【精品】智能矿山项目建设整体解决方案煤矿

1、智能矿山项目建设整体解决方案2021年vii目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc498071903 1 总体设计 PAGEREF _Toc498071903 h 1 HYPERLINK l _Toc498071904 1.1 项目建设背景和意义 PAGEREF _Toc498071904 h 1 HYPERLINK l _Toc498071905 1.1.1 国外发展现状 PAGEREF _Toc498071905 h 1 HYPERLINK l _Toc498071906 1.1.2 国内发展现状 PAGEREF _Toc498071906 h 3 HYP

2、ERLINK l _Toc498071907 1.1.3 矿井发展目标 PAGEREF _Toc498071907 h 8 HYPERLINK l _Toc498071908 1.2 总体技术要求 PAGEREF _Toc498071908 h 10 HYPERLINK l _Toc498071909 1.2.1 核心业务架构 PAGEREF _Toc498071909 h 10 HYPERLINK l _Toc498071910 1.2.2 业务中心规划 PAGEREF _Toc498071910 h 11 HYPERLINK l _Toc498071911 1.2.3 技术框架要求 PAG

3、EREF _Toc498071911 h 12 HYPERLINK l _Toc498071912 1.3 总体设计思路与架构 PAGEREF _Toc498071912 h 13 HYPERLINK l _Toc498071913 1.3.1 总体设计思路 PAGEREF _Toc498071913 h 13 HYPERLINK l _Toc498071914 1.3.2 总体业务架构设计 PAGEREF _Toc498071914 h 15 HYPERLINK l _Toc498071915 2 智能矿山标准规范建设 PAGEREF _Toc498071915 h 17 HYPERLINK

4、 l _Toc498071916 2.1 引用标准与编制规范 PAGEREF _Toc498071916 h 19 HYPERLINK l _Toc498071917 2.2 元数据标准规范 PAGEREF _Toc498071917 h 22 HYPERLINK l _Toc498071918 2.3 设备层scnvbc标准规范 PAGEREF _Toc498071918 h 23 HYPERLINK l _Toc498071919 2.4 传输层标准规范 PAGEREF _Toc498071919 h 23 HYPERLINK l _Toc498071920 2.5 应用层标准规范 PAG

5、EREF _Toc498071920 h 24 HYPERLINK l _Toc498071921 2.6 子系统接入方式及规范 PAGEREF _Toc498071921 h 25 HYPERLINK l _Toc498071922 2.7 智能矿山管控平台标准规范体系 PAGEREF _Toc498071922 h 27 HYPERLINK l _Toc498071923 3 智能矿山建设关键技术 PAGEREF _Toc498071923 h 29 HYPERLINK l _Toc498071924 3.1 一张图协同服务技术 PAGEREF _Toc498071924 h 29 HYP

6、ERLINK l _Toc498071925 3.1.1 煤矿一张图管理 PAGEREF _Toc498071925 h 30 HYPERLINK l _Toc498071926 3.1.2 协同地理信息系统 PAGEREF _Toc498071926 h 33 HYPERLINK l _Toc498071927 3.1.3 煤矿一张图协同服务 PAGEREF _Toc498071927 h 55 HYPERLINK l _Toc498071928 3.2 分布式GIS服务平台技术 PAGEREF _Toc498071928 h 63 HYPERLINK l _Toc498071932 3.2

7、.1 服务GIS平台 PAGEREF _Toc498071932 h 64 HYPERLINK l _Toc498071933 3.2.2 分布式计算 PAGEREF _Toc498071933 h 66 HYPERLINK l _Toc498071934 3.2.3 分布式协同GIS PAGEREF _Toc498071934 h 70 HYPERLINK l _Toc498071935 3.3 “采、掘、机、运、通”图形处理技术 PAGEREF _Toc498071935 h 73 HYPERLINK l _Toc498071937 3.3.1 地测空间管理技术 PAGEREF _Toc4

8、98071937 h 74 HYPERLINK l _Toc498071938 3.3.2 “一通三防”管理技术 PAGEREF _Toc498071938 h 78 HYPERLINK l _Toc498071939 3.3.3 生产辅助设计技术 PAGEREF _Toc498071939 h 82 HYPERLINK l _Toc498071940 3.3.4 供电设计与计算技术 PAGEREF _Toc498071940 h 87 HYPERLINK l _Toc498071941 3.4 矿山专用云服务平台技术 PAGEREF _Toc498071941 h 91 HYPERLINK

9、l _Toc498071942 3.4.1 云平台技术概述 PAGEREF _Toc498071942 h 91 HYPERLINK l _Toc498071943 3.4.2 云服务平台技术 PAGEREF _Toc498071943 h 93 HYPERLINK l _Toc498071944 3.4.3 矿山专用云服务技术 PAGEREF _Toc498071944 h 95 HYPERLINK l _Toc498071945 3.5 统一空间数据存储及查询技术 PAGEREF _Toc498071945 h 100 HYPERLINK l _Toc498071946 3.6 多源数据集

