gis技术实现煤矿信息化 gis在智慧矿山的应用

龙软科技四大专利之-GIS协同“一张图”及智能管控平台组

科创板煤炭工业软件龙头企业龙软 科技 （688078.SH）是一家基于LongRuan GIS +互联网+大数据+云计算,并为智能煤矿信息化领域提供整体解决方案的高 科技 公司。其中，公司最硬核的技术及相关专利之一，是龙软 科技 凭借多年行业积累，基于自主研发的LongRuan GIS 打造的智能煤矿“一张图”。

为平山等地区用户提供了全套网页设计制作服务，及平山网站建设行业解决方案。主营业务为成都做网站、成都网站制作、平山网站设计，以传统方式定制建设网站，并提供域名空间备案等一条龙服务，秉承以专业、用心的态度为用户提供真诚的服务。我们深信只要达到每一位用户的要求，就会得到认可，从而选择与我们长期合作。这样，我们也可以走得更远！

如同百度、高德和谷歌等民用地图改变人们的出行方式一样，LongRuan GIS “一张图”综合解决方案，通过技术创新推动了煤矿传统的管理模式变革，为构建智能煤矿的信息化管理模式提供了高 科技 支持。

什么是“一张图” ？

龙软 科技 “一张图”是GIS（地理信息系统）技术在煤矿行业的创新应用。“一张图”是一种创新管理模式, 是煤矿的BI（商业智能）, 也是煤矿技术人员的SVN/GIT（分布式版本控制系统）。

“一张图”及智能管控平台是一个面向行业数据库的大型数据仓库，它通过综合信息监管来提取对业务的分析信息，且无论是原始数据还是挖掘分析后的信息，都可以通过基础服务平台向外提供服务访问和交互。具体到煤矿方面，实现了矿山“采、掘、机、运、通”相关的安全生产、监测监控、安全管理等业务和数据与基础地理数据的叠加集成、汇交更新。各业务单位分工协作、各司其职，共同构建起矿山一张图，为安全生产、动态监控、经营决策等提供多维数据支持。

突破关键技术 释放创新能量

一直以来龙软 科技 在自主创新研发方面投入巨大。截至目前，公司取得煤矿信息化、智能化领域相关专利权54项（其中发明专利31项）、软件著作权242项。研发团队瞄准了行业痛点，已逐步形成了“四大”核心专利技术组：（1）GIS协同“一张图”及智能管控平台相关专利组；（2）智能综采综掘工作面相关专利组；（3）透明化矿山相关专利组；（4）矿山新型开采方式及装备的相关专利组。

其中，第一大专利组GIS协同“一张图”及智能管控平台相关专利主要涉及六项高价值的创新型专利：（一）“煤矿分布式协同一张图系统及协同管理方法”（二）“一种矿井信息化管理多专业巷道图形的动态更新方法”（三）“一种基于时态GIS的煤矿可视化管控系统”（四）“一种交互式注记等值线数值的方法和装置”；（五）“一种参数式煤矿井下供电设计方法”（六）“一种快速生成煤层小柱状的方法和装置”。

据了解，该组专利涵盖了煤矿时空数据“一张图”协同处理及管控平台应用。

专利一“煤矿分布式协同一张图系统及协同管理方法”， 提出了煤矿多专业数据统一管理、动态即时更新和共享的方法，奠定了煤矿“一张图”系统的关键技术基础，最早形成了煤炭行业信息化建设“一张图”模式。2017年龙软 科技 基于项目研发成果申请了发明专利，并于2019年获得授权。项目技术成果“煤矿空间信息服务与管理关键技术研究及产业化应用”，获2018年中国煤炭工业科学技术一等奖。

专利二“一种矿井信息化管理多专业巷道图形的动态更新方法”， 基于煤矿“一张图”技术体系，围绕煤矿数据规范化管理和自动化处理应用问题，提出了基于协同思想的煤矿巷道图形动态更新方法，解决了煤矿地测专题图形、一通防专题图形、机电设备布置专题图形、监测监控专题图形中必不可少的巷道动态更新难题。由于巷道数据是煤矿各类专题图形的最基础内容，该专利适应于几乎所有应用“一张图”模式的煤矿专题图处理和更新，是该领域必不可少的技术方法。龙软 科技 于2020年获得该项发明专利授权。

专利三“一种基于时态GIS的煤矿可视化管控系统” ，提出了基于时态地理信息系统TGIS“一张图”和透明化矿山的煤矿二三维一体化管控平台技术和方法，奠定了煤矿可视化管控平台及透明化智能开采的关键技术基础，融合地理空间场景构建、传感数据采集与通讯、脚本化模型驱动等技术，形成了以实时、动态地理信息为支撑的矿井二维、三维可视化管控新模式。2021年龙软 科技 获得该项发明专利授权。

