智慧矿山年度计划内容

智慧矿山年度计划内容（精选8篇）

篇1：智慧矿山年度计划内容

智慧矿山联盟示范矿井、示范工程、示范项目的工作进度安

排与计划内容

智慧矿山系统包含了矿山各个方面、各个系统的智慧化，综合起来可以归为三个方面，就是智慧生产系统、智慧职业健康与安全环境系统、智慧（技术管理后勤）保障系统。

1.智慧生产系统

包括智慧主要生产系统和智慧辅助生产系统，智慧主要生产系统包括采煤工作面的智慧化和掘进工作面的智慧化，就是以无人值守采煤掘技术为代表的智慧综采工作面、以及以智慧爆破采矿为代表的智慧非煤矿山采矿工作面和智慧机械化掘进工作面系统，智慧普掘工作面等。

1）智慧主要生产系统包括：

智慧采煤工作面方面，可以分为：智慧薄煤层无人工作面系统、智慧中厚煤层无人工作面系统、智慧综采放顶煤无人工作面系统、智慧充填开采工作面系统等。

1.非煤矿山智慧采矿工作面

非煤矿山的采矿受地质条件的限制，主要在智慧爆破采矿方面。在此方面发展了智慧爆破采矿技术。

2.智慧掘进工作面主要有： 智慧化煤巷机械化掘进工作面，在自动掘进、自动支护（锚网支护）、自动运输、智能综合降尘等方面突破。

在智慧化岩巷掘进工作面，岩巷机械化掘进线、喷浆机

器人喷浆支护方面取得进展。智慧化普掘工作面，智能爆破监控、综合防尘等方面取得了明显进展。掘进工作面的智能化还没有达到无人值守水平。

2）智慧生产辅助系统 就是实现以无人值守为主要特征的智慧运输系统（含皮带运输、辅助运输）智慧提升系统、智慧供电系统、智慧排水系统、智慧通风系统、智慧调度指挥系统、智慧通讯系统。

2.智慧职业健康与安全环保系统

包括智慧安全环境监控系统，智慧防灭火系统、智慧爆破监控系统、智慧洁净生产（防尘)监控系统、智慧冲击地压监控系统、智慧人员监控系统，智慧通风系统、智慧水害监控系统、智慧视频监控系统，智慧应急救援系统，智慧污水处理系统,等等。

3.智慧（技术管理后勤）保障系统

包括智慧技术保障系统、智慧管理和后勤保障系统。智慧技术保障系统是指地、测、采、掘、机、运、通、调度、计划、设计等的信息化、智慧化系统等。智慧管理和后勤保障系统，智慧化的矿山管理后后勤保障系统，是指针对矿山的智慧化RP系统、办公自动化系统、物流系统、生活管理、考勤系统等。

智慧矿山的建设是一个庞大的系统工程，并且因为我国

矿种众多，每个矿种的矿山又存在地质条件不一等重大差别，因此智慧矿山技术必定是不同层次，不同标准的。而且，智慧化、智慧矿山建设的目的是是我国矿山都要在技术方面向智慧化前进一大步，并且不断前进。因此，要根据不同的矿种、同一矿种的矿山也要根据采矿条件的不同选择不同的智慧技术。这样一来，智慧矿山示范工程的建设，应该从三个方面进行,一是在采矿条件好的矿井、矿区建设智慧矿井示范工程，要求整个矿井达到智慧化，在采矿条件差的矿井建设示范系统、示范项目、示范工程。

具体规划是：

1.1 示范矿井

首先在神华建设一个全矿井的示范工程，从2012年开始，2014年建成。

1.2 示范项目1

2012年开始建设，2014年建成 在兖矿（鲍店）建设一个示范项目，实现下列完成下列内容，辅助生产系统的无人值守和职业健康环境系统。具体就是实现：

井下运输车辆地面远程控制无人值守

大中型提升机地面远程控制无人值守

智慧供电系统地面远程控制无人值守

排水系统地面远程控制无人值守

智慧自动调节通风系统地面远程控制无人值守 智慧职业健康安全环境系统技术实现包括防尘设备运转状态、雾化效果、除尘效果的24小时实时监控，使职业健康环境时时达标 智慧防灭火系统技术实现二氧化碳灭火系统等防灭火效果的自动监控，根据防灭火监控数据自动启动或者关闭系统，达到理想的防灭火效果

智慧爆破监控系统技术实现“本质安全，不安全就不能爆破”，实现雷管等爆破器材的智慧化、爆破器材管理的智慧化

智慧冲击地压监控系统实现包括微震、地应力监控、智慧分析、智慧警示以及对防冲击设备的自动控制 智慧人员监控系统技术实现精确定位、生命状态监控、自动提醒、自动告知

智慧水害监控系统实现对水害的自动监测，智慧控制

1.3 示范项目2

2012年开始建设，2014年建成山东能源集团，选择枣矿集团高庄煤矿建设，主要达到辅助生产系统和职业健康环境系统的另一部分和后勤保障系统的智慧化，具体是：

智慧自动调节通风系统地面远程控制无人值守

智慧调度指挥系统实现数据管理、数据传输、数据处理、数据显示、智慧决策的智慧化

智慧矿井通讯系统技术实现任何灾变情况下，保持通讯 智慧职业健康安全环境系统技术实现包括防尘设备运转状态、雾化效果、除尘效果的24小时实时监控，使职业健康环境时时达标 智慧防灭火系统技术实现二氧化碳灭火系统等防灭火效果的自动监控，根据防灭火监控数据自动启动或者关闭系统，达到理想的防灭火效果 智慧爆破监控系统技术实现“本质安全，不安全就不能爆破”，实现雷管等爆破器材的智慧化、爆破器材管理的智慧化 智慧冲击地压监控系统实现包括微震、地应力监控、智慧分析、智慧警示以及对防冲击设备的自动控制 智慧人员监控系统技术实现精确定位、生命状态监控、自动提醒、自动告知 智慧通风系统技术实现全矿井通风系统参数的实时的智慧感知、智慧分析、自动调节风门风窗风机等的运行参数

智慧水害监控系统实现对水害的自动监测，智慧控制 智慧视频监控系统实现人员的自动设别 智慧污水处理系统，实现投加药量自动控制，使水质自动达到防尘用水的标准

地、测、采、掘、机、运、通、调度、计划、设计等

智慧保障系统技术实现真三维系统的技术，智慧管理和后勤保障系统实现无人值守的系统。

1.4示范项目3

2012年开始建设，2014年建成山东招金集团黄金集团，实现冲击地压自动智慧监控，爆破智慧化

1.5 示范工程4

2012年开始建设，2014年建成唐山铁矿，采矿、运输、后勤智慧化

1.6 示范工程 5

2012年开始建设，2014年建成平谷建材矿，采矿、运输、后勤智慧化

篇2：智慧矿山年度计划内容

智慧矿山 什么是智慧矿山：智慧就是对事物能迅速、灵活、正确地理解和处理的能力。智慧矿山就是对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人矿山。智慧矿山是本质安全矿山、高效矿山、清洁矿山;矿山的数字化、信息化是智慧矿山建设的前提和基础，智慧矿山的建设是逐步实现的，具有明显的阶段性。

智慧矿山联盟是由中国职业安全健康协会牵头，北京龙德时代承办神华、中煤集团、中国矿业大学、煤炭科学总院等法人单位依据《关于推动产业技术创新战略联盟构建的指导意见》（国科发政［2008］770号）联合发起成立的产业技术创新战略联盟。

联盟成立的目的是:组织智慧矿山的关键科技攻关，建设智慧矿山示范工程，推广智慧矿山的理念和技术，制定智慧矿山标准，推动矿山设备制造业的转型升级，实现矿山的本质安全、高产高效、绿色环保。

