高科技礦山建設(shè)的歷史必然航空航天■國(guó)家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年):2030年重點(diǎn)第一部分主要基本概念介紹(一)高科技采礦的階段劃分及概念智慧礦區(qū)少人或無(wú)人煤礦智慧煤礦智慧礦區(qū)少人或無(wú)人煤礦1、高科技采礦的第一步----數(shù)字煤礦(2)是基于信息技么)入)入數(shù)字煤礦的特點(diǎn)井下人員定位系統(tǒng)瓦斯、通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水文、礦壓檢測(cè)系統(tǒng)主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)洗煤廠監(jiān)控系統(tǒng)主井提升監(jiān)控系統(tǒng)主運(yùn)輸皮帶控制系統(tǒng)工作面自動(dòng)化系統(tǒng)人力資源管理系統(tǒng)工資管理信息系統(tǒng)財(cái)務(wù)管理信息系統(tǒng)數(shù)字檔案管理系統(tǒng)煤礦應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)煤炭資源管理信息系統(tǒng)安全管理信息系統(tǒng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)作業(yè)規(guī)程編制系統(tǒng)(瓦斯、板、火)警系統(tǒng)煤礦安全數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)地表變形預(yù)計(jì)系統(tǒng)煤質(zhì)運(yùn)銷管理信息系統(tǒng)煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)礦山三維虛擬環(huán)境系統(tǒng)礦井供電設(shè)計(jì)與計(jì)算系統(tǒng)采礦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)通三防管理信息系統(tǒng)數(shù)字煤礦的研發(fā)成果顯著,其子系統(tǒng)的劃分和功能結(jié)構(gòu)如下：地測(cè)空間管理信息系統(tǒng)數(shù)字煤礦的研發(fā)成果顯著,其子系統(tǒng)的劃分和功能結(jié)構(gòu)如下：2、高科技礦山的第二步----智慧煤礦 大危險(xiǎn)源(如水、火、瓦斯、頂板等)的相關(guān)信息或是是完全是是智能煤礦(數(shù)字和智慧煤礦之間)的特點(diǎn)一般是是是符合工業(yè)4.0的流程鐵路工業(yè)1.0鐵路工業(yè)3.0鐵路工業(yè)2.0鐵路工業(yè)4.0(管理模式的革命)煤炭工業(yè)1.0煤炭工業(yè)2.0煤炭工業(yè)3.0煤炭工業(yè)4.0或2025動(dòng)化綜合數(shù)字礦山智能礦山智慧礦山無(wú)人少人礦山傳統(tǒng)管理模式管理模式的革命構(gòu)，開啟地圖+規(guī)劃+預(yù)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)+人工智能十定控制+定位機(jī)器學(xué)習(xí)+仿真訓(xùn)練測(cè)和分的卷積神二維和三維GIS二維和三維GIS巡航探月工程大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)地圖產(chǎn)品地圖產(chǎn)品好幫手!搜一好幫手!搜一2、GIS與CAD的技術(shù)對(duì)比主要功能和用途空間數(shù)據(jù)分析和處理表達(dá)和制圖通常處理數(shù)據(jù)量海量數(shù)據(jù)相對(duì)小數(shù)據(jù)的地理語(yǔ)義強(qiáng)弱空間拓?fù)潢P(guān)系有沒(méi)有屬性信息豐富較少實(shí)體類型表達(dá)簡(jiǎn)單和唯一復(fù)雜和重復(fù)(x,y)坐標(biāo)對(duì)(x,y)坐標(biāo)對(duì)邊形(polygon),多邊形的邊界被分割成一系列的弧或結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)、弧段、多邊結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)中間點(diǎn)弧段拓弧撲段關(guān)系多結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)三維坐標(biāo)弧段標(biāo)識(shí)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