此外，结合煤矿地理信息系统及“一张图”平台应用中的日常需求，针对等值线生成、小柱状绘制、供电系统设计等问题，创新提出并形成了“交互式注记等值线”、“快速生成煤层小柱状”、“参数式煤矿井下供电设计”等发明专利。基于以上系列专利，公司产品可以为煤矿时空数据的处理提供更高效、便捷的处理支持，进而形成统一、规范、完整、动态更新的煤矿“一张图”时空数据库和管控平台，并最终建立“基于多维GIS或图形处理技术的煤矿可视化管控系统”，实现煤矿自动化、智能化工业控制和可视化多维地理信息的一体化集成。

公司始终从煤矿智能化需求出发，通过分布式协同一张图的理念，改变了煤炭行业传统的单机工作模式，建立了煤矿多专业业务数据的统一管理、协同处理、动态更新、可视化管控体系，并通过创新的巷道多专业更新等技术方法，提高煤矿时空数据处理的效率及完整性，解决了阻碍煤炭行业信息化、智能化建设的数据孤岛严重、跨专业无法协同、跨部门管理困难、数据实时性不高等难题，解决行业痛点，为煤炭行业信息化、智能化建设开辟了基于时空地理信息系统的“一张图”综合管控和自适应智能开采模式，给煤炭企业带来一种全新的、适应“智能矿山”信息化建设要求的新型信息化管理模式。

多应用领域推动产业升级

“一张图”协同处理及管控平台应用对象可以是单个煤矿，也可以是多级架构的煤矿企业集团，分布式架构的自身特点决定了“一张图”系列产品具有极强的适应性，可应用于多个领域与场景。无论对于大型煤矿企业集团，还是中小煤矿企业，“一张图”产品解决的统一空间数据存储和分析应用平台问题均是煤矿信息化建设中的核心问题之一，也是当前实现煤矿智能开采必须面对和解决的基础问题。

目前，公司凭借着“一张图”协同处理及管控平台相关专利技术已成功已应用于陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿“黄陵一号煤矿矿井智能综合管控云平台”、河南煤化集团永煤集团新桥煤矿“安全生产智慧管控平台”、江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿“智能GIS“一张图”平台”、国家能源集团新疆能源乌东煤矿“基于急倾斜煤层的一张图智能管控平台”、山东能源兖煤股份东滩煤矿“智能矿山综合信息管控系统”、中煤陕西榆林能源化工有限公司大海则煤矿“生产执行系统”等智能化建设示范矿井。

实践表明，基于GIS协同“一张图”、虚拟矿井、大数据安全动态诊断等核心技术专利的研发，解决了高度一体化管控的智慧、高 科技 矿区的关键问题。“一张图”管理系统的推广与实施，将为我国智能矿山建设奠定坚实的基础，不仅能够减员增效，而且还能进一步保障矿井安全生产。龙软 科技 作为专注于行业发展的高新技术企业，具有持续、强大的创新能力，对推动我国煤炭工业安全生产技术的信息化管理具有重要的 社会 效益。

地理信息系统的应用背景

地理信息系统 ( Geographic Information System，GIS) 是一项以计算机为基础的新兴技术，是管理和研究空间数据的技术。围绕这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科 ( ESRI Corporation，2010) 。在计算机软硬件的支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行有效管理、研究各种空间实体及其相互关系。通过对多因素的综合分析，迅速地获取满足应用需要的信息，并以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。

目前世界上常用的 GIS 软件已达 400 多种。它们大小不一，风格各异。国外较著名的有 Arc View，ArcInfo，MapInfo，GenaMap 等; 国内较著名的有 MapGIS，GeoStar 等 ( ESRI Corporation，2010) 。虽然 GIS 起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到 100 多个领域。

地理信息系统软件的研究应用，归纳概括有两种情况。第一种是利用 GIS 系统来处理用户的数据; 第二种是在 GIS 的基础上，利用它的开发函数库二次开发出专用的地理信息系统软件。目前 GIS 已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、能源、教育、军事等领域。

在美国、日本等发达国家，地理信息系统的应用遍及安全、环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。

近年来，随着我国经济建设的迅速发展，地理信息系统的应用在城市规划管理、交通运输、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，先后开发出了众多基于 GIS 的防震减灾、地质灾害预测、煤矿通风安全信息、城市安全防范等信息管理系统，取得了良好的经济效益和社会效益。

由于 GIS 在煤矿中能够对煤矿生产进行实时动态监控、预测预报事故、进行生产管理以及快速有效地调度管理，对减少事故发生起着非常重要的作用。目前，地理信息系统在矿山领域中的应用主要包括以下几个方面。