篇3：智慧矿山概念及关键技术探讨

信息化、网络化、数字化、智能化、自动化技术深刻影响着传统采矿业, 从人力矿山、机械矿山发展为信息矿山、数字矿山, 并逐步迈向感知矿山、智能矿山、智慧矿山、绿色矿山。受全球信息演进的“智慧地球”影响, 采矿业已经迈向自动化开采和无人开采。

智慧矿山是一个新兴的、发展中的概念, 是理论性和实践性都很强的多学科交叉的前沿技术。1999年, 吴立新提出“数字矿山”的概念, 2010年, 中国矿业大学提出“感知矿山”的概念, 随后又有人提出“智能矿山”、“智慧矿山”等概念[1,2,3,4,5,6]。但是对“智慧矿山”还没有作出统一的定义, 许多学者都根据自己的观点出发进行定义[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20]。同时智慧矿山还存在空间数据地理框架不够完善、基础理论体系尚未建立、空间数据格式编码标准和矿山行业的地理信息元数据标准等关键技术还没有突破的问题。鉴此, 笔者在介绍国内外矿山信息化建设现状的基础上, 探讨了智慧矿山的概念及特点、关键技术和研究意义。

1 国内外矿山信息化建设概况

1.1 国外研究现状

随着信息技术和自动化采矿技术的飞速发展, 许多矿业发达国家已制定了矿山信息化长远发展规划, 矿山信息化和自动化程度越来越高。加拿大国际镍公司从20世纪90年代初开始研究自动采矿技术, 拟于2050年在某矿山实现无人采矿, 通过卫星操纵矿山的所有设备, 实现机械自动采矿[21]。芬兰于1992年开始了智能矿山技术计划, 开展自动采矿技术研究, 涉及采矿实时过程控制、资源实时管理、高速通信网络、新机械应用和自动采矿与设备遥控等28个专题[22,23]。1999年美国对地下煤矿的自动定位与导航技术进行研究, 获得了商业化的研究成果[24]。随着专家系统、神经网络、模式识别、遗传算法等人工智能技术, 全球卫星导航技术, 并行计算技术, 射频识别技术, 遥感技术等在矿山设计、矿山开采、矿山生产、矿山灾害预警等领域的应用, 国际上一些大型露天矿山已实现在办公室生成矿床模型, 制定矿山开采计划, 并与矿山开采设备相连, 形成矿山动态管理与遥控指挥系统。

1.2 国内研究现状

受矿业发达国家矿山信息化的影响, 越来越多的中国矿业科研人员在思考如何推进中国矿山信息化改造与发展智慧矿山技术, 政府和部门也对矿山信息化高度重视。1998年出现“数字地球”概念之后, 2002年, 吴立新、朱旺喜等围绕数字矿山的概念、理论、目标、框架、特征、技术与应用问题展开了热烈的讨论, 达成了许多共识, 并递交了《关于发展数字矿山, 促进矿山资源高效与绿色开采的建议》。2004年中国召开了数字矿山学术会议, 矿山信息化相关的科研论文、成果纷纷呈现。中国矿业大学在矿山机器人、矿山地理信息系统等多方面进行了研究, 于2010年成立了中国矿业大学物联网 (感知矿山) 研究中心。感知矿山建设的核心内容包括:感知矿山灾害风险, 实现灾害预报预警;感知矿山设备工作状况, 实现预知维修;感知矿业人员周围环境, 实现主动的安全保障[5,6]。

2 智慧矿山的概念和特点

智慧矿山的内涵包括基础理论、各种技术、系统功能的界定, 因研究对象和目的不同而有所差别, 尚无广泛共识, 缺少精确性。国内众多学者和机构从不同角度对数字矿山、感知矿山、智慧矿山建设的关键技术和建设方案提出了各自的看法及思路[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20]。

从空间信息技术的角度来看, 智慧矿山就是矿山数据的实时获取、普适的数据通信和集成、智能化数据处理及面向需求的智能化服务。具体是指采用遥感技术和全球定位系统对矿山进行测量和监测, 获得实时数据, 通过物联网进行数据通信, 在虚拟的数据中心进行数据处理和集成, 并采用专业模型进行数据分析、挖掘和预测, 最终实现面向行业应用的智能化服务。智慧矿山的核心是数据处理, 载体是物联网, 关键是智能化, 目标是服务, 即实现以最便捷的方式给最需要的人提供最需要的服务。

从矿山角度来看, “智慧”是指智能的信息获取、智能的生产运营、智能的决策管理3个方面, 而“智慧”的体现是这些方面以协同的方式相互连接、相互促进、相互保障, 从而有效地提高矿山企业生产经营效率及生产管理水平[25]。

从概念内涵上看, 数字矿山的核心是对真实矿山及其相关现象的统一认识和模拟再现, 而智慧矿山更强调在数字矿山基础上的智能化服务。从技术角度看, 数字矿山所涉及的技术多是空间信息技术, 如测绘、遥感、全球定位系统、地理信息系统等。而智慧矿山是网络技术和空间信息技术的融合。

智慧矿山以物联网、云计算、3G等信息技术为基础, 通过各种传感器实现对真实矿山数字化、网络化、模型化、可视化和智能化管理, 即将矿山工程地质、矿山开采、矿山安全预警、产品运输与销售、矿山生态等综合信息全面实现智能化管理, 将现代智能采矿技术与传感器网络技术、空间信息技术、现代控制技术等紧密结合, 构成人与人、人与矿山、矿山与矿山相联的矿山网络, 管理者能实时动态地控制矿山安全生产与运营的全过程, 保证矿山的生态稳定和经济可持续增长。

智慧矿山应该具有以下特点:具有功能齐全的各类传感器;具有高速的网络系统;具有功能齐全的数据库系统;具有工程三维模拟仿真、计算机分析、制图平台;具有多功能数据挖掘工具;具有功能齐全的数据采集、数据转换系统;具有完整的数据标准与规范;具有矿山安全指挥调度和用户管理系统;具有全面的采矿设计与计划编制系统等[26]。

3 智慧矿山关键技术

目前, 智慧矿山大多还只是停留在概念和功能的描述上, 对其关键技术缺乏全面规范的研究, 而这些技术正是智慧矿山功能实现的关键。智慧矿山的关键技术要准确无误地给出还有困难, 笔者尝试从空间信息技术角度给出智慧矿山的关键技术。其构成如图1所示, 具体包括以下几个关键技术。

(1) 空间信息技术。随着信息技术、通信技术、网络技术的发展, 以测绘、遥感、全球定位导航技术、地理信息系统为基础的空间信息技术将形成空天地一体化的传感网, 并与全球信息网格集成, 从而实现实时化、自动化、智能化和全球化的矿山信息采集、处理和服务机制[27]。

(2) 云网融合技术。云网融合是将物联网和云计算相融合的全新理念。物联网是将射频识别、红外感应器、全球定位系统、三维激光扫描仪等信息传感设备, 按约定的协议与互联网连接起来, 进行信息交换和通信, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[27]。所以物联网既包括传统的网络基础设施、无线传感器网络, 也包括各种传感器技术等。云计算借助互联网整合、管理、调配分布在网络各处的计算资源, 以统一界面同时向大量的用户提供服务, 是分布式计算和网格计算的进一步延伸和发展[27]。2012年, 云计算经过几年的飞速发展, 已经进入“低谷期”, 即成为产品的阶段。云网融合旨在将云计算与物联网紧密相连, 实现最好的融合, 以便迎接未来互联网技术变革带来的各种挑战。只有物联网与云计算实现了真正的融合, 才能为各类矿山带来更高的价值和更广泛的应用。云网融合技术必将成为实现智慧矿山信息资源整合和数据分析处理的关键技术。

