刍议我国煤矿数字化矿山发展现状与关键技术
时间：2021-04-02 07:53:24 来源：达达文档网 本文已影响 人 
【摘要】随着现代信息技术的不断发展进步以及信息时代的到来，我国煤矿开采生产与发展中，也必然会朝着高产、高效、绿色、安全的现代化与数字化煤矿企业发展方向发展。本文就将在对于数字化煤矿概念以及发展目标、现状介绍分析的基础上，通过对于数字化矿山基础信息平台假设构建的基础上，实现对于数字化矿山信息系统关键技术的分析研究，以提高我国煤矿中数字化矿山的发展与技术水平，推进我国煤矿开采与生产事业的发展进步。
【关键词】煤矿；我国；数字化矿山；发展现状；关键技术；信息平台；分析
随着现代化信息技术与计算机软件技术的不断发展进步，数字化信息建设技术也迅速的发展起来，并且快速的渗入到生产、生活以及社会经济发展的各个领域中去，对于全球以及我国的社会经济发展以及生产、生活进行带来了很大的冲击，我国的煤矿开采与生产也是如此。随着我国煤矿企业煤矿开采与生产环节自动化、集成化以及煤矿生产管理信息化等的逐步实现与发展，数字化矿山也逐渐的普及发展起来，尤其是数字化矿山中的井下高速网络技术与信息系统，它在我国煤矿中的快速发展推广与应用，对于我国煤矿发展中的数字化矿山发展方向有着积极的作用和意义。对于我国煤矿数字化矿山的发展方向以及发展现状，在我国煤矿数字化矿山的发展研究领域，已经实现了从不同发展领域以及角度的分析研究实现，本文将主要结合数字化矿山的概念含义以及发展目标与现状问题，在基于3DGIS技术数字化矿山基础信息平台的设计建立基础上，通过对于该信息平台建立实现过程中的信息规范以及接口规范、设备智能化、高速通信传输网络、多源异构数据的集成共享等关键技术方法进行分析论述，以实现对于我国煤矿数字化矿山发展现状以及关键技术的分析与探讨。
1.数字化矿山的含义与发展现状概述
1.1 数字化矿山的含义概述
数字化矿山概念以及含义的发展出现，是随着现代信息技术的不断发展进步，已经在煤矿开采与生产领域的应用实现，有数字化地球的概念含义引申出来的。数字化矿山主要是指在煤矿矿山范围之内通过使用三维坐标信息以及与三维坐标信息相互关系作为基础组成的一个信息结构框架，并且该信息结构框架中对于所获得的煤矿信息总和进行嵌入实现，在矿山的开采生产中进行应用的总和。通常情况下，在实际煤矿开采生产应用中，数字化矿山信息结构框架系统进行获取的信息，主要有固有信息和动态信息两个信息层面。其中固有信息层面的信息主要包括煤矿矿井的地质以及测量、钻孔等原始数据信息，以及煤矿的煤层、围岩、井巷等地质体空间信息；而煤矿数字化矿山信息中的动态信息主要包括煤矿采掘以及通风、运输、供电、给排水等开采生产系统网络与相关装备信息等，此外还包括煤矿矿山开采生产中的设备状态、开采环境以及开采人员等生产信息，煤矿开采的专业分析辅助决策信息、开采生产与经营管理信息等。它们在煤矿开采生产的各个不同环节中产生，并且具有持续产生以及共享利用、多源异构的特点，在数字化矿山信息系统的构建以及煤矿开采生产过程中、数字化矿山基础信息系统数据库建立等，都具有积极的作用。
1.2 数字化矿山的发展现状分析
结合数字化矿山的概念含义以及发展目标等情况，从我国数字化矿山的建设与发展现状出发，目前我国煤矿数字化矿山的建设发展还处于发展构建的过程阶段，完全意义上的数字化矿山我国目前还没有建设成功，这主要与数字化矿山信息系统本身的特征以及我国目前煤矿信息平台构建技术等有很大的关系。首先，我国煤矿数字化矿山目前还处于一个初级发展阶段，数字化矿山信息系统中能够实现统一管理以及进行空间信息集成、实时动态信息与管理信息的基础平台还能实现，这也是我国煤矿数字化矿山发展现状形成的一个重要原因。其次，数字化矿山本身就是一个比较复杂并且庞大的系统，数字化矿山运行过程中，不仅需要对于煤矿的矿山地质情况进行勘探，而且还需要进行煤矿规划设计以及安全生产、经营管理等工作环节的运行与管理实施，同时数字化矿山信息系统中，由于各矿山工作环节的信息化方式和信息化水平不同，数据格式的兼容性比较差，因此，在煤矿矿山基础信息系统运行过程中，一些信息数据不能重复进行利用，导致数字化矿山基础信息系统平台中，信息孤岛现象比较严重，从而对于我国煤矿数字化矿山的发展以及进步有很大的制约影响。