( 1) 基于 GIS 的矿图管理与更新

对地理底图数据的管理与更新，包括地理底图数据的录入、编辑、修改、保存、输出以及地理底图库的生成，可使用 GIS 的图形编辑系统、空间分析系统、输出系统、地图库管理系统、校正系统等进行处理。

对于其他诸如采掘工程平面图、开拓巷道布置系统图、通风系统图、避灾路线图等矿图，运用 GIS 可以实现图形处理与非图形属性信息处理相结合，用户不必在两个系统之间来回切换，提高了系统性能。另外，图纸的无级缩放功能可以对任何图形或图层任意缩小和放大。漫游功能可漫游到图上任意点，仔细查看每一条巷道及布置，可测算并动态显示任意两点间的距离。

( 2) 矿井监测及调度管理

以图形方式实时监测煤矿传感器的工作情况以及井下设备的工作状态。在图上能够看到每个传感器当时的物理参量和设备的开停状态。如瓦斯超限时有铃声报警，通讯中断时有相应的显示。通风系统提供实时的风速、风量、风向、变化趋势等相关数据的处理及分析功能，能实时显示和查询监控所采集的数据，并能自动进行超限报警。

( 3) 塌陷区的动态监测系统

塌陷区动态监测系统包括动态监测解译系统和统计系统两部分。第一部分主要实现对图像的显示、分析和校准等; 第二部分主要实现功能查询、面积统计和统计图的绘制等。GIS 主要用于该系统的统计分析。

( 4) 煤矿生产勘探管理中的应用

应用 GIS 进行图件管理，主要是应用其对栅格图像的管理功能。这种管理贯穿于煤矿生产勘探设计到勘探资料提交的全部过程。其关键技术是栅格图像的获取和处理。

( 5) 矿井灾害事故预测预报

应用 GIS 复杂而深层次的可视化查询、分析功能，建立矿井灾害事故预测预报系统。例如，在煤矿突水预测预报中，可以选用断层密度、岩溶发育程度、水压及隔水层有效厚度、开采方法、顶板管理方法等因素构成模型。通过与实际结果的多次拟合，得出突水指数，最后以图形的方式输出危险突水区。同样，对于矿井中瓦斯及煤尘爆炸、顶板冒落、煤层自然发火、冲击地压等灾害事故也可以用同样的方式进行预测预报。

GIS 也可用于突发事故的救灾指挥系统，通过 GIS 功能强大的 SQL 查询，在显示器上可以看到由 GIS 分析得出的该事故可能波及的范围、疏散人员的最佳路径以及该事故可能造成的损失等，管理人员将 GIS 所提供的资料与现场实际情况相结合，进行调度指挥，把事故的损失尽可能降到最低 ( 孙长篙等，2004) 。

( 6) 基于 GIS 数字煤矿的发展

所谓数字煤矿是指在煤矿范围内建立一个以三维坐标为主线，将煤矿信息构建成一个煤矿信息模型，描述煤矿中每一点的全部信息，按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员可以快速、准确、充分和完整地了解及利用煤矿各方面的信息。

如何提高煤矿生产的安全性水平

1 前言

我国的煤炭安全信息模式一般是通过信息化的实时监控为核心的生产监控系统和以自动化管理的电子管理信息系统。然而两者在结合操作的时候存在着数据鸿沟，这是导致安全事故频发的最重要原因之一，尤其在煤炭企业生产安全方面，煤矿安全一直是煤矿生产的中枢神经，在煤矿生产中起着重要作用，本文也就此展开讨论，设计并提出了一系列行之有效的安全管理系统，一次提高每个作业的生产安全水平。

2 煤矿安全生产出现的问题及系统建设

2.1 安全生产出现的问题

近几年来，国家先后颁布并且实时了《安全生产法》等一系列相关的法律规定，对安全生产的管理体制做出了相应的改革和调整，接着又通过《关于进一步加强安全生产工作的决定》进一步明确了安全生产的许可证制度，提高了煤炭开采全行业的准入要求，并且明确提出了安全生产控制的一系列指标。

2.2 安全系统建设的意义

煤炭的安全生产系统设计构成了很多方面，煤炭企业在安全系统设计是将这些方面从法规、方法和策略根据企业的安全生产需要有机地组合在一起，把企业的生产活动同安全系统有机地统一结合起来，采取定量分析和定向分析的方法再利用计算机的虚拟仿真技术，针对煤炭安全生产的安全系统进行分析设计并在动态上加以优化，从而达到帕累托最优的结构，充分发挥人才物力的最大潜力，通过各种行之有效的措施使得煤炭企业在安全生产的系统只能怪协调各种关系之间的配合，通过这种方法来实现煤炭企业整个安全系统的整合和优化。我站为步步高论文发表网，本站刊载大量煤矿工程论文范文格式，安全管理职称论文。供广大论文答辩需要者、评职称需要者参考。