(3) 矿山技术规范和标准。要建立一个真正的智慧矿山必须有一套完整、综合、全面的技术规范标准体系, 并逐步形成地方、行业甚至国家标准, 使其对智慧矿山有一个统一的度量[28]。在物联网环境下, 目前的矿山面临空间基准不一致、空间数据时态不一致、数据存储格式不一致、通信接口技术不统一、安全监测技术规范不统一、语义描述不一致、数据分类编码不一致、元数据标准不一致、生产管理技术规范不统一、矿山信息集成方式不统一等问题。矿山技术规范和标准是智慧矿山建设和数据处理转换的基础[29,30,31,32,33,34]。因此, 建立统一的矿山技术规范是实现物联网环境下智慧矿山的重要工作。需研究与智慧矿山数据采集、转换、存储与处理相关的标准, 矿山空间信息分类编码标准, 矿山空间信息元数据标准等, 以实现矿山空间数据智能化处理和智能服务。

(4) 数据挖掘技术[35,36]。随着智慧矿山各种类型海量数据的获取和集成, 从矿山数据库中挖掘知识成为智能服务的一个瓶颈问题。采用图像处理、模式识别、关联规则、分类与预测、时空序列分析等方式进行数据挖掘和知识发现, 从海量数据中提取有用的知识, 基于此建立决策支持和智能服务的专家系统, 是实现智慧矿山的关键技术。

(5) 三维模拟和虚拟现实。借助虚拟现实、三维模拟和人工智能技术建立起来的矿床模型、采矿模拟、地下矿井仿真、井下围岩力场仿真等, 能够实现矿井上下三维实体及景观的计算机动态显示, 帮助矿山企业了解矿体形态、构造, 模拟地下矿井火灾场、井下围岩力场和地下矿井水灾场, 实时跟踪监控矿井人员, 为矿山决策和工程计算提供功能服务。

(6) 智能采矿和服务技术。智慧矿山需要智能采矿技术理论的支持, 包括无人采矿技术、井下勘探与物探技术、井下快速定位与自动导航技术、地下矿井人员定位技术、自动化指挥调度系统等[37]。智慧矿山需要实现从提供矿山数据到提供智能服务的转变, 智能服务模式主要包括智能空间信息服务的语义模型、空间服务网络模型等的设计和实现。

(7) 安全保障体系。矿山生产 (特别是地下开采) 有许多难以探测和预计的危险, 如瓦斯爆炸、塌方、突水透水和淹井、火灾以及机电运输等事故隐患, 严重威胁人身安全。智慧矿山以严格规范的管理、完善实用的方法、先进科学的技术真正实现无人员失误、无机器故障、无系统缺陷、无管理漏洞 (“四无”) 的人、机、矿山和管理高度融合的矿山安全目标。其具体内容包括安全检查评价、事故仿真研究、灾害预警、事故预测预报等[38]。

4 智慧矿山的研究意义

智慧矿山是继数字矿山之后又一个新兴的学术方向, 是空间信息技术、采矿工程、物联网等领域知识的交叉, 具有很强的理论性、技术性和实践性。通过对智慧矿山系统的研究、建设与应用, 能够提高中国矿产资源开发利用水平及社会经济效益。智慧矿山的研究意义表现为以下几个方面[39]。

(1) 研究智慧矿山能够促进矿产资源开发利用, 提高矿山企业市场竞争力。研究并建设智慧矿山能够推进传感器、空间信息技术、监测监控系统、智能采矿设备、高速通信网络、计算科学及虚拟现实、海量存储及信息处理技术在矿产资源开发利用领域的集成应用, 并能提高企业市场竞争力。

(2) 研究智慧矿山有助于提高矿产资源开发潜力, 降低矿山开采风险。智慧矿山能够系统地将矿山生产过程中的勘察、开采、矿物加工等环节以及矿井、采场、巷道状态实时展现在工作人员面前, 使之有效应对矿产资源开发利用中的问题, 提升开发潜力;实时监测矿山生产环境并进行安全评价, 有助于降低和避免矿山灾害风险, 保障矿山高产、高效和安全生产。

(3) 研究智慧矿山便于改善矿产资源管理模式, 提高企业生产效率。研究和建设智慧矿山可以为全面、动态、实时、准确地掌握矿产资源的储量和变化, 合理科学地开发利用和保护矿产资源, 保障矿产资源可持续发展提供技术手段, 有助于实现矿山企业管理信息化, 提高煤炭企业科研创新能力, 提高企业生产效率。

(4) 研究智慧矿山可以为建设智慧城市、智慧中国添砖加瓦。智慧矿山作为矿山行业的智慧系统, 是构成高层智慧系统如智慧矿区、智慧城市、智慧中国、智慧地球等系统的基本单元。研究和建设智慧矿山可以促进和支撑高层智慧系统的发展和应用, 为高层智慧系统提供数据及信息。

5 结语

篇4：从感知矿山到智慧矿山

【关键词】感知矿山；物联网；智慧矿山

0.前言

随着实时矿山测量、GPS实时导航与遥控、GIS管理与辅助决策、3DGM的应用,一些国际大型露天矿山已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划,并与采场设备相联系,形成动态管理与遥控指挥系统;专家系统、神经网络、模糊逻辑、自适应模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPS技术、并行计算技术、射频识别技术、面向岩石力学问题的全局优化方法、遥感技术等已在矿山地质勘探调查与测量、矿山设计、矿山开采、矿山灾害遥感预报等领域得到应用。随着人类的不断努力和科技的飞速发展,矿山已从原始矿山、人力矿山、机械矿山发展到信息矿山、感知矿山、数字矿山,并将迈向绿色矿山、智能矿山、智慧矿山。

1.感知矿山概述

感知矿山是物联网技术在煤炭行业的成功应用。感知矿山建设相当于将原本各自运行的系统体系通过信息化的神经网络连为一体，并通过云计算机技术集中处理大量数据，从而为矿山装上一个数字化的大脑。感知矿山通过全面感知，对矿区的人（人员定位、无线通信）、设备（综合自动化）、环境（安全监控、矿压监控等）全面感知，并通过高速网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过3D GIS矿区全息展示，来全面感知矿山[1]。作为物联网应用的一个重要领域，感知矿山是通过各种感知手段，实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智能化，即将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生態等综合信息全面数字化，将感知技术、传输技术、智能技术、信息技术、现代控制技术、现代信息管理技术等现代采矿机矿物加工技术紧密结合，构成矿山人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程，以高效、安全、绿色开采为目标，保证矿山经济的可持续增长，保证矿山自然环境的生态稳定。

2.感知矿山系统结构

煤矿矿区综合信息化系统是将先进的自动控制、通信、计算机、信息和现代管理等技术相结合，将企业生产过程的控制、运行与管理作为一个整体，提供整体解决方案，以实现企业的优化运行、控制和管理，从而提高企业核心竞争力。综合自动化是煤矿实现高产、高效的有效手段，对提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要作用。针对目前煤矿的需求，推出高效、可靠、安全的自动化网络系统。以矿井综合自动化信息平台为主体，采用矿用光纤工业以太网和工业现场总线等技术共同构建综合数字化信息传输平台[2]。

2.1感知层

感知层设备由大量感知环境、机电、人员等的传感器构成，例如：风速、风压、温度、转速、振动、电压、电流、功率等传感器，甲烷、CO、CO2、O2、锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境等传感器，跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器，煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID人员定位等。这些传感器在矿区地面、井下构建了一个庞大的传感网络层。

2.2网络层

网络层设备主要有铺设在地面、井下的吉比特光环网及网络交换机设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等，以及用来实现无线覆盖的PHS网络或Wi-Fi网络，共同构建了覆盖整个矿区的数据网络。