10、成技术 PAGEREF _Toc498071946 h 106 HYPERLINK l _Toc498071947 3.7 透明化矿山和矿区的构建技术 PAGEREF _Toc498071947 h 110 HYPERLINK l _Toc498071948 3.7.1 高精度地质体建模 PAGEREF _Toc498071948 h 110 HYPERLINK l _Toc498071949 3.7.2 巷道几何建模 PAGEREF _Toc498071949 h 116 HYPERLINK l _Toc498071950 3.7.3 地表工业广场建筑物建模 PAGEREF _Toc4980

11、71950 h 121 HYPERLINK l _Toc498071951 3.7.4 地形建模 PAGEREF _Toc498071951 h 126 HYPERLINK l _Toc498071952 3.7.5 透明化矿山倾斜摄影测量技术 PAGEREF _Toc498071952 h 130 HYPERLINK l _Toc498071953 3.7.6 基于地质模型的平、剖、三维动态修正更新技术 PAGEREF _Toc498071953 h 131 HYPERLINK l _Toc498071954 3.7.7 透明瓦斯地质三维建模技术 PAGEREF _Toc498071954

12、h 144 HYPERLINK l _Toc498071955 3.7.8 基于透明化矿山的煤矿多业务数据共享集成与应用 PAGEREF _Toc498071955 h 145 HYPERLINK l _Toc498071956 3.8 基于虚拟矿井的培训演练技术 PAGEREF _Toc498071956 h 146 HYPERLINK l _Toc498071957 3.8.1 虚拟矿井平台技术 PAGEREF _Toc498071957 h 148 HYPERLINK l _Toc498071958 3.8.2 培训演练协同工作及同步控制技术 PAGEREF _Toc498071958

13、h 149 HYPERLINK l _Toc498071959 3.8.3 安全培训专业知识库技术 PAGEREF _Toc498071959 h 149 HYPERLINK l _Toc498071960 3.9 基于大数据分析的安全生产动态诊断技术 PAGEREF _Toc498071960 h 151 HYPERLINK l _Toc498071961 3.9.1 大数据平台技术架构 PAGEREF _Toc498071961 h 151 HYPERLINK l _Toc498071962 3.9.2 大数据平台功能架构 PAGEREF _Toc498071962 h 156 HYPER

14、LINK l _Toc498071963 3.9.3 安全生产动态诊断大数据技术 PAGEREF _Toc498071963 h 158 HYPERLINK l _Toc498071964 3.10 基于移动终端的可视化交互技术 PAGEREF _Toc498071964 h 189 HYPERLINK l _Toc498071965 3.11 工作流引擎技术 PAGEREF _Toc498071965 h 193 HYPERLINK l _Toc498071966 4 智能矿山云数据中心建设 PAGEREF _Toc498071966 h 199 HYPERLINK l _Toc498071

15、967 4.1 元数据管理 PAGEREF _Toc498071967 h 199 HYPERLINK l _Toc498071968 4.2 主数据管理 PAGEREF _Toc498071968 h 200 HYPERLINK l _Toc498071969 4.3 数据交换系统 PAGEREF _Toc498071969 h 201 HYPERLINK l _Toc498071970 4.3.1 MPP数据库集群与传统数据库数据交换 PAGEREF _Toc498071970 h 202 HYPERLINK l _Toc498071971 4.3.2 MPP数据库集群与Hadoop系统数

16、据交换 PAGEREF _Toc498071971 h 202 HYPERLINK l _Toc498071972 4.3.3 传统数据库与Hadoop系统数据交换 PAGEREF _Toc498071972 h 205 HYPERLINK l _Toc498071973 4.3.4 非结构化数据与Hadoop系统数据交换 PAGEREF _Toc498071973 h 205 HYPERLINK l _Toc498071974 4.3.5 低价值密度数据向高价值密度数据转换 PAGEREF _Toc498071974 h 205 HYPERLINK l _Toc498071975 4.4 大

17、数据支撑平台 PAGEREF _Toc498071975 h 206 HYPERLINK l _Toc498071976 4.4.1 设计原则 PAGEREF _Toc498071976 h 206 HYPERLINK l _Toc498071977 4.4.2 设计思路 PAGEREF _Toc498071977 h 207 HYPERLINK l _Toc498071978 4.4.3 架构体系 PAGEREF _Toc498071978 h 209 HYPERLINK l _Toc498071979 4.4.4 数据流向 PAGEREF _Toc498071979 h 213 HYPER