)XYZ弧段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)弧段標(biāo)識(shí)左多邊形中間點(diǎn)數(shù)弧段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部碼起始點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)右多邊形中間點(diǎn)坐標(biāo)多邊形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多邊形標(biāo)識(shí)弧段標(biāo)識(shí)內(nèi)多邊形標(biāo)識(shí)多邊形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ARC_ID...剖面線標(biāo)識(shí)左側(cè)相交圖形中間點(diǎn)數(shù)X,Y,Z,..終結(jié)點(diǎn)右側(cè)相交圖形A.結(jié)點(diǎn)拓?fù)浔鞡.中間點(diǎn)拓?fù)浔鞟.結(jié)點(diǎn)拓?fù)浔碇虚g點(diǎn)弧段坐標(biāo)1A9AA3B4B7DC.弧段拓?fù)浔砘《问冀Y(jié)點(diǎn)末結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形A82B25C56D68E8FG5H6I2多邊形弧段鄰接多邊形結(jié)點(diǎn)弧段結(jié)點(diǎn)弧段坐標(biāo)2568結(jié)點(diǎn)弧段坐標(biāo)ABCDGHIJKHB.中間點(diǎn)拓?fù)浔鞨中間點(diǎn)弧段坐標(biāo)EF第二部分智能煤礦的建設(shè)從20世紀(jì)90年代開始，芬蘭、瑞典、澳大利亞從20世紀(jì)90年代開始，芬蘭、瑞典、澳大利亞等國(guó)為取得在采礦工業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，都先后制定了“智能化礦山”或“無(wú)人化礦山”的發(fā)展規(guī)劃。美國(guó)等航天強(qiáng)國(guó)也早就盯上了其中蘊(yùn)含的巨大機(jī)遇。?？怂剐侣劸W(wǎng)稱，小行星不美國(guó)等航天強(qiáng)國(guó)也早就盯上了其中蘊(yùn)含的巨大機(jī)遇。福克斯新聞網(wǎng)稱，小行星不但可以作為上述星際航行任務(wù)的基地，而且在小行星上采億美元。美國(guó)CNBC網(wǎng)站稱，高盛集團(tuán)今年4月發(fā)布報(bào)告的機(jī)遇，未來(lái)20年間，其行業(yè)規(guī)模將會(huì)成長(zhǎng)至數(shù)萬(wàn)億美元。以之一----美國(guó)科羅拉多礦業(yè)學(xué)院，低調(diào)開設(shè)了一門新專業(yè)：太空采礦學(xué)；以前限于理論方面，現(xiàn)在開始付諸行動(dòng)了；該項(xiàng)目計(jì)劃于2018年秋季正式開學(xué)，分為碩士和博士課程，將開設(shè)1-2個(gè)分科，每科招收24名學(xué)生。2017年年初，美國(guó)《連線》2017年年初，美國(guó)《連線》星球大戰(zhàn)》,并評(píng)價(jià)：太空采礦經(jīng)濟(jì)規(guī)模將達(dá)到數(shù)萬(wàn)億美元!一太空發(fā)射競(jìng)爭(zhēng)法》,該法賦予太■美、澳等采煤大國(guó)在開采條件簡(jiǎn)單的中厚煤層采用JOY和LASCLASC控制系統(tǒng)的的要問(wèn)題要問(wèn)題機(jī)遇：基于新一輪的信息技術(shù)革命，全面實(shí)現(xiàn)軟件產(chǎn)品沒(méi)有成為煤礦日常生產(chǎn)的必國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)工作的意見國(guó)辦發(fā)〔201國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)工作的意見國(guó)辦發(fā)〔2013〕99號(hào)文，煤礦四2015年6月18日下午3時(shí)，安監(jiān)總局召開“機(jī)械化換人、自動(dòng)化2015年6月18日下午3時(shí)，安監(jiān)總局召開“機(jī)械化換人、自動(dòng)化國(guó)家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年):2030年重點(diǎn)煤礦區(qū)基本——張網(wǎng)煤炭工業(yè)4.0涉及的部分關(guān)鍵技術