2.3应用层

应用层是矿区综合信息化系统，包含矿区3D GIS系统、综合自动化系统、人员管理系统、视频监控系统、短信管理平台、矿区应急指挥系统、调度系统等。应用层软件提供各种通用数据接口，在此之上，可以方便地将提升机监控系统、安全监控系统、矿井通信系统、应急救援通信系统、视频监控系统、井下调度无线通信系统、大巷运输系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、中央泵房监控系统、工业电视系统等进行无缝链接，最后经过工业以太网平台统一传输到应用层上进行统一管理。真正实现矿井“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节的信息化和自动化，从而优化生产和管理[3]。

3.智慧矿山

“智慧矿山”信息化解决方案，是基于3G移动互联网、光纤网络、物联网、云计算机技术、以保障安全生产为核心，以助力矿山企业管理为目标，通过整合矿山企业现有信息化系统，实现信息资源共享、工作流程化，适用于煤矿企业的移动信息化解决方案。

感知矿山到智慧矿山所取得的成就，主要成就是实现了从二维到三维、实现了基于图形和基于空天地一体化实景、基于web service的空间信息共享与智能服务等。如资源三号卫星、迪拜的三维建模、敦煌莫高窟的三维增强现实技术、武汉城市的数字城市建设、天地图的建设与应用及在军事、防灾减灾方面的应用等，智慧矿山是数字矿山的必然发展结果。

智慧矿山的主要结构：

（1）建立安全生产数据中心。建立统一、集中的实时数据平台，根据客观现实条件，采用多种通讯手段对井下不同的硬件平台、软件环境的自动化装置实现实时数据的采集和存储，为事故分析提供可靠的依据。

（2）实现数据的分级共享和监测。通过完善的用户管理机制，实现数据的分级共享和监测。煤炭安全生产监控中心可以监测辖区内任何纳入系统管理矿井的生产实时情况，二级及以下监控中心成监控点，则只能监测到管理职权范围内矿井的安全生产情况。

（3）建立安全报警防范机制。系统将提供对生产的安全数据的超限报警功能，以闪烁、声音等形式实时提醒，并充分利用短消息机制，及时传递给相关领导和人员。安全生产报警机制可以大大提高对生产现场问题的响应速度，有利于对安全生产的指挥和调度，提高各级管理者的管理效率，形成与救护、公安、医疗等部门一体化的灾害处理应急联动机制。

（4）高效数据分析能力。通过数据分析工具，采用多样化的数据展示方式对煤矿安全生产实时数据进行分析和智能化应用，实现生产数据及设备状态的自动统计、分析，为政府、企业领导和相关领导人员进行科学的生产经营决策提供及时可靠的支持。

4.结语

感知矿山系统可用于煤矿（地面、井下）安全生产、煤炭行业综合信息化、税务局、煤炭局、县区煤炭产量监控、林业系统监控，也可用于电力系统高压开关监视和控制等多个场景。但面对感知矿山实施的难点，即如何将所有与矿区安全、生产相关的感知层不同系统接入统一的网络平台，实现数据共享及应用平台集中展示，提出了智慧矿山，非常完美的解决了这一问题，为煤炭行业的发展起到了极大地促进作用。相信，随着科学技术的不断发展，智慧矿山会朝着更先进的层次飞跃。

【参考文献】

［１］高莉.信息融合在煤矿监测监控系统中的应用研究[D].徐州:中国矿业大学,2006.

［２］吴立新，殷作如.再论数字矿山:特征、框架与关键技术[J].煤炭学报,2003,28(1):1-6.

篇5：智慧矿山年度计划内容

成果及其形式

开发完成一套，包括系统软件、主机、数据接口、传输分站、智慧喷雾控制器、水电闭锁传感器、风水闭锁传感器、多气体传感器、水质综合传感器，并可以连接流速流量传感器、水压传感器、粉尘浓度传感器、风机开停传感器、高压泵开停传感器在内专业职业安全健康环境监控系统，该系统同时可以读取借用其他安全监控系统的数据，实现综合分析，智慧分析、智慧控制的目的。完成全部样机制造，并在矿井安装使用。

开展水质对防尘效果的影响的研究，写出研究报告；开展雾化效果与水压、水量关系的研究，写出研究报告。

篇6：矿山救护队主要培训内容

一：矿井各种气体理化性质

1、瓦斯(CH4)的来源、性质、危害？

无色、无味、无臭、无毒，会燃烧爆炸，比重：0.554，爆炸范围：5%~16%。浓度达到9.5%爆炸威力最强，浓度达到40%会使人窒息。来源于煤层中。

2、一氧化碳(CO)来源、性质、危害？

无色、无味、无臭、极毒。微溶于水，比重：0.97。爆炸范围：13%~75%，浓度达到30%爆炸威力最强。

来源：煤的氧化、瓦斯煤尘爆炸、自燃及火灾、放炮。

危害：浓度达到：0.016%数小时后稍不舒服；0.048%

1h内轻微中毒；0.128%时0.5~1h后严重中毒；0.4%时很短时间内中毒；1%时，吸3~5口气迅速死亡。

3、二氧化碳（CO2）性质、来源、危害？

无色、略带酸臭味，比重：1.52 微毒，易溶于水，不助燃，对眼睛和呼吸器官有刺激作用。来源：有机物的腐朽、煤的自燃、火灾及瓦斯煤尘爆炸；人的呼吸、放炮、从煤岩中放出； 危害：浓度达到：1%时呼吸急促、3%呼吸量增加一倍、5%时呼吸困难、10%头痛、10%~20%短时间内失去知觉、20%~25%窒息死亡。

4、二氧化氮（NO2）的性质、来源、危害？

褐红色、极毒，易溶于水；比重：1.57,；对眼睛和呼吸器官有强烈的刺激作用，严重时会引起肺水肿。

来源：炸药不完全爆炸；

危害：浓度达到0.006%时咳嗽、胸部作痛；0.01%时恶心、呕吐；0.025%时短时间内死亡。

5、二氧化硫（SO2）的性质、来源、危害？ 无色、有硫磺及酸臭味，比重：2.27；易溶于水，对眼睛和呼吸器官有强烈的刺激作用；

来源：硫化矿物的燃烧及爆炸；在含硫矿物中放炮时放出；煤岩中放出。危害：浓度达到0.001%时强烈刺激眼膜；0.05%时短时间引起器官发炎、肺水肿使人死亡。

6、硫化氢（H2S）性质、来源、危害？

无色、微甜、略带臭鸡蛋味，毒性及强；比重：1.19；易溶于水；爆炸范围：4.3%~45.7%；

来源：坑木的腐朽；炸药不完全爆炸；硫化矿物被水分解；含硫的煤自燃及煤尘爆炸；旧巷道水中放出。

危害：浓度达到0.01%时呼吸困难、瞳孔放大；0.02%时头痛、恶心、昏睡；0.05%30min后失去知觉；0.1%时迅速死亡。

7、氨气（NH3）性质、来源、危害？

无色、有浓烈臭味的气体；剧毒；比重：0.6；易溶于水；当空气中浓度达到30%具有爆炸危险；对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿，严重时失去知觉以致死亡；来源：爆破工作；用水灭火产生；部分岩层中也有氨气涌出。

8、氢气（H2）性质、来源、危害？

无色、无味、无毒；比重：0.07；空气中氢气达到：4%~74%具有爆炸危险；来源：井下蓄电池充电；有些中等变质的煤层中也有氢气涌出。

9、氧气（O2）性质？

达到17%静止状态无影响，工作时会感到喘息，呼吸困难；15%呼吸心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力下降，失去劳动能力；10%~12%失去知觉，时间稍长有生命危险；6%~9%失去知觉，呼吸停止，如不抢救及时几分钟内可致死亡。劳动强度 休息 轻劳动 中度劳动 重劳动 极重劳动 呼吸空气量（L/min）6-15 20-25 30-40 40-60 40-80 氮气占78%(约4/5).氧气占21%(约1/5).空气的成分 稀有气体占0.94%(按体积比计算)二氧化碳占0.03% 其它杂质占0.03%