再次，我国煤矿数字化矿山基础信息系统平台设计构建过程中，在设计构建应用技术的选择上，多是使用3DGIS技术进行设计实现，但是3DGIS技术在进行煤矿数字化矿山设计实现与应用中，实际适用性与煤矿数字化矿山的客观需求之间存在比较大的差距，这对于我国煤矿数字化矿山的发展都有很大的局限和制约。最后，煤矿本身比较复杂的环境以及开采生产过程中影响因素的不确定性、关联性广、开采生产工艺复杂、开采生产技术以及设备智能化水平比较低等，都是形成我国煤矿数字化矿山发展现状的重要影响因素。
2.数字化矿山的设计构建框架
在煤矿开采生产与管理过程中，数字化矿山也就是数字化矿山基础信息平台的构建，通常是在一个网络环境条件下，通过对于煤矿矿井井田范围内的统一三维空间坐标信息的参考，实现对于矿山每一个特征点的固有信息以及动态的开采生产管理利用以及展示，通常情况下也就是指利用数字化矿山基础信息平台对于矿山矿井的本身面目进行再现。根据上述对于数字化矿山功能作用的描述，在数字化矿山的系统系统结构中，最为关键的就是对于矿山大量多维数据的采集、表现以及管理、处理实现。如图1所示，为煤矿数字化矿山的设计框架结构示意图。
3.数字化矿山关键技术的分析
根据上述数字化矿山建设结构框架情况，进行数字化矿山建设过程中，较为关键的技术手段主要包括数字化矿山设备智能化技术、高速传输网络技术、多源异构数据的集成共享技术、3DGIS平台建设技术以及基础数据专业化分析处理数据等。
3.1 数字化矿山设备智能化技术
在信息系统运行过程中，设备智能化主要是指设备系统在运行过程中，具有比较完备的检测以及控制执行功能，能够通过一定的设备接口或者是端口，进行与第三方之间的信息交互实现。在煤矿数字化矿山信息系统中，随着现代信息技术的不断发展，煤矿矿井生产应用的主要设备在电控智能化的电液控制方面的突破发展比较明显，但是综采工作面的设备智能化水平仍然比较低。对于煤矿数字化矿山的发展来讲，数字化矿山主要设备的智能化是整个数字化矿山智能化的基础，因此，设备智能化技术以及设备智能化的实现，在数字化矿山中的影响和作用十分突出。
3.2 数字化矿山高速传输网络技术
在煤矿矿井的开采生产作业中，主要包括煤矿矿井的采掘以及开采资源的运输、提升，开采生产应用设备的供电，矿井通风、排水等作业环节，这些开采生产工作环节的运行实现，都需要进行相关的监测控制，这也是煤矿矿井监测系统的多源异构特征，针对这些工作环节与系统特征，就需要应用高速传输网络，对于不同环节采集数据信息进行集成与整合实现。需要注意的是，在实现对于煤矿矿井多源异构数据信息的集成与整合过程中，设计应用的高速传输网络需要具有较高的稳定性与可靠性。
3.3 多源异构数据的集成共享技术
在数字化矿山建设中，多源异构数据的集成共享技术，主要是指通过计算机信息网络技术将煤矿矿山开采生产中的多源异构信息数据进行融合、收集，统一存放在煤矿数字化矿山的基础信息平台中，以实现数字化矿山的运行应用。通常情况下，对于集成融合在煤矿数字化矿山基础信息平台的多源异构信息数据，主要是通过进行矿山基础信息平台数据中心中的矿用对象管理中心，然后将数据信息以数据库存放的形式，进行实时共享实现，以帮助煤矿矿山开采生产以及管理实现。
此外，在煤矿矿山数字化建设过程中，应用到的关键技术还包括，数字化矿山的信息规范以及接口标准技术、进行矿山基础信息平台建立应用的3DGIS技术、三维建模计算方法以及基础信息数据的专业分析处理技术等，它们主要针对数字化矿山建设中的不同系统结构，为实现系统功能采用的技术方法，对于数字化矿山的建设与发展具有非常重要和关键的影响和作用。
4.结束语
总之，由于受到我国煤矿矿井生产作业情况以及数字化矿山建设本身复杂性等的影响，目前我国的煤矿数字化矿山仍然处于初期和数字化建设不完备的阶段，进行数字化矿山建设关键技术的分析，有利于提高数字化矿山建设水平，推进数字化矿山的建设发展。
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作者简介：熊发龙（1983—），男，江西南昌人，主要从事煤炭行业管理信息化系统集成的研究。