18、LINK l _Toc498071980 4.4.5 建设内容 PAGEREF _Toc498071980 h 214 HYPERLINK l _Toc498071981 4.4.6 统一数据操作接口 PAGEREF _Toc498071981 h 218 HYPERLINK l _Toc498071982 4.4.7 云存储设计 PAGEREF _Toc498071982 h 220 HYPERLINK l _Toc498071983 4.4.8 煤矿大数据分析应用框架建设 PAGEREF _Toc498071983 h 221 HYPERLINK l _Toc498071984 4.4.9

19、 方案优势特点 PAGEREF _Toc498071984 h 227 HYPERLINK l _Toc498071985 4.5 私有云计算平台 PAGEREF _Toc498071985 h 228 HYPERLINK l _Toc498071986 4.5.1 设计原则 PAGEREF _Toc498071986 h 228 HYPERLINK l _Toc498071987 4.5.2 建设思路 PAGEREF _Toc498071987 h 229 HYPERLINK l _Toc498071988 4.5.3 基于大数据的矿井云数据中心建设 PAGEREF _Toc49807198

20、8 h 230 HYPERLINK l _Toc498071989 4.6 机房基础设施 PAGEREF _Toc498071989 h 277 HYPERLINK l _Toc498071990 4.6.1 项目概述及设计规范 PAGEREF _Toc498071990 h 277 HYPERLINK l _Toc498071991 4.6.2 模块化UPS供电方案 PAGEREF _Toc498071991 h 280 HYPERLINK l _Toc498071992 4.6.3 机房制冷方案 PAGEREF _Toc498071992 h 290 HYPERLINK l _Toc498

21、071993 4.6.4 机柜系统及封闭冷通道系统 PAGEREF _Toc498071993 h 295 HYPERLINK l _Toc498071994 4.6.5 机房动环监控系统 PAGEREF _Toc498071994 h 302 HYPERLINK l _Toc498071995 4.6.6 机房防雷接地 PAGEREF _Toc498071995 h 319 HYPERLINK l _Toc498071996 4.6.7 机房新排风系统 PAGEREF _Toc498071996 h 325 HYPERLINK l _Toc498071997 4.6.8 机房气体消防系统 P

22、AGEREF _Toc498071997 h 326 HYPERLINK l _Toc498071998 5 智能矿山网络传输平台建设 PAGEREF _Toc498071998 h 327 HYPERLINK l _Toc498071999 5.1 企业管理网络 PAGEREF _Toc498071999 h 327 HYPERLINK l _Toc498072000 5.1.1 系统实现功能及技术参数 PAGEREF _Toc498072000 h 328 HYPERLINK l _Toc498072001 5.1.2 网络体系架构 PAGEREF _Toc498072001 h 328

23、HYPERLINK l _Toc498072002 5.1.3 网络节点划分 PAGEREF _Toc498072002 h 329 HYPERLINK l _Toc498072003 5.1.4 主要设备选型 PAGEREF _Toc498072003 h 330 HYPERLINK l _Toc498072004 5.2 工业控制网 PAGEREF _Toc498072004 h 386 HYPERLINK l _Toc498072005 5.2.1 环网结构 PAGEREF _Toc498072005 h 386 HYPERLINK l _Toc498072006 5.2.2 环网特点

24、PAGEREF _Toc498072006 h 387 HYPERLINK l _Toc498072007 5.2.3 节点划分 PAGEREF _Toc498072007 h 388 HYPERLINK l _Toc498072008 5.2.4 设备选型及技术性能指标 PAGEREF _Toc498072008 h 388 HYPERLINK l _Toc498072009 5.3 视频专网 PAGEREF _Toc498072009 h 398 HYPERLINK l _Toc498072010 5.3.1 环网结构 PAGEREF _Toc498072010 h 399 HYPERLI

25、NK l _Toc498072011 5.3.2 环网特点 PAGEREF _Toc498072011 h 400 HYPERLINK l _Toc498072012 5.3.3 节点划分 PAGEREF _Toc498072012 h 400 HYPERLINK l _Toc498072013 5.3.4 设备选型及技术性能指标 PAGEREF _Toc498072013 h 401 HYPERLINK l _Toc498072014 5.3.5 环网管理软件 PAGEREF _Toc498072014 h 411 HYPERLINK l _Toc498072015 5.3.6 工业网络综合

26、布线 PAGEREF _Toc498072015 h 412 HYPERLINK l _Toc498072016 5.4 网络安全防护 PAGEREF _Toc498072016 h 412 HYPERLINK l _Toc498072017 5.4.1 网络安全系统架构 PAGEREF _Toc498072017 h 412 HYPERLINK l _Toc498072018 5.4.2 网络安全产品性能参数 PAGEREF _Toc498072018 h 413 HYPERLINK l _Toc498072019 6 智能矿山管控软件系统建设 PAGEREF _Toc498072019 h