氧气消耗量（L/min）0.2－0.4 0.6-1.0 1.2-2.6 1.8-2.4 2.5-3.1

井下有毒、有害气体最高容许浓度

一氧化碳（CO）

0.0024%

二氧化氮（NO2）

0.0005%

二氧化硫（SO2）

0.00025% 硫化氢

（H2S）

0.00066% 氨气

（NH3）

0.004%

按体积计算采掘工作面进风流中：氧气（O2）浓度不得低于20%；二氧化碳（CO2）不得超过0.5%；

井下进风流中：

CH4

进风：<0.5%

回风：<1.0%

总回风：0.75%

CO2

进风：<0.5

回风：<1.5%

总回风：0.75% 二：煤尘爆炸的条件：

1、具有一定的浓度，浮游煤尘在45g/m3;

2、温度达到700℃~800℃

3、氧气含量达到大于或等于18℃

4、以上条件同时具备

三：瓦斯爆炸的条件：

1、一定的氧气含量大于或等于12%

2、一定的瓦斯浓度5%~16%

3、一定的热源温度650℃~750℃

四：启封火区的条件：

1、火区内的空气温度下降到30℃以下或与火灾发生前该区的日常空气温度相同；

2、火区内空气中的氧气浓度下降到5%以下；

3、火区内空气中不含乙烯、乙炔；CO浓度在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下；

4、火区的出水温度低于25℃，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同；

5、上述四个条件指标稳定持续时间在一个月以上；

五：ASZ-30型自动苏生器结构、检查及使用

结构：⑴、外壳；⑵、氧气瓶；⑶、减压器；⑷、压力表；⑸、配气阀；⑹、引射器；⑺、吸引管；⑻、吸污瓶；⑼、呼吸阀；⑽、储气囊；⑾、自动肺；⑿、面罩；⒀、头带；⒁、校验囊；⒂、高压导管；⒃、小活动扳手；⒄、口咽导气管（三个）；⒅、开口器；⒆、夹舌钳；⒇、外接气源接头；(21)、减压器等

使用范围：自动苏生器适用于抢救呼吸麻痹或呼吸抑制的伤员，如胸部外伤，有害气体中毒，触电，水淹，煤埋，缺氧窒息等引起的假死伤员。

按顺序对伤员进行苏生： ⑴、打开外接氧气瓶开关； ⑵、将自动肺接在于合适的面罩上，将操纵杆放在抽气的位置，打开旋钮，把面罩压紧在伤员的面部，以不漏气为准；

⑶、为防止氧气进入伤员胃内，须用手指轻压伤员喉头环状软骨，封闭食道，当伤员胸部有明显起伏，说明氧气已进入公务员肺部，可停止压喉；

⑷、如需长时间苏生要用头带把面罩固定好；

⑸、在苏生中如伤员咽喉产生痰，应取下面罩，先抽痰，再苏生； ⑹、当伤员有痉挛现象，出现自主呼吸，可更换上自主呼吸装置；并取出口咽导气管。

⑺、在苏生中要经常观察氧气压力，如降至5—10个气压时，应立即打开本身的小氧气瓶，并且更换外接氧气瓶。必要时，更换40升大氧气瓶。

7、对伤员的检查处理：

⑴、安置伤员：将伤员运到新鲜空气的地点，解开上衣扣子，腰带，如湿衣服应脱掉，检查脉搏、瞳孔，上下肢是否有外伤骨折，用毛毯复盖，保持面向一侧，如溺水者应使伤员俯卧，轻压伤员背部，把水控出；

⑵、清理口腔：将开口器由伤员嘴角臼齿间插入，将口启开，用夹舌钳拉出舌头，用纱布包住食指，清理伤员口腔内的异物和痰液； ⑶、清理喉腔：（抽痰）将吸引管从伤员的鼻腔插入，10——15cm，打开引射器旋钮，将吸引管往复移动，将污物痰液、水等异物吸出； ⑷、插口咽导气管：将合适的口咽导气管插入伤员的咽喉，插好后将伤员的舌头送回，防止伤员痉挛时咬伤舌头；上述处理应分秒必争，如苏生器未准备好，或尚未到达，救护人员必须对伤员进行人工呼吸其它方法进行急救。

苏生中可能发生的故障原因及注意事项： ㈠、自动肺动作太快：

原因：⑴、呼吸道堵塞；⑵、流量太大；

处理方法：⑴、摆动伤员头部，推动伤员下鄂使呼吸道畅通；⑵、调整减压器或配气阀旋钮，适当控制氧气流量。㈡、自动肺不动作：

原因：⑴、面罩不严密，⑵、联接处松动漏气，⑶杠杆脱落； 处理方法：⑴、压紧面罩⑵、拧紧各联接处，⑶、更换自动肺或苏生器改用呼吸阀； 注意事项：

⑴、如用时有两名伤员，重者用自动肺苏生，轻者用氧吸入装置； ⑵、SO2、NO2、H2S中毒（炮烟中毒）因会强烈刺激腐蚀人的呼吸系统，不能使用自动肺强行苏生，只能用氧吸入装置，配合人工呼吸； H2S+H2O=（H2）2SO-（稀硫酸）（氢硫酸）NO2+H2O=H2NO3——（硝酸）SO2+H2O=H2SO3——（硫酸）⑶、氧吸入装置的供氧量一般只调80%（包括腐蚀性气体中毒H2S、SO2、NO2、炮烟）；CO中毒可调100%；氧吸入装置不可过早停止，防止伤员再度昏迷。

⑷、抢救触电的伤员，严禁打强心剂。

⑸、调节呼气频率，成人12—16次/分；小孩30次/分，用自动肺给儿童苏生时，不需调整呼吸频率，由于自动肺向儿童肺部充气和抽气所需时间皆缩短，其次作次数自行增加到某一定值。肺容量小，增加的次数越多，自动变化，故不需调整。

⑹、当伤员出现自主呼吸时，自动肺出现瞬时紊乱，动作，可将呼吸频率稍调慢，随着上述现象重复出现，呼吸频率可渐次减慢，直到8次/分以下，自动肺仍出现无节律运用，则说明伤员的自主呼吸已基本恢复，便可改用氧吸入装置；

⑺、如果操作过程中以生严重的痉紊（尤其是一氧化碳中毒），为了防止咬伤舌头及其它伤害，应提起面罩，将舌头放松，必要时，需要停止苏生；

⑻、在苏生时，每隔一些时间可移去自动肺，检查苏生是否有效，当伤员能自主呼吸时（脸色变红，瞳孔缩小），可取下自动肺，从口腔中取出口咽导气管，将呼气阀与导气管，储气囊连接，打开气路，接在面罩上，调节气量进行继续供氧；

⑼、苏生工作不应过早终止，除非伤员已经自主呼吸或观察到明显死亡之象征（灰色斑点、僵硬）才能停止。对已恢复知觉的患者，应当继续静卧，过早起来可能引起再一次昏迷。最好继续供氧直至呼吸正常，对腐蚀性气体损伤肺组织的伤员，不能苏生，但必须立即供氧。

10、故障及维修：

⑴、高压部份漏气：其原因是各接头未拧紧或垫圈压坏，拧紧各接头处螺丝或更换垫圈。⑵、逆止阀跑气或不进气：

原因：①阀门压得太松；②阀门胶芯压坏

处理：①、将压阀螺丝稍加加调整，如压得过紧会不通气；，②、更换胶芯。

⑶、安全阀跑气。

原因：①、弹簧压得不紧；②、弹簧生锈失效；③、阀门胶芯压坏。处理：①、把压簧螺丝调紧一点；②、清洗弹簧或更换弹簧；③、更换胶芯。

⑷、自动肺正负压不符合要求：

①、正负压小；原因：自动肺连接处漏气，操纵阀门弹簧力弱；处理：自动肺连接处换垫圈加严，弹簧同时加强即可。②、正负压大；原因：操纵阀门弹簧力太强；处理：放松弹簧； ③、正压小负压大；按本本仪器检验与维护㈡处理P80页 ⑸、自动肺的拆装及注意事项： ㈠、首先取下固定外壳的四个螺钉； ㈡、松下底托上的四个螺钉； ㈢、取出自动肺上部； ㈣、详细检查弹簧效能及四个阀门与阀座是否严密；

