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数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 1 数字矿山三维空间信息综合管理平台矿山是资源型产业，为了高效率地解决和处理矿山资源储量计算、煤矿开采和规划、矿山安全生产等工作中存在的诸多复杂问题，基于虚拟现实技术的“数字矿山”的建设和应用不断得到发展，并逐渐在煤矿管理工作中得到应用。《数字矿山三维空间信息平台》，以下简称“平台”，是典型的三维GIS应用。它建立在计算机图形学、多媒体、人工智能、传感器技术、网络通信技术、GIS技术、三维虚拟现实技术、实时数据库技术等基础上，由计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，使企业实现整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。平台采用B/S架构，采用ASP.NET/C#语言开发，数据库采用Oracle9i。平台运行在Windows环境下，服务端采用Windows2000Server，客户端采用WindowsXP，浏览器采用IE7.0以上版本。平台基于美国Skyline公司的TerraSuite产品系列，与我公司自主研发的CitoDM产品相结合，以矿方提供的《井下设备分布图》《煤层采掘工程平面图》等为基础，集成了矢量数据、多种卫星高清晰影像数据、DEM数据以及大量的文档和野外验证数据，实现对矿产资源、矿山环境、生产状况等业务数据的建模和动态更新，为矿方建立更加贴近矿山井下生产现状、可交互的三维GIS应用。平台可应用于各类规模的矿山生产企业，也应用于国家及各级政府的矿区监管部门，帮助管理者适时的掌握各矿区作业点的状况，并可提供各类分析数据，为进一步维护矿山行业经营和管理秩序，确保矿山安全生产提供技术支撑和决策依据。1.系统建设目标 平台的总体建设目标，是利用虚拟现实技术，在数字地球上构建虚拟矿区，实现对矿区信息、矿山基础信息、矿山安全信息、矿山生产信息的集成和管理，通过对矿山的各类基础数据、空间数据、设备监测数据的处理、更新、维护和展示，为建设安全矿山提供强有力的信息支撑和保障。平台实现的业务管理范围如下：反映矿区信息，如：矿山位置分布、地质环境、资源分布等反映矿山基本信息，如：主要建筑物分布情况、井下巷道分布情况等反映各类设备位置分布情况，实现对矿山生产、安全状况的直观反映及控制，如：通风、排水、供电、井下采掘、运输系统的分布和运行状态反映矿山实时生产状况，包括：巷道掘进、工作面推进、设备安装情况等反映矿山实时安全状况，包括：顶板压力、温度、瓦斯、风速、馈电、风门、负压、烟雾、水位等监测设备信息的最新实时数据、是否超标等反映井下人员定位信息，对矿区各作业面的远程监测监控、远程人员定位对重大事故发生过程进行模拟回放，以便对事故进行分析总结数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 2 2.系统架构 平台采用三维空间和计算机网络技术，实现了针对矿山相关信息的采集、维护和管理，使得管理和应用人员在不同地点和不同环境下，只需浏览计算机网络，即可将实际生产三维空间拉入眼前。平台的逻辑结构和功能如下图所示：图1系统架构图3.系统功能 3.1矿区资源展示 实现对矿山位置、周边区域地质信息的浏览和展示。实现功能包括：矿产资源开发情况实现对矿山各开采点、开采面、矿产的详细查询，包括：开发公司、矿种类型、开采方式、开采状态、占地面积等。矿山地质环境情况实现对矿山所处区域地质环境的显示，包括地址灾害、开发占地、矿山环境恢复治理、矿山污染情况的详细查询，实现对汇水区、流通区、堆积区的位置分布情况的展示。煤层数据展示展示矿区煤层的整体走势、厚度及断层信息等。3.2矿山信息展示 （1）矿山基础信息实现对矿山的全方位浏览和展示。实现功能包括：数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 3 矿山地面工业场地布局、地面建筑和设施的真实反映。图2矿山井上全景展示地表数据剥离，展现井上井下对照关系矿山井下巷道的真实反映，能够从各个不同的角度查看井下巷道的布局。图3巷道展示（2）路径浏览根据矿上工作人员经常施工的路径、巷道内的特殊景观及场景、各个工作面的工作状态，相应地设计了多场景多角度的浏览线路，避免了手动浏览过程中的操作，增强了浏览全局或局部的连贯性，达到身临其境的展示效果。（3）机电设备数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 4 对于井下机电设备，我们对全部设备进行了精细建模，并按照矿上的设备分布图设置各设备在巷道的位置，准确、直观的反映各类井下设备的位置分布情况。对于安装监控器的机电设备，如：采煤机、掘进机、皮带机等，有效地反映设备开停状态，并可以动态的展示煤块由采煤机、刮板机、转载机及皮带机运煤的整个过程。（4）七大系统运煤系统防尘系统通风系统排水系统水灾避灾路线火灾避灾路线黄泥灌浆系统图4运煤线路展示（5）矿图浏览平台可以实现对《设备分布图》、《生产进度图》等DWG格式的二维矢量图进行浏览，并可结合三维系统实现了二、三维对照的查看分析。数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 5 图5矿图展示3.3实时监控系统 平台在实施监控的建设中，实现了矿山各监控系统（如：kj70监控系统、顶板压力监控系统等）在一个平台（三维GIS平台）的集中展示。实现了对顶板压力、KJ70监测系统中所涉及的各类监控探头在井下巷道中的点位分布，针对监测器的各接收单元的查询定位，对各接收单元监测到数据的即时展示及数据变化曲线，并对各接收单元超标数据的实时报警显示。平台集成的监控数据类别包括：顶板压力监控：锚杆应力、综采支架、离层KJ70监控：温度、瓦斯、风速、馈电、风门、负压、烟雾、水位、开停、一氧化碳图6实时监控数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 6 3.4人员定位系统 实现与《无线通信系统》的数据接口，在三维场景中实现如下功能：建立井下人员实时定位分布图实现对井下人员的定位查询实现对选定人员，在选定时间段内，井下活动信息的路径回放功能图7人员定位3.5历史数据统计分析 统计分析是对历史数据的回放及统计，但平台对历史数据的回放及统计的展现方式为动态的，是根据时间轴来反映数据变化趋势的动态分析。顶板压力监控的历史统计分析KJ70监控数据的历史统计分析人员考勤统计，可查询出某人在某段时间内的下井次数，每次的上、下井时间等数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 7 图8KJ70统计分析3.6系统管理 模块管理权限管理图9模块管理数字矿山三维空间信息综合管理平台最佳的空间信息服务 8 4.总结 平台借助三维数字地球模型等先进的地理信息技术，结合网络技术、实时数据库技术等手段，将矿山安全信息、矿产开发信息直观、真实、动态的呈现在用户面前。与传统的二维GIS相比，基于三维GIS的“数字矿山”以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能够描述和表达各类空间对象之间的垂向关系，对客观世界的表达更加能够给人以更真实的感受，可以为矿山安全管理、矿区合理开发提供有效的理论依据和实践经验。