27、 457 HYPERLINK l _Toc498072020 6.1 煤矿智能监控系统建设 PAGEREF _Toc498072020 h 457 HYPERLINK l _Toc498072021 6.1.1 智能监控平台设计 PAGEREF _Toc498072021 h 457 HYPERLINK l _Toc498072022 6.1.2 智能监控平台组态软件 PAGEREF _Toc498072022 h 460 HYPERLINK l _Toc498072023 6.1.3 矿井灾害监控系统集成 PAGEREF _Toc498072023 h 464 HYPERLINK l _To

28、c498072024 6.1.4 煤矿井下视频监视系统 PAGEREF _Toc498072024 h 481 HYPERLINK l _Toc498072025 6.1.5 综采工作面监控系统 PAGEREF _Toc498072025 h 482 HYPERLINK l _Toc498072026 6.1.6 主煤流运输集控系统 PAGEREF _Toc498072026 h 484 HYPERLINK l _Toc498072027 6.1.7 井下排水监控子系统（接入） PAGEREF _Toc498072027 h 490 HYPERLINK l _Toc498072028 6.1.

29、8 矿井通风监控系统（接入） PAGEREF _Toc498072028 h 492 HYPERLINK l _Toc498072029 6.1.9 矿井压风机监控系统 PAGEREF _Toc498072029 h 495 HYPERLINK l _Toc498072030 6.1.10 矿井水处理系统 PAGEREF _Toc498072030 h 498 HYPERLINK l _Toc498072031 6.1.11 生活水、污水处理厂监控系统 PAGEREF _Toc498072031 h 499 HYPERLINK l _Toc498072032 6.1.12 水源井水处理系统（接

30、入） PAGEREF _Toc498072032 h 501 HYPERLINK l _Toc498072033 6.1.13 锅炉房监控系统（接入） PAGEREF _Toc498072033 h 502 HYPERLINK l _Toc498072034 6.1.14 主副井提升监控系统（接入） PAGEREF _Toc498072034 h 504 HYPERLINK l _Toc498072035 6.1.15 副立井监控系统（接入） PAGEREF _Toc498072035 h 505 HYPERLINK l _Toc498072036 6.1.16 电力监控系统 PAGEREF

31、_Toc498072036 h 506 HYPERLINK l _Toc498072037 6.1.17 瓦斯抽放监控系统 PAGEREF _Toc498072037 h 512 HYPERLINK l _Toc498072038 6.1.18 洗煤厂生产系统（接入） PAGEREF _Toc498072038 h 514 HYPERLINK l _Toc498072039 6.1.19 钢丝绳在线检测系统 PAGEREF _Toc498072039 h 517 HYPERLINK l _Toc498072040 6.1.20 矿井产量监测系统 PAGEREF _Toc498072040 h

32、518 HYPERLINK l _Toc498072041 6.1.21 机车信集闭系统 PAGEREF _Toc498072041 h 520 HYPERLINK l _Toc498072042 6.1.22 综掘工作面监控系统（接入） PAGEREF _Toc498072042 h 523 HYPERLINK l _Toc498072043 6.1.23 其他子系统接入 PAGEREF _Toc498072043 h 524 HYPERLINK l _Toc498072044 6.1.24 系统冗余 PAGEREF _Toc498072044 h 524 HYPERLINK l _Toc4

33、98072045 6.2 煤矿安全生产执行系统建设 PAGEREF _Toc498072045 h 525 HYPERLINK l _Toc498072046 6.2.1 基于GIS的分布式协同一张图管理系统 PAGEREF _Toc498072046 h 525 HYPERLINK l _Toc498072047 6.2.2 煤矿生产调度指挥系统 PAGEREF _Toc498072047 h 624 HYPERLINK l _Toc498072048 6.2.3 基于GIS的煤矿安全管理系统 PAGEREF _Toc498072048 h 638 HYPERLINK l _Toc49807

34、2049 6.2.4 煤矿生产技术一张图管理信息系统 PAGEREF _Toc498072049 h 653 HYPERLINK l _Toc498072050 6.2.5 基于3DGIS技术的透明化矿山建设 PAGEREF _Toc498072050 h 677 HYPERLINK l _Toc498072051 6.2.6 基于虚拟矿井的培训演练系统 PAGEREF _Toc498072051 h 693 HYPERLINK l _Toc498072052 6.2.7 数据处理 PAGEREF _Toc498072052 h 752 HYPERLINK l _Toc498072053 6.