㈤、平时不要拆开外罩，保持清洁，须拆外罩时不要拆下支杆固定盖，否则自动肺内的操纵弹簧架会脱落； ㈥、自动肺内要气密，漏气将影响正负压值；

篇7：矿山建设工程竣工验收的一般内容

一、准备工作

1.核实工程施工及建筑安装工程完工情况，列出已完工程和未完工程一览表，包括工程概预算价值、完成日期等。

2.编制竣工项目决算。必须在办理项目验收之前，对所有验收项目的财产和物资进行清理，编好竣工决算，分析概预算执行情况和投资效果，报上级主管部门审查，并经审计部门审计，方可提出竣工验收申请。

3.检查工程质量，查明须返工、修补的工程，并提出具体修补竣工时间。4.编制固定资产及构成分析表。

5.绘制竣工图，整理技术文件资料。建设项目包括各单项工程，在竣工验收之前，各有关单位（部门）应将所有技术文件材料进行整理，由建设单位分类设卷，统一保管。同时按有关规定交上级档案管理部门。

6.落实矿山生产的准备工作，提出试车考核的情况汇报。7.委托专项验收评价报告。8.编写出竣工验收报告。

二、初步验收

在竣工验收之前，由建设单位组织。初步验收主要内容：

1.检查核实竣工项目准备移交生产使用单位所有档案资料的完整性、准确性，是否符合归档要求。

2.检查建设项目工程建设标准，评定工程施工质量，对工程隐患和遗留问题提出处理意见。

3.检查财务决算帐表是否齐全，数据是否真实，开支是否合理。4.检查试车情况和生产准备工作进展情况。

5.排除验收中有争议的问题，协调项目与有关方的关系。6.督促返工、补做工程的修竣和收尾工程的完成。

7.编写该项目竣工验收鉴定报告和移交生产准备情况报告。初步验收合格后，建设单位向主管单位提出正式验收报告（竣工验收报告），经批准后方可进行正式验收。

三、竣工验收

竣工验收是在项目建设全部建设完成，经过各单项工程的竣工验收，符合设计要求并具备竣工图表、竣工决算、工程总结等必要的文件资料；需要初步验收的项目完成初步验收后，由项目主管单位或建设单位（业主）及时向验收组织部门提出竣工验收申请。

一般情况下，在建设项目计划竣工验收前3个月，报送项目验收计划和提交验收申请。

竣工验收按照施工图纸等设计文件进行，由投资建设单位、设计单位、施工单位及有关单位、部门参加。工程验收合格后，双方结清工程价款，办理各种移交手续，包括固定资产移交手续。

矿山正式投产前，应进行竣工验收，编制投产报告，经主管部门批准后方可投产。

（一）竣工验收的两个阶段

矿山建设项目投资大，系统复杂，单项工程项目多，工程竣工验收一般分为两个阶段（步骤）进行，即单项工程验收和全部验收。1.单项工程验收

单项工程验收又称交工验收。是指在一个总体建设项目中，一个单项工程或一个车间已按设计的内容建完，能满足生产要求或具备使用条件，施工单位即可向建设单位发出交工通知，由建设单位组织验，设计、施工、监理等单位参加验收。对建设工程须按照建设工程施工验收规范和质量评定标准进行质量验评，并将验收评定结果及有关技术资料送交当地工程质量监督站进行核验；对设备安装工程要根据设备安装工程施工规范、设备说明书，逐级进行单体试车、无负荷联动试车、负荷联动试车。验收合格后，建设单位与施工单位签署《交工验收证书》。然后由建设单位将有关技术资料，连同试车记录、试车制造和交工验收证书，一并报上级主管部门，经批准即可正式投产使用。在验收过程中若发现需要返工、修补部分，应规定修竣期限，由施工单位限期完成。

2.全部验收

整个建设项目按设计内容全部建成，并符合竣工验收要求标准时，进行全部验收。

竣工验收中，对国家法律法规有明文规定的各专项验收，如安全、环保卫生、劳动、银行、审计和档案等有其特殊要求内容的要同时进行。专项验收由相关项目审批部门的专业行政主要部门负责，并在整个项目竣工验收之前完成。

一般情况下，根据建设项目的规模大小、重要程度及单项工程特点，可分为预验收和竣工验收两个步骤进行。竣工验收合格，办好有关手续，即可投产。

四、竣工验收的组织 验收组由以下单位组成：验收行政主管部门、行业行政主管部门安全、环保、消防、劳动、档案、审计、银行及其他有关部门和投资方。生产（使用）接收、勘察设计、施工和监理单位应参加验收工作，并积极配合建设单位做好各项竣工验收工作。

五、竣工验收申请报告的主要内容

（一）项目建设情况 1.矿山建设项目概况：项目批准依据，建设地点，矿山建设规模，产品方案，开工竣工时间，建设工期等。

2.设计简介：设计依据，设计单位，设计阶段，审批及重大设计变更。3.招投标情况：主要包括设计、工程、设备材料、监理等招标、投票、评标和定标情况以及招投标过程中存在的主要问题和处理结果。

4.投资完成情况：批准的投资总概算，实际完成的投资额及投资完成率，资金的实际支出情况及建筑安装工程费、设备安装工程费、工器具购置费、其他费用的构成比例，交付生产使用固定资产额、转出资金、核销资金、结余资金额等。

5.工程项目完成情况：建筑工程，设备安装工程，公用设施，环保、安全及消防工程等完成情况。

6.施工情况：包括施工单位、历年施工进度、施工中大事记录等。7.工程管理情况：主要扬组织管理机构和主要管理措施。

8.工程质量监督情况：包括质量体系、主要监理单位及监理情况、重点质量控制点、工程质量评定等。

9.机械设备和主要材料情况。10.概算执行及财务管理情况。

11.建设项目竣工图和档案资料的绘制、整理、归档情况。

12.矿山建设项目要专门编制施工终了地质、丈量的变更报告。

（二）生产准备和试生产情况

1.生产准备：如水电气供应、设备维修、原材料供应、安全技术准备情况，建立机构，进行人员培训。编制投产前的矿石储量报告及生产准备矿量报告。

2.试车考核：进行设备空运转、负荷、单车和联动试车，各项指标检测合格率。

3.试生产情况：试生产简要说明、试生产质量情况，影响试生产的主要问题。矿山项目编制采矿试采、选矿试生产结果和各项技术经济指标的报告。当矿山采用常规或成熟的采矿方法时，一般不需要采矿试采。

（三）项目建设三同时情况

认真贯彻执行国家关于建设项目的“环境保护及三废”治理、劳动保护、安全及工业卫生等措施与主体工程同时设计、同时施工、同时建成和使用的情况说明。

（四）其他情况

1.遗留问题和需要上级部门解决的主要问题。2.投资效果分析。3.经验和教训。4.项目总的评价。5.工程质量评定意见。

6.环境保护、安全卫生、劳动保护、消防设施、档案、审计等专项检查验收的结论意见。

7.预验收情况。重点叙述结论性意见和主要遗留问题的处理意见。

六、建设单位需递交的主要申请材料

（一）竣工验收报告

由建设单位提出的项目总结报告，主要内容包括：工程总结、试生产报告、财务决算报告和环保、消防、职业安全卫生、防疫、档案等专题报告。并附有：

1.竣工工程概况表。

2.工程竣工验收清单及交付使用的固定资产表。3.移交设备、工具、器具、家具清单。4.移交竣工图和档案资料清单。5.库存结余设备、材料表。

6、重大事故一览表。7.重大设计变更一览表。8.设计质量评定表。9.单位工程质量评定表。10关键设备质量评定表。11.单项工程《交工验收证书》。

12.“三废”治理、劳动保护、工业卫生情况表。13.竣工决算报告。

（二）竣工决算的编制

所有竣工验收的项目在办理验收手续之前，必须对所有财产和物资进行清理，编好竣工决算，分析预（概）算执行情况，考核投资效果，报上级主管部门进行审查。竣工项目经验收交接后，应及时办理固定资产移交手续，加强固定资产的管理。

