来审视自己的辖区。 三维矿井首要解决的是 GIS 系统与三维 矿井的结合问题， 通过对底层数据模型的处理及对生成物理引擎的兼容， 从而实 现 GIS 与三维矿井的无缝结合。从我们对三维矿井的理解来看，要构建这样的一个平台需要： 1 、煤矿行业 知识； 2、煤矿自动化监测的经验和技术； 3、虚拟现实技术；