35、3 煤矿经营管理系统建设 PAGEREF _Toc498072053 h 756 HYPERLINK l _Toc498072054 6.3.1 财务管理 PAGEREF _Toc498072054 h 756 HYPERLINK l _Toc498072055 6.3.2 办公自动化 PAGEREF _Toc498072055 h 757 HYPERLINK l _Toc498072056 6.3.3 人力资源管理 PAGEREF _Toc498072056 h 763 HYPERLINK l _Toc498072057 6.3.4 内部市场管理 PAGEREF _Toc498072057

36、h 764 HYPERLINK l _Toc498072058 6.3.5 供应商关系管理 PAGEREF _Toc498072058 h 768 HYPERLINK l _Toc498072059 6.3.6 销售与客户关系管理 PAGEREF _Toc498072059 h 770 HYPERLINK l _Toc498072060 6.3.7 企业安全文化管理 PAGEREF _Toc498072060 h 771 HYPERLINK l _Toc498072061 6.3.8 数字档案管理系统 PAGEREF _Toc498072061 h 773 HYPERLINK l _Toc49

37、8072062 6.4 煤矿智能分析决策系统建设 PAGEREF _Toc498072062 h 776 HYPERLINK l _Toc498072063 6.4.1 煤矿井下自然灾害预警系统 PAGEREF _Toc498072063 h 777 HYPERLINK l _Toc498072064 6.4.2 基于三维透明化矿山的空间分析预警 PAGEREF _Toc498072064 h 783 HYPERLINK l _Toc498072065 6.4.3 安全风险量化分析 PAGEREF _Toc498072065 h 785 HYPERLINK l _Toc498072066 6.

38、4.4 生产成本分析 PAGEREF _Toc498072066 h 789 HYPERLINK l _Toc498072067 6.4.5 生产效能分析 PAGEREF _Toc498072067 h 798 HYPERLINK l _Toc498072068 6.4.6 设备效能分析 PAGEREF _Toc498072068 h 800 HYPERLINK l _Toc498072069 6.4.7 人员绩效分析 PAGEREF _Toc498072069 h 802 HYPERLINK l _Toc498072070 6.4.8 智能风险预警处置 PAGEREF _Toc4980720

39、70 h 805 HYPERLINK l _Toc498072071 6.5 煤矿移动门户系统 PAGEREF _Toc498072071 h 810 HYPERLINK l _Toc498072072 6.6 智能矿山综合门户系统 PAGEREF _Toc498072072 h 824 HYPERLINK l _Toc498072073 7 智能化管控指挥中心建设 PAGEREF _Toc498072073 h 834 HYPERLINK l _Toc498072074 7.1 调度中心功能区设备 PAGEREF _Toc498072074 h 834 HYPERLINK l _Toc498

40、072075 7.2 大屏幕显示系统 PAGEREF _Toc498072075 h 852 HYPERLINK l _Toc498072076 7.3 智能会议系统 PAGEREF _Toc498072076 h 880 HYPERLINK l _Toc498072077 8 项目实施计划 PAGEREF _Toc498072077 h 927 HYPERLINK l _Toc498072078 8.1 项目组织与管理 PAGEREF _Toc498072078 h 928 HYPERLINK l _Toc498072079 8.2 项目进程安排 PAGEREF _Toc498072079

41、h 929 总体设计项目建设背景和意义国外发展现状自上世纪80年代初以来，随着计算机，特别是微型计算机技术的出现和成熟，国内外都投入了大量的人力、物力开展计算机在矿山的应用研究，并召开了数十次国际学术会议，如APCOM国际学术会议，为现代化矿山的建设和生产提供了高技术支持。相比国内而言，国外发达国家矿山计算机应用不仅时间早，而且已经开发出一些功能比较成熟的商业化软件系统。到目前为此，诸如Surpac等系统已经在国外矿山得到了广泛的使用。归纳起来，国外矿山信息化技术和软件产品现状总结如下：1、已经实现了核心技术的研发和实用化国外矿山软件研究和开发机构大多没有基于其他成熟应用软件平台进行二次开发（

42、如利用AutoCAD、ARC/INFO），而是基于GIS、CAD、三维可视化等技术，结合矿产勘查、开采的具体技术和数据处理要求完全自主开发专用软件平台和系统。为此，他们已经解决了相关核心技术问题：（1）满足矿山开采需求的三维可视化平台的数据模型和数据结构。根据这些模型，系统能够在统一平台下集成处理二维和三维地质、测量、开采设计、计划编排、调度管理等专题图形和信息。（2）研究并开发了系列化的二维、三维核心数据处理方法，如图形或属性的存储、绘制、编辑、查询、输入、输出等。（3）为矿床品位的估算和块段设计研究了先进的数学处理方法，如地质统计学方法。（4）矿床构模技术水平伴随着信息及计算技术的发展而不

