数字矿山专题讲座-山东省煤炭工业局.doc

PAGE  PAGE 54 数字矿山专题讲座 山东蓝光软件有限公司 卢新明教授、博导、总工程师 一、“数字矿山”的定义 “数字矿山”是在统一的时间和空间框架下,通过数字化和三维建模,实现矿山地上地下所有对象的可视化透明管理；可通过采掘过程的仿真模拟，实现各种灾害的超前预警，避免灾害的发生，达到本质安全；可通过精细化管理，实现企业资源的最佳利用，降低生产经营成本，达到高产高效；最终目标是实现采矿过程的可视化、自动化、智能化以至无人化。 二、“数字矿山”的特征 1、从散乱数据到规范的信息集成。 2、从内容的不可见到透明管理。 3、从危险源的不可知到超前预警。 4、从结果的不可控到智能控制。 三、“数字矿山”的主要内容 1、安全生产监测监控 要实现“数字矿山”，建立一套完善的数据采集系统是必要的，该主要用于实时采集生???矿井的进尺、产量、微震、水文、瓦斯、粉尘、矿压、火区、视频、人员位置和设备状态等信息，并可通过可视化图表和声光报警的方式在计算机屏幕上显示正常生产和灾变时期的各种信息，数据采集系统是决策人员和决策系统的眼睛和耳朵。 例如：通过瓦斯监测系统，人们可以在地面监测室、甚至与互联网连接的任何一台计算机上看到各矿任一个瓦斯探头所在位置的瓦斯浓度及其变化情况，也通过历史数据和分析图表了解瓦斯涌出量的变化规律，出现异常时系统还可以进行声光报警，也可以通过手机短信及时告诉每一位相关人员。 2、工业自动化系统 最能体现“数字矿山”生产效益的就是工业自动化系统，该系统主要用于采煤掘进、运输提升、通风防尘、压风和注浆、输配电和防排水以及瓦斯抽放等环节的自动化和无人化，主要包括电力自动化系统、采掘自动化系统、运输自动化系统、提升自动化系统、供排水自动化系统、压风自动化系统、注浆自动化系统、瓦斯抽放自动化系统、通风防尘自动化系统、均压灭火自动化系统、空调降温自动化系统等，不论哪个系统，只要实现了自动，不仅可以大幅度降低人的劳动强度，提高生产效率，更重要的通过无人化达到真正的本质安全。 例如：通过运输提升自动化系统，不仅可实现运输提升各环节的自动配合，避免各转载点和煤仓的衔接失调和堵塞，同时在发生灾变是可自动采取灾变控制措施，例如当皮带撕裂时可及时刹车，当皮带着火时可择时择地启动灭火装置进行灭火。 3、矿山数据仓库和矿山地理信息系统 矿山数据仓库是利用数字化的手段，通过大型网络技术和数据库技术，把矿山的所有资源数据（地质数据、测量数据、生产数据、经营数据、实时监测和人工采集数据、图形数据和多媒体数据等）进行规范化后存入到相应的数据库中，并提供快速查询和调用功能，为各种应用提供信息服务。 众所周知，矿山的所有信息不仅严格依附于三维空间的地理位置，而且随着采掘工作面的推进，包括地质体、井巷工程、生产设备、作业人员和各种危险源等所有对象的位置和状态都在随着时间的变化而变化，也就是四维地理信息系统。矿山四维地理信息系统就是挖掘“数据仓库”信息，通过可视化的方法，随时把矿山地上地下的对象真实直观地在计算机或调度大屏幕上显示出来，为采矿设计、地质建模和分析、一通三防、矿井供电、给排水、运输提升等提供一整套支持工具，便于分析和管理。 矿山数据仓库和矿山地理信息系统是建立“数字矿山”的重要基础。 4、灾害预警和安全管理 大家都知道，无论是有人采矿还是无人采矿，避免灾害的发生是采矿工程的首要任务，一旦建成了“数字矿山”，不仅可实现矿山地上地下的透明管理，更重要得是可以利用“数字矿山”管理的可视性、信息的及时性、计算的快速性和决策的智能性，可提前发现各种安全隐患，并对其发展趋势、灾变过程和影响程度进行仿真和模拟，提供出科学合理的避灾和救灾方案。矿山安全管理的内容很多，由于时间关系，这里只概括讲一下三项有代表性的内容： （1）五大灾害的仿真和预警 冲击地压分析计算、灾变过程仿真和预警。 瓦斯灾害分析计算、灾害过程仿真和预警。 突透水灾分析计算、水灾过程仿真和预警。 煤尘爆炸分析计算、爆炸过程仿真和预警。 矿井火灾分析计算、灾变过程仿真和预警。 例如：通过突水透水分析计算和突水过程仿真，就可知道井下有哪些突水点、是由哪些突水水源通过哪些导水通道形成突水的，突水量和突水速度应该是多少，如果排水不及时淹井过程应该是什么样的；知道了这些就可提前采取措施避免突水灾害的发生，如果真的发生了底板突水，也可利用四维地理信息系统和现代通讯技术保证人员的安全撤离和防排水工作的顺利进行。 （2）数字安全评价体系 除了上述五大灾害的分析仿真和预警外，必须要建立一个完整的《数字安全评价体系》，该评价体系应包括完整的事故树分析模型库、安全评价模型库和危险源辩识模型库，主要解决煤矿安全检查指标的完备性问题 ，安全检查的易操作性问题，安全评价的定量化和危险源辩识、隐患排查的科学化