(shù)(1)管理模式的研究和(13)基于大數(shù)據(jù)的煤(10)透明化工作面(3)智能煤礦標(biāo)準(zhǔn)的建(7)高精度的傳感器和(11)激光測(cè)距儀、自(4)智慧礦山模型研究(8)機(jī)電設(shè)備與GIS的高度調(diào)整(無(wú)人生產(chǎn)工作面);(12)基于亞作流模式(16)專家會(huì)診煤礦安指揮調(diào)度控制中心或區(qū)域技術(shù)服務(wù)中心智能煤礦建設(shè)的基本要求——張網(wǎng)與GGIS分類有關(guān)的示意圖(a)(a)鉆孔增多引起煤層圖形的變化地表地表(b)認(rèn)知變化引起煤層圖形的變化已有生產(chǎn)信息動(dòng)態(tài)修改模型最新生產(chǎn)信息邏輯內(nèi)涵確定內(nèi)涵確定內(nèi)涵不確定外延確定外延不確定外延確定外延不確定數(shù)學(xué)方程數(shù)理方程模糊方程灰色方程隨機(jī)統(tǒng)計(jì)方程GGIS和傳統(tǒng)GIS的區(qū)別在于：研究對(duì)象的信息是否滿足需要認(rèn)為是完全的，如果信息完全，可劃歸為白色或近白色地理信息系統(tǒng)，等)的動(dòng)態(tài)高精度三維地質(zhì)模型以及開采露頭線游刷帶隨落層斷層高精度地質(zhì)模型高精度三維地質(zhì)模型高精度三維地質(zhì)模型腳層束管監(jiān)控系統(tǒng)頂板監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺(tái)綜合管理預(yù)測(cè)預(yù)警井下束管信息監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)警井下束管信息監(jiān)測(cè)井下通風(fēng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)人員定位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)井下瓦斯數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)通風(fēng)線路模擬機(jī)電設(shè)備信息管理儲(chǔ)量管理緩沖區(qū)分析剖面查詢透明化礦山三維管理子系統(tǒng)透明化礦山三維管理子系統(tǒng)水位擇高m)水位擇高m)水位所高m)0位水做標(biāo)高m)0220條預(yù)想剖面圖默認(rèn)地圖囚因因圖圖剖面116因因因生面155面156囚因因圖圖剖面116因因因生符號(hào)庫(kù)統(tǒng)符號(hào)自動(dòng)保存數(shù)據(jù)成功令透明化礦山成果(巷道巡查)透明化礦山成果(回采工作面巡查)同時(shí)從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為傾斜攝影技術(shù)的主要目的是獲取地物多個(gè)方位(尤其是側(cè)面)的信息并可供用戶多角度瀏覽，實(shí)時(shí)量測(cè)，三維瀏覽型(DSM),充分表達(dá)地形地物起伏特征，已經(jīng)成為新一代空故障判別系統(tǒng)重構(gòu)維修設(shè)備信息智能融合遙感圖像實(shí)時(shí)獲取遙感圖像實(shí)時(shí)定位指揮控制站衛(wèi)星中繼數(shù)據(jù)鏈視距數(shù)據(jù)鏈電氣設(shè)備多模式導(dǎo)航定位動(dòng)力裝置飛行器平臺(tái)傾斜攝影測(cè)量航攝傾角>3度點(diǎn)云礦圖類別地質(zhì)圖綜合水文地質(zhì)圖、煤層底板等高線圖、資源儲(chǔ)量估算圖、礦井充水性圖、鉆孔柱狀圖煤巖層對(duì)比圖、綜合柱狀圖、勘探線剖面圖、巷道地質(zhì)素描圖測(cè)量圖采掘工程平面圖、工業(yè)廣場(chǎng)平面圖、井上下對(duì)照?qǐng)D、井底車場(chǎng)圖、井田區(qū)域地形圖、保安煤柱圖、井筒斷面圖、主要巷道平面圖規(guī)劃設(shè)計(jì)采礦設(shè)計(jì)圖、開采計(jì)劃圖、井田開拓方式平面圖、采區(qū)劃分及開采計(jì)劃平面圖通風(fēng)圖通風(fēng)系統(tǒng)圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖、井下避災(zāi)路線圖機(jī)電圖井下運(yùn)輸系統(tǒng)圖、礦井機(jī)械設(shè)備布置圖、井下供水管道布置圖、井下排水管道布置圖壓縮空氣管道布置圖供配電圖地面工業(yè)廣場(chǎng)供電系統(tǒng)圖、井下供電系統(tǒng)圖、地面變電所主接線系統(tǒng)圖、地面變電所電氣設(shè)備平面布置圖、地面供配電系統(tǒng)圖、地面供配電低壓系