43、断地提升。在数值矿床模型方面，先后有面向地质统计学的块段模型、面向层状矿体的网格模型和基于矿床平面图和剖面图上地质信息的断面模型问世。在几何模型方面，主要有线框模型、表面模型、八叉树模型等，这些模型的实质是通过空间对象信息来描述三维矿体，但不涉及矿床自身的属性信息，譬如品位、岩性等。（5）全自动或交互式的快速地下采矿工程设计技术，如参数化设计核心技术。参数化设计可以通过设计参数驱动（或图元驱动）方式在设计或绘图状态下灵活地修改图形，方便设计过程，提高设计效率。（6）诸如美国科罗拉多矿业大学的Alexandra M. Newman，Mark Kuchta等学者运用混合整数规划对地下矿长期生产计划

44、进行了优化。（7）利用三维可视化、多目标决策、神经网络等技术对编制生产调度系统。（8）报表或台帐表头或结构的自定义技术。2、已经形成了矿山专用软件开发队伍和研究机构通过二十多年的发展，英国、澳大利亚、美国、加拿大、南非等矿业发达国家的研发人才不仅精通矿山勘查和开采专业知识，而且对计算机技术的发展和关键技术也有深入的研究。仅就用于储量估算的地质统计学而言，法国枫丹白露研究中心、美国史坦福大学等就有专门的研究队伍，他们带动了学界和产业界对地质统计学的研究和应用。3、已经开发出系列化的实用软件系统比较著名的系统有：Micromine，Surpac，MDS，SurvCAD ，Datamine，Mine

45、x，Vulcan、MineMap，MineSoft等。由于矿山软件的特殊性，这些软件并非由其他通用软件平台（如AutoCAD、Arc/Info）二次开发而成，都是从底层自主设计与开发。目前，国内外主要使用的是Surpac、Datamine、Micromine等系统，这些系统大多具有优良的数据处理功能：野外数据采集、勘探和钻孔数据库、数据有效性检查和校正、钻探计划及优化、地质建模、三维可视化显示、资源评估、地下矿设计、矿山测量、采掘进度计划、经济评价、地下爆破设计等等。进入21世纪，现代高新技术和信息科技为采矿业带来了前所未有的发展机遇，传统矿业正迈入一个信息化、自动化、智能化的高科技发展领域，

46、如“数字化矿山”、“智能矿山”等诸多新概念不断涌现。从20世纪90年代开始，芬兰、瑞典、加拿大、澳大利亚等国为取得在采矿工业中的竞争优势，都先后制定了“智能化矿山”或“无人化矿山”的发展规划，如加拿大国际镍公司就研制了一种基于有线电视和无线电发射技术相结合的地下通讯系统，可传输多频道的视频信号，操控每台设备。相关技术还可实现诸如铲运机、凿岩台车、井下汽车等的无人驾驶，工人在地面中央控制室就可直接操作这些设备。加拿大还制订出一项拟在2050年实现的远景规划，即在加拿大北部边远地区建设一个无人化矿山。芬兰在1992年宣布了智能化矿山技术规划，涉及采矿实时过程控制、资源实时管理、矿山信息网建设、新机

47、械应用和自动控制等28个专题；瑞典也制定了向矿山自动化进军的“Grounteeknik 2000”战略计划。虽然国外发达国家在矿山信息化领域已经取得丰硕的成果，但存在如下几个主要问题：（1）研究成果以及计算机软件系统大多与非层状露天采矿和设计有关，而且主要满足制图和设计业务流程的需求，缺乏煤矿决策支持的功能。更为重要的是，金属或非金属矿床的成矿过程、开采流程、危险源类型、危险源发生的机理与煤矿存在或多或少的差异，所以，相关成果无法在煤矿，特别是地采矿井得到很好的应用。（2）在西方发达国家，煤炭不是他们的主要能源，而且目前开采的都是条件相对简单的矿井，故在煤矿信息化领域没有过多的投入，研究成果有

48、限。（3）对3S技术的集成应用研究较少，而且物联网、决策支持等概念和技术与矿业的联结也是近年才出现的事情，故矿山软件系统并没有或存在实用化的功能模块。（4）虽然国外著名矿业软件公司（Surpac，Datamine，Micromine等）在中国成立了办事处或代理机构，但除了在我国露天煤矿有少量应用外，在地采煤矿日常生产几乎没有实际应用的案例或报道。国内发展现状我国大型能源集团，其信息化发展历程与全行业一样，也是随着国家科技的进步而进步的，既有丰硕的成果，也有现实的问题。（1）上世纪80年代，煤矿信息化的研究主要集中在利用DBASE数据库管理系统、BASIC、FORTRAN等算法语言开展地学信息（