3 安全生产系统的设计及重要性

3.1 安全生产系统概述

整个生产系统是在 GIS、WebGIS 和三维可视技术的基础上共同实现了对各个矿点的实地工作环境进行安全监控的，并且实现了综合自动化和全方位实时监控以及三维空间的实体数据模拟、可视化表达。同时在结合梁王的情况下实现了工作时期的基础层的多点登陆管理和流程的在线管理，可以在通过互联网进行监督管理、决策服务以及信息的实况查询等等，解决了很多安全生产多数据不易管理的组织管理问题，全面实现了安全生产的信息化管理，提高了信息管理的水平和质量。系统的总体结构如图一所示

3.2 安全生产系统的系统架构

安全生产的多位信息服务系统分为三个部分，即：煤矿空间的信息储存、应用平台和Web 服务解决平台，这个系统结构全面实现了从浏览器到服务器再到终端客户服务器的信息处理。这个系统主要解决的技术难点主要是在统一架构的信息系统安全管理平台和多元数据的存储和集成开发专业应用软件以及和管理平台几个方面。地质系统管理系统是整个系统的核心，统一的信息储存是整个系统得以运行的基础，专业的软件管理和安全生产管理的实现工具，WEB服务系统是衔接各个部分的工具，这几个部分相互连接，共同构成了整个煤炭安全生产管理系统，实现了各种安全管理目标。

3.3 安全生产操作的关键技术研究

煤矿空间数据通常是指各种基础应用信息，这些信息随着时间动的态积累进行更新，同时，其他的应用也根据这些数据进行调整。

在开发这个系统前，煤矿空间的信息多是以文件的形式进行存储再通过人为改变称我为图形数据，煤矿各个部门之间的信息共享十分困难。

如通风部门在编制通风的系统图时，需要提前提取测控部门提供最新的采掘工程的平面图，并在这个基础上进行巷道的整理和添加通风图例。当测控信息发生变化的时候，通风系统图和生产设计图件就需要进行改变，导致工作效率低下。

在这个系统中，煤矿空间的存储平台主要通过空间数据和属性数据统一在空间数据库管理的形式实现多源数据统一组织管理。这与传统的文件存储模式相比，具有如下优越性：确保数据的共享。在三维空间中某一空间对象在数据库中只存储一次，即可使相关专题图形和专题内容进行动态更新。因此就可以充分利用数据库的并发控制，以此提高数据编辑效率。

通过 VR 以及三维可视技术结合的开发过程使得用户不仅能够及时地了解虚拟图像反应出的实际情况，更能够和数据进行交流，产生实地处理的效果，并且可以通过三维可视系统进行三维空间分析，系统和日常的动态图像数据实现无缝对接，随着开采过程中不断实现动态建模。统方管理主要包括了通风系统管理、防尘系统管理、矿井的紧急逃生管理以及通风安全监测管理和瓦斯自动安全管理。通过自动生成图像在采取额平面图分析的基础上添加通风设施实现完整的通风管理，并且根据通风网络来结算压能图，同时在系统风图的基础上生成通风系统立体图。

4 结论

总而言之，煤矿安全生产和日常管理工作是一项动态的、持久的不得掉以轻心的管理工作，煤矿生产的安全管理这必须牢牢将安全第一的原则贯彻到平时的日常工作当中，将工人的生命安全放在首位，坚持两手抓，两手都要硬的原则，通过提高煤矿的开采安全水平来提高企业的社会经济效益，始终坚持对管理、安全设备和日常培训的训练以保障安全生产，只有这样，才能保证煤矿在日常生产的时候实现安全生产的目标。

煤炭行业发展现状及趋势是什么?

煤炭行业发展现状：“十一五”期间是煤炭行业结构调整、产业转型的最佳时期。煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占70%左右。“十一五”规划建议中进一步确立了“煤为基础、多元发展”的基本方略，为中国煤炭行业的兴旺发展奠定了基础。“十一五”期间需要新建煤矿规模3亿吨左右，其中投产2亿吨，转结“十二五”1亿吨。

煤炭行业发展趋势：中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，今后一个较长时期内，中国煤炭行业的发展前景都将非常广阔。

中国煤炭行业发展情况：

我国的煤炭流通企业总量约为10万家，规模偏小。这主要是由于我国煤炭生产与消费企业分布较为分散，行业集中度偏低，为不同规模的煤炭流通服务商提供了生存空间。

国家正大力推动煤炭开采企业的整合，煤炭流通市场也将趋向集中，这将逐步提高煤炭流通企业的市场进入壁垒，小规模煤炭流通企业的生存空间将不断缩减，大规模、跨区域的流通服务商将成为主流。

以上内容参考：百度百科-煤炭行业

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