統(tǒng)圖、井下供配電采區(qū)變電所供電系統(tǒng)圖、井下供配電采區(qū)工作面供電系統(tǒng)圖、井底車場(chǎng)動(dòng)照線網(wǎng)動(dòng)力配電平面圖綜合自動(dòng)化圖礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)系統(tǒng)圖、礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采區(qū)及巷道傳感器布置圖、礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)斷電控制圖、井上下通信工業(yè)環(huán)網(wǎng)拓?fù)鋱D、綜合自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、人員定位系統(tǒng)系統(tǒng)圖、無(wú)線通信系統(tǒng)系統(tǒng)圖目前現(xiàn)狀：“用圖難”式和參數(shù)單一目前現(xiàn)狀：“管圖難”大柳塔礦主運(yùn)輸系統(tǒng)圖(13年10月).(新圖)大柳塔煤礦活雞兔高壓供電活雞免井綜合采掘工程平面圖最新201活雞免井1-2煤三盤區(qū)采掘工程平面圖大柳塔5-2煤三盤區(qū)采掘工程平面圖20大柳塔井綜合采掘工程平面圖2013.9.大柳塔井監(jiān)控系統(tǒng)示意圖2013年9月2大柳塔井通風(fēng)立體示意圖2013年9月2文件方式立項(xiàng)背景——“一張圖”內(nèi)涵服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)、應(yīng)用GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系新一代信息技術(shù)一張圖核心數(shù)據(jù)庫(kù)“一張圖”以新一代信息技術(shù)、礦山專業(yè)“一張圖”以新一代信息技術(shù)、礦山專業(yè)GIS技術(shù)及與信息化相適應(yīng)的現(xiàn)代企生產(chǎn)調(diào)度、安全管理執(zhí)法等系統(tǒng)疊加，共同構(gòu)建二三維圖形一體化的統(tǒng)一生產(chǎn)技術(shù)和安全綜合監(jiān)管平臺(tái)，為生產(chǎn)控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、經(jīng)營(yíng)分析層、決策支持層各系決策支持層“一張圖”管理的核心理念是“綜合、集成”統(tǒng)一“一張圖”管理的核心理念是“綜合、集成”統(tǒng)一管理、“隨時(shí)、隨地”訪問(wèn)使用，“持續(xù)、及時(shí)”協(xié)同、動(dòng)態(tài)更新。服務(wù)于技術(shù)、生產(chǎn)、安監(jiān)、防災(zāi)數(shù)字礦山“一張圖”:全礦井一張圖，二級(jí)公司一張圖到集團(tuán)公司一張圖，各級(jí)技術(shù)地質(zhì)圖機(jī)電圖通風(fēng)圖遙感影像...圖一張圖綜合展示各煤礦的最新生產(chǎn)狀況能有力支撐應(yīng)急救援指揮日碳時(shí)>移動(dòng)操作系統(tǒng)格、矢量可視化接口開發(fā)。8807綜放西8703綜放8702綜放西8705綜放今日過(guò)構(gòu)造數(shù)：12昨日過(guò)構(gòu)造數(shù)：12過(guò)進(jìn)風(fēng)944米，五在一a造影巖，聲聲福15101工作面離24米元2022年4月15日106手機(jī)在身,安全在心!智能智能開采控制自動(dòng)控制態(tài)感態(tài)感知就就地控制板運(yùn)輸機(jī)綜綜合智能化綜合自動(dòng)化集成自動(dòng)化核心：智能化開采技術(shù)核心：自動(dòng)化開采與生產(chǎn)協(xié)調(diào)粒子系統(tǒng)植被系統(tǒng)動(dòng)畫系統(tǒng)第三方支撐庫(kù)操作系統(tǒng)SDK圖形驅(qū)動(dòng)包設(shè)備仿真模塊設(shè)備仿真模塊作用①二級(jí)護(hù)幫1個(gè)測(cè)量二級(jí)護(hù)幫傾角②一級(jí)護(hù)幫1個(gè)測(cè)量一級(jí)護(hù)幫傾角水平傳感器1對(duì)測(cè)量頂梁與底座的高度差1個(gè)測(cè)量頂梁傾角1個(gè)測(cè)量掩護(hù)梁傾角1個(gè)測(cè)量底座傾角液壓支架液壓支架液壓支架在工作面有序連續(xù)執(zhí)行自動(dòng)化功能操作或者單項(xiàng)操作功最后的姿態(tài)并不理想，與實(shí)際的工藝要求存在差距，在三維中添加交互+自適應(yīng)的操作交互+自適應(