49、包括地质、测量、水文、储量及“三量”管理）、采矿信息的数据库管理、多元统计方法在矿山的应用、地学和矿压参数的预测预报、通风网络的解算、矿山的优化设计；利用AutoCAD进行矿图的绘制研究，矿井设计算法的研究；另外也利用ARC/INFO进行与矿山生产有关的专题性研究，如矿井突水的预测预报等。（2）上世纪90年代后，由于计算机图形技术的进一步引进和发展，在井下通讯、通风等信息系统的地理空间位置表示方面引入了与采掘工程有关的简单图形。但直到上世纪90年代中后期，由于对空间信息的管理缺乏有效手段，煤矿信息化的研究仍然没有取得实质性的突破，难以应用于煤矿的日常生产，矿井对日常空间信息的处理、查询、图形的

50、修改和绘制仍以传统的手工方式。（3）到本世纪初，矿山空间管理信息系统的理论和相关技术的研究取得一定的成果，面向矿山地质、测量、通风等行业的软件开始出现，主要有从底层研究开发的煤矿地测专业制图系统和基于MapInfo或AutoCAD等二次开发系统。采矿CAD软件包的体系模型，将采矿CAD划分为物理层、逻辑层和应用层。对矿井系统模型进行了面向对象分析，并对软件包实施的几个关键问题作了简要分析，最终开发出基于AutoCAD的数字化矿井模型和煤矿生产技术软件包。基于ADS采用原型法在AutoCAD 平台上用C语言开发的露天矿采剥计划CAD系统。还有一些基于AutoCAD的矿山专业需求二次开发研究，实现

51、了井田开拓和采区巷道布置图的程序化和智能化。这些理论在煤炭行业得到初步应用。（4）除了对采矿GIS/CAD理论研究，还涌现出很多商业化的软件平台产品有：北京大学和北京龙软科技股份有限公司联合开发的“煤矿生产综合管理系统”、“煤矿专用地理信息系统”；煤炭科学研究总院唐山分院研制的“煤矿测量多图种综合绘图系统”，西安集灵公司开发的“煤矿地测信息系统”，泰安蓝光计算机技术研究所的“矿井通风CAD系统”、“蓝光三维地下工程CAD平台”等，柳州市轶新计算机软件有限公司开发的“采矿工程CAD系统”等。（5）随着煤矿对信息化的进一步需求，煤矿信息化从单纯的制图软件逐步转向为煤矿矿图、数据的管理、更新等提供信

52、息的共享和服务，同时也对煤矿通风安全专业应用和防治水管理等方面展开研究。这些商业化自主开发的矿山GIS或者CAD系统具有如下特点：采用VC、VB等开发工具针对矿山地测专业从底层设计或者二次开发；具有很强的自动制图功能，与AutoCAD等软件相比，图形的修改和绘制效率大大提高；引用网络和多用户管理，采用商用DBMS管理属性，实现了地质、测量、储量、水文、煤质等矿山空间信息高效管理；采用文件方式管理图形，数据库和图形系统松散结合；逐步向WebGIS发展，实现了图形属性信息查询的专业Web服务；具有地表地下空间三维可视化功能等。在煤炭发展黄金10年的早中期，综合自动化系统、工业电视系统、瓦斯监测系统

53、、束管系统、矿压监测系统、井下人员管理及定位系统、井下工业环网、组态软件也逐步在煤矿得到推广，为煤矿的安全生产起到了一定的保驾护航作用。（6）在煤炭发展黄金10年的晚期，数字矿山、智能矿山的建设得到了快速的发展，典型的代表就是神东煤炭集团锦界煤矿、陕西黄陵集团有限公司，相关成果在MES（生产执行系统）的数据库管理、记忆割煤等方面取得了初步的成果，为高科技煤矿的建设进行了有益的探索，特别是在智能矿山建设方面已经投入巨资，在建立高科技的智能矿山方面取得了很大的进步，不仅大大提高了劳动生产率，而且在改善矿山形象、减少安全生产事故方面成效显著。（7）国务院安全生产工作的意见，国办发201399号文，强

54、调要加强煤矿四化建设：机械化、自动化、信息化、标准化；2015年6月18日下午3时，安监总局召开“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动推进工作视频会议；2016年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发国家信息化发展战略纲要，要求未来10年信息化贯穿我国现代化进程始终，加快释放信息化发展的巨大潜能，以信息化驱动现代化；国家能源技术革命创新行动计划 (20162030 年)：2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化。终上所述，党和政府高度重视煤矿的信息化建设，通过30多年的发展，煤炭工业也已经取得了阶段性的成果，为项目的实施奠定了坚实的基础，但离智能煤矿以及实现煤矿的完全信息化管理决策还有较远