（三）整理各种技术文件材料，绘制竣工图纸 建设项目（包括单项工程）竣工验收前，各有关单位应将所有技术文件材料进行系统整理，由建设单位分类立卷，在竣工验收时，交生产单位统一保管。同时将与胡夏地区有关的文件材料交当地档案管理部门，以适应生产、维修的需要。

（四）设计报告

项目设计单位提交的矿山建设项目的设计情况报告，主要内容包括：设计依据、总体方案、矿山建设规模、采用的主要工艺技术及成果、重大设计变更及概算调整情况、主要技术经济指标及自我评价等。

（五）施工报告

施工单位提交的项目施工情况报告，主要内容包括：施工组织、完成的主要工程量、质量管理制度及措施、安全和清洁文明施工等。

（六）监理报告

项目监理单位提交的项目监理和质量情况报告，包括监理工作的范围及目标、监理组织机构及管理情况、监理实施情况，监理程序、方式，工程质量、造价和进度控制措施以及合同管理情况等。

（七）质监报告

政府质量监督部门提交的质量监督评定报告，主要内容包括工程质量监督的主要过程、方法及结论意见。对重要的单项工程和隐蔽工程的质量检验评定情况要点的说明。

（八）需初步验收的，提出初步验收报告。

篇8：智慧矿山空间数据库建设研究

关键词：智慧矿山,空间数据库,空间数据基准,空间数据分类编码标准,元数据标准

0 引言

我国矿山信息化建设经过30年发展, 在相关技术、理论等领域已经取得了一些进展, 但信息技术的应用多停留在管理方面, 数据资源共享困难。目前, 矿山信息化建设主要面临着空间数据资源不足、“信息孤岛”现象严重等问题。智慧矿山的建设是一个长期的过程, 就目前我国矿山智能化水平而言, 智慧矿山正处于初级建设阶段[1], 即建立矿山空间数据库阶段。现阶段的主要任务是在统一的时空数据框架下, 全面收集、整理我国矿山基础地质、测绘数据和生产数据, 集中存储, 并按统一的分类编码标准进行数据组织、管理, 形成智慧矿山的“血液”, 为下一步构建智慧矿山基础平台, 进而实现智慧矿山可视化系统提供保障。我国许多学者对数字矿山建设[2,3,4]、矿山管理信息系统[5,6,7,8]及矿山空间数据库[9,10,11]建设进行了探讨。其中涉及矿山空间数据库建设等方面的研究主要有毛善君等[8]阐述了基于ODBC开发矿山数据库管理系统的原理;张申等[9]提出建立数字矿山数据仓库平台的重要性, 并对数据仓库软硬件的建设方案进行了阐述;孔凡敏等[6]开发了基于Oracle数据库的数字矿山管理信息系统, 并对矿山数据表进行了详细设计和研究;南燕明等[7]设计并实现了基于混合模式的矿山测量数据库系统;刘馨蕊等[10]在分析了金属矿山信息特征基础上构建了基于金属矿山的生产数据库;徐世聪等[11]对空间数据模型、数据表、数据字典等方面进行了设计, 并建立了数字矿山空间数据库。这些学者在矿山空间数据库的软硬件平台、空间数据库建库方法、空间数据表的设计方法、空间数据模型的设计等方面为我国智慧矿山的发展奠定了良好的基础。但鉴于我国目前还没有矿山空间数据标准、格式转换标准、元数据标准等的支撑, 多数研究还是基于具体矿山的, 缺少普遍性和实用性。针对以上问题, 本文在深入研究矿山空间数据的特征、矿山空间数据库建库方式的基础上建设矿山空间数据框架, 为我国智慧矿山空间数据库的建设提供参考。

由于不同矿山企业提供的数据内容、数据格式和数据质量千差万别, 因而给空间数据库的建立带来了极大困难, 严重地阻碍了数据在各部门和各软件系统中的流动与共享。为了建立矿山空间数据库进而进行信息共享, 就要按照矿山空间数据的相关标准和规则, 建立最基础、最具有权威性的矿山空间数据资源, 即矿山空间数据框架。矿山空间数据框架是智慧矿山建设的核心内容, 是智慧矿山的支撑平台, 它为智慧矿山提供空间数据基础设施。没有矿山空间数据框架, 任何智慧矿山的建设都无从谈起。智慧矿山空间数据框架就是在统一的地理信息平台上对矿山数据进行统一规划和管理, 实现资源共享, 避免重复投资和资源浪费, 使矿山各部门和企业突破地理空间的限制, 紧密结合在一起, 提高矿山企业管理水平和工作效率。智慧矿山空间数据框架的建设对提升矿山的信息化水平、增强企业的综合实力起着至关重要的作用。

1 矿山空间数据的组成和特征

根据矿山空间数据的生产周期、成本和数据质量的特点分析矿山企业组织机构, 梳理业务流程, 进行需求分析, 确定矿山空间数据的内容、形式和尺度[12], 只有这样才能使矿山空间数据框架的建设真正起到应有的作用。矿山空间数据的建设应遵循相应的国家标准、矿山行业标准和地方标准。一般而言, 矿山空间数据由矿山基础数据、矿山主题数据和元数据组成。

矿山具有空间广泛、动态变化等特征, 矿山信息量巨大, 数据源类型多样, 包括地质、采矿、测绘、生产、建设、机器设备、人员、财务等多方面数据。数据类型包括影像、图形、文字、表格等静态数据源和矿山开采过程中不断增加的动态数据。这就造成了矿山数据除具备一般数据的客观性、普遍性、多样性、复杂性、可复制和共享性之外, 还具有矿山本身的基础性、综合性、系统性、三维空间特性、动态性、不确定性和随机性、现势性和滞后性等特征[13]。

2 智慧矿山空间数据库建设模式

智慧矿山空间数据库的建设存在很多模式, 参考借鉴现有“智慧城市”和“数字矿山”建设模式, 设计智慧矿山建设模式。根据智慧矿山建设所需空间数据基础设施与各矿山系统之间的关系, 智慧矿山空间数据库建设模式有自底向上模式、自顶向下模式[1]和云服务模式[14]。无论智慧矿山空间数据库建设采用哪一种模式, 最终目标是实现绿色矿山、无人矿山。

2.1 自底向上模式

自底向上模式是指各个矿山企业先进行数据收集、整理和矿山空间数据库的建设, 进而自下而上推动智慧矿山建设, 如图1所示。这种模式是以各矿山企业、部门的各自需求为出发点, 随时更新数据, 保证数据的实时性和一致性。但是由于目前没有统一的智慧矿山空间数据标准等原因, 智慧矿山难以实现有效的资源共享与集成。

2.2 自顶向下模式

自顶向下模式是指以一个统一的空间地理框架为基础开展数据共享平台建设, 各个矿山都可以在这个共享平台上增加各类矿山主题信息, 如图2所示。这个空间数据共享平台具有统一的空间数据基准、内容基准、格式转换标准和元数据标准, 各部门在这个智慧矿山信息共享平台上进行空间数据库建设, 最后进行系统应用。自顶向下的矿山空间数据库建设模式首先需要建立国家统一的矿山数据基准, 在此基础上才能建立各部门矿山空间数据库。