yīng)的操作煤礦規(guī)則煤礦規(guī)則體系管理信重大隱患辨識(shí)粉塵隱患監(jiān)控預(yù)警事故隱患致因分析重大危險(xiǎn)源監(jiān)控預(yù)警事故隱患關(guān)聯(lián)分析隱患排查云服務(wù)數(shù)據(jù)中心粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所生產(chǎn)設(shè)備設(shè)生產(chǎn)設(shè)備設(shè)度記度記有限空間社會(huì)舉報(bào)地測(cè)等專業(yè)的業(yè)存儲(chǔ)和計(jì)算訪問(wèn)整合現(xiàn)代管理技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的日常性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控和即時(shí)風(fēng)險(xiǎn)管控。策管理平臺(tái)管理平臺(tái)應(yīng)急預(yù)案風(fēng)速超限預(yù)警瓦斯超限預(yù)警瓦斯管理動(dòng)力災(zāi)害預(yù)警火災(zāi)預(yù)警(數(shù)字動(dòng)態(tài)可視化系統(tǒng))專家系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)量管理火災(zāi)管理決策(3)采掘決策支持系統(tǒng)報(bào)警救援隊(duì)伍業(yè)務(wù)管理救援隊(duì)伍應(yīng)急救援管理礦井應(yīng)急救援管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源庫(kù)應(yīng)急救援子系統(tǒng)(4)應(yīng)急救援管理系統(tǒng)(5)災(zāi)害隱患分類及其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究等級(jí)說(shuō)明備注警報(bào)級(jí)預(yù)警級(jí)注意級(jí)礦井安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系礦井安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系DZ:地質(zhì)因素WX:危險(xiǎn)源因素DZ02:水文地質(zhì)因素DZ05:煤層厚度變化因素因素DZ06:礦壓變化因素因素地質(zhì)因素地質(zhì)因素指標(biāo)分解圖隱患類別評(píng)價(jià)項(xiàng)目紅色報(bào)警120米紅色報(bào)警允許掘進(jìn)后降為黃色報(bào)警紅色報(bào)警30米數(shù)據(jù)觀測(cè)旬測(cè)120米進(jìn)入斷層保護(hù)煤柱邊界(斷層落差)紅色報(bào)警地表水體120米30米紅色報(bào)警隱患類別評(píng)價(jià)項(xiàng)目標(biāo)校周期7天瓦斯抽放系統(tǒng)(泵站)監(jiān)測(cè)周期7天監(jiān)測(cè)周期7天距揭煤點(diǎn)長(zhǎng)度(m)數(shù)學(xué)模型監(jiān)測(cè)周期1天長(zhǎng)度Lp(m)紅色報(bào)警高瓦斯區(qū)距高瓦斯區(qū)距離L。(m)紅色報(bào)警突出威脅區(qū)距威脅區(qū)距離L威脅(m)紅色報(bào)整突出危險(xiǎn)區(qū)距危險(xiǎn)區(qū)距離L危險(xiǎn)(m)紅色報(bào)警瓦斯檢測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)周期7天采區(qū)紅色報(bào)警一翼紅色報(bào)警紅色報(bào)整紅色報(bào)警監(jiān)測(cè)周期1天綜掘工作面(m)紅色報(bào)警炮掘工作面(m)紅色報(bào)警時(shí)間評(píng)價(jià)項(xiàng)目T(小時(shí))T(小時(shí))T(小時(shí))T(小時(shí))T:當(dāng)前時(shí)間評(píng)價(jià)項(xiàng)目T(小時(shí))T(小時(shí))允許風(fēng)速/(m/s)最低無(wú)提升設(shè)備的風(fēng)井和風(fēng)硐專為升降物料的井筒風(fēng)橋升降人員和物料的井筒主要進(jìn)、回風(fēng)巷架線電機(jī)車巷道采煤工作面、掘進(jìn)中的煤巷和半煤巖巷危險(xiǎn)源類型預(yù)警級(jí)別評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)值報(bào)警信息報(bào)警值支架末阻力=支架工作阻力(或規(guī)程值)末阻