55、的距离。归纳起来，目前存在以下问题:1、对高科技的应用主要是随机拿来主义，缺乏科技攻关的整体规划国内煤矿行业的高新技术应用通常比其他行业晚510年，新技术的应用主要是引入其他行业的现有技术，缺乏针对煤矿专业特点的整体规划和实质性突破。2、重硬件、轻软件，而且硬件系统采集的海量数据没有得到专业人员的充分利用重视对硬件的投入，如综合自动化、瓦斯监测系统、水位遥测系统、工业电视系统、皮带和水仓远程控制系统、人员定位系统、矿压观测系统、束管系统等等，轻视对专业分析软件和技术的研究、开发和应用,海量数据没有得到深层次的使用，只是数据的堆砌。虽然相关硬件系统也有软件模块，但主要是对数据的采集、传输和简单的

56、分析或阈值报警，与水、火、瓦斯、顶板等危险源专业防治技术人员的结合不是十分紧密，也就是说，开发人员对地测、采矿、一通三防等专业技术不是十分精通，其软件的实用性肯定受到影响。3、专业开发各自为阵，信息孤岛严重；高科技的核心专业技术无系统性的实质突破国内对煤矿安全生产信息化的研究已经走过了数十年的历程，但目前绝大多数矿井仍以专业为界线（监测监控、地测、通风、运输、机电、调度、采矿等等）分别研究、开发、配置软硬件系统，没有统一的信息化数据处理平台，对相关事故的分析和研究考虑因素较为单一，造成信息无法共享交流、系统操作复杂、信息孤岛严重。此外，与煤矿安全生产有关的数据具有共享的特征，而且对很多安全生产

57、事故的分析和预警必须对不同专业的数据进行综合分析才能得到正确的结果。4、重事务处理，轻决策支持目前，国内煤矿日常工作仍然侧重各专业计算机辅助制图、手工填报报表、文档的编制、监测监控系统的阈值报警等内容上，重视对事务的处理，未建立决策支持模型和系统，不能实现对未知安全隐患、生产风险的预测预警和智能分析决策。5、缺乏数字化的高精度传感设备国内大多数监测系统数据采集在线功能弱，巡检周期一般在10-30秒之间，缺乏系统性和合理的空间结构性，不能全面及时反映煤矿的最新动态变化；采集数据的传感器精度较低，绝大多数传感器未实现数字化传输，传输稳定性差，使用寿命短。6、缺乏与现代化相适应的企业管理制度，缺乏管

58、理模式的创新和设计目前煤炭企业的管理模式还是为传统的手工管理模式服务的，无法适应信息化管理的需求，不能充分发挥信息技术快速、准确、实时的优点。7、没有充分利用网络技术、管理平台不统一各大矿业集团和煤矿企业的网络基本建成并联通，各业务系统也相继建设，部分矿业集团实现了纵向业务打通，但是横向部门间的业务流转极少，而且横向部门之间的管理系统没有实现统一，更没有实现业务协同。8、缺乏完整一体化的信息化标准，没有严格按照软件工程办事目前，国内煤矿行业制定了各监控系统和系统联网的行业标准，但是没有完整一体化的信息化及自动化标准，因此在软件设计和开发、应用上各自为阵，主要还是结合用户的实际需求定制开发。9、

59、复合性高新技术人才稀缺，高新技术开发的可持续发展没有保障煤矿行业业务比较专业，既精通煤矿生产、安全专业，又精通计算机及网络技术的人才稀缺，导致高新技术开发的可持续发展没有人才保障，容易出现人才断档的状况。10、GIS系统主要是单机版，缺乏分布式协同工作功能，不能适应网络化的发展目前，国内绝大多数煤矿使用的GIS系统仍然是早期的单机版本，满足各业务科室的基本业务应用，但是随着横向业务的逐步打通，各横向业务部门之间的业务协同业务必须借助网络化和分布式协同工作机制完成，因此单机版的GIS系统已经不能满足目前煤矿的生产技术协同工作。11、主要是二维系统的应用，缺乏透明化矿山关键技术的攻关和工程建设的实

60、践目前的系统主要是二维的，表现形式单一，而且与综合自动化、在线检测等系统的集合不紧密。更为关键的，现有的系统动态数据处理功能弱，无法适应煤矿动态生产的需求。12、部分煤炭企业或专业仍然使用AutoCAD和ARCGIS煤矿信息属于空间信息的范畴（几乎所有信息都与空间位置相关），在世界范围内，管理空间信息的最佳技术和软件工具是地理信息系统(GIS)。目前，GIS已经在智能城市、智能交通、军事等领域得到了全面的发展，在智能矿山等领域也得到了广泛的应用。AutoCAD是一个计算机辅助设计系统，无论是数据模型、数据结构还是数据处理方法，与GIS都有很大的区别，它的应用领域主要是建筑设计和机械设计，不太适