2.3 云服务模式

云服务模式是一种基于云计算的网络服务模式, 以云服务为核心的智慧矿山空间数据建设模式, 如图3所示。智慧矿山是面向应用和服务的, 充分利用网络上的计算资源, 提供云服务 (资源、数据、应用) 给各矿山企业用户[15,16,17]。云服务模式能够动态添加应用系统, 不断满足智慧矿山建设的新需求。

3 矿山空间数据框架构建

智慧矿山空间数据框架是指在同一区域内抽象和定义的、使用频率最高、最基础、最具有权威性的矿山空间数据资源[18]。框架为各类矿山增加自己的数据内容、编辑其他数据集提供了模板。矿山空间数据框架是智慧矿山建设的核心任务之一, 其中首要任务是建设矿山空间数据标准, 重点在于建设数据标准之上的智慧矿山空间数据库。智慧矿山空间数据库建设流程如图4所示。

3.1 矿山空间数据基准建设

矿山空间数据标准是智慧矿山空间数据框架建设的基础工作。目前, 我国还没有统一的矿山行业空间数据标准, 直接影响和制约着智慧矿山建设的实施和进展。智慧矿山空间数据标准应该参考已有的国际、国家标准和行业标准[19]。矿山空间数据标准主要包括统一的空间数据基准、空间数据分类编码标准、元数据标准等。

3.1.1 统一的空间数据基准

矿山空间数据基准是空间数据框架的骨架, 是基础的基础。智慧矿山空间数据基准包括大地平面基准、高程基准和矿山三维动态基准。

大地平面基准和高程基准建设的目标是建立与国家和省统一的地心的、三维的、高精度的动态基准, 为矿山提供空间定位服务, 实现多源地理信息数据的无缝连接和集成, 保证矿山空间数据坐标的一致性和可转换性。随着国家新一代地心、三维、动态大地测量基准的规划和建立, 智慧矿山空间数据基准也朝着三维、动态方向发展, 取代平高分离的、静态的传统控制基准。

3.1.2 空间数据分类编码标准

矿山空间信息涉及领域众多, 数据类型多样, 内容丰富。面对如此海量的信息, 只有将矿山空间信息按照一定的规则进行分类编码, 才能对它们进行存储、管理、检索、分析、交换和共享。因此, 智慧矿山空间数据的分类与编码是建设智慧矿山空间数据库的前提, 是智慧矿山健康发展的保障。矿山信息空间数据分类编码包括信息分类和信息编码2个阶段, 信息分类是将不同属性和特征的矿业信息分开, 是编码的基础;信息编码是将信息分类的结果用一种易于被人和计算机识别的符号体系表现出来的过程。分类编码应遵循科学性、系统性、实用性、统一性、灵活性、完整性和扩展性等原则, 既要考虑数据本身的属性又要考虑数据之间的联系, 保证分类代码的稳定性和唯一性。矿山空间数据分类编码以矿山空间数据分类为基础, 针对图形信息、矿图符号、空间信息分别进行编码。

针对矿山空间数据的编码由4组共20位的数字或字母组成[20], 为了提高分类和编码的可读性, 可以用“·”分割每个组, 如图5所示。

例如:01·010203·00245789·0901表示为01 (地理测量数据) , 01 (遥感数据) , 02 (栅格数据) , 03 (多边形数据) , 00245789 (平面数据) , 0901 (时间数据) 。

3.1.3 元数据标准

矿山地理信息元数据应该是关于矿山地理信息数据的数据 (the Data About Mine Data) , 即描述矿山数据的内容、数据质量、数据结构、特征等信息, 也可称为矿山地理信息数据的描述性数据或解释数据[21]。为了存储、管理和应用海量的矿山数据资源, 矿山地理信息元数据的研究在智慧矿山建设中是迫切需要的。矿山地理信息元数据不仅能够描述矿山数据, 还可以规范矿山数据结构。目前国内外尚未制定出相应的矿山行业元数据标准, 因此, 开展矿山地理信息元数据标准研究, 建立矿山地理信息元数据库, 为矿山相关部门和领域的科学研究提供数据支持和信息共享是非常紧迫的工作。

3.2 矿山空间数据库建设

矿山空间数据库建设是矿山空间数据框架建设的核心内容, 包括矿山基础数据库和矿山主题数据库的建设, 还涉及对这2种数据库进行描述的元数据库的建设 (图6) 。矿山空间数据库的建设应采用统一的坐标系统、统一的存储格式及命名规则, 使用合理的数据分类编码标准, 保证元数据的质量, 实现元数据库与矿山空间数据库之间的连接, 并保持数据库的现势性。矿山空间数据库的数据组织应遵循先进性与实用性相结合、规范性与兼容性相结合、安全性与可维护性相结合、集中管理与分散管理相结合的原则, 兼容矢量数据、栅格数据、多媒体数据等多源数据格式。它们是智慧矿山空间数据框架建设的核心和主要任务。

3.2.1 矿山基础数据库

矿山基础信息是矿山最基本的地质、地理、测绘信息, 反映矿山的基本地貌和形态。矿山基础信息数据源包括地形图、地貌图、测量图、地籍图等, 具有时空特性、精确性和基础性等特点。矿山基础数据主要分为矿山地质数据和矿山测量数据。

(1) 矿山地质数据库。矿山地质数据反映矿山各种地质体在不断运动和演变过程中的形态和属性特征, 所涵盖的信息量巨大, 随着矿山开采和生产, 数据量也将不断增加, 数据更新频繁。根据矿山地质数据的特点和矿山实际建设情况, 矿山地质数据库主要包括以下9类信息 (表1) :地形地貌信息、矿区地质信息、矿产资源信息、矿山工程信息、矿区地质灾害信息、勘探信息、矿产资源储量信息、工程设计信息、矿山成果信息。数据结构信息见表2 (以地层信息为例) 。

(2) 矿山测量数据库。矿山测量数据是在矿山勘查、设计、建设、生产和经营各阶段, 通过水准仪、经纬仪、全站仪、三维激光扫描仪、摄影测量等手段获得的矿区地面和地下的空间信息。原始测量数据主要包括区域地形图、平面图、采掘工程图、巷道平面图等图形资料以及文档数据和表格数据, 经过数字化、编辑、整理, 形成矿山测量数据库。矿山测量数据库包括地测站信息库、基础数据库、台账资料库、测量安全库、测量图纸资料库。其中基础数据库包括导线测量、水准测量、巷道剖面、综采面、贯通数据、陀螺定向数据等。

3.2.2 矿山主题数据库

矿山主题数据库分别针对矿产资源开发过程中各流程的主题信息, 可根据矿山建设的实际需要随时进行扩展。根据目前收集到的矿产资源开发数据, 设计矿山主题数据库主要包括以下几部分的内容:采掘数据库、生产数据库、运输数据库、设备数据库、人员数据库、机电数据库、开采计划数据库和安全监测数据库。它们可以在矿山生产过程中, 由相关部门通过采集、整理、数字化分别建库, 为矿山开采应用提供实时数据和服务。

3.2.3 元数据库

由于矿山行业的数据种类多, 数据量大, 所以制定矿山地理信息元数据标准就需要在完成需求分析之后对收集到的各数据集进行详细分析、细化再进行综合。首先, 根据矿山地理信息元数据标准的功能和内容进行需求分析, 收集各种类型和格式的数据, 元数据也随之产生;其次, 在考虑矿山数据涉及的所有学科基础上对这些元数据的内容进行合并、修改和调整;最终结合国内外各类元数据标准形成矿山行业的地理信息元数据标准。矿山地理信息元数据主要包括7个部分内容:元数据信息、标志信息、数据质量信息、空间参照信息、数据集内容信息、分发信息、负责单位联系信息。

4 结语