虚拟数字矿山的研究与应用

将虚拟现实技术应用于数字矿山建设是矿山研究热点之一.本文讨论了基于实时三维视景仿真软件MultiGen Creator/Vega Prime,在GIS环境下构建虚拟数字矿山的若干关键技术问题,并结合组件GIS技术,给出了这一过程中的原型系统.     

三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿

在简要总结我国数字矿山建设成效的基础上，梳理了数字矿山内涵及其不同理解，讨论了自动采矿、遥控采矿、矿山物联网、感知矿山、智能采矿等相关概念及其与数字矿山的联系。结合采矿科技进步，采用数字化、信息化与自动化3条主线对数字矿山等概念进行了矩阵描述。指出：数字化、信息化、自动化是智能采矿的3项关键技术，数字化与信息化相辅相成，共同支撑矿山自动化；数字矿山是感知矿山与智能采矿的基础，感知矿山是智能采矿的保障。以当前煤矿安全避险六大系统建设和金属矿无人采矿系统技术发展为例，明确了数字矿山借力物联网的新任务。并面向矿山安全与智能采矿，分析提出了“十二五”期间数字矿山的5个主攻方向，即数字矿山集成平台、采矿模拟仿真系统、露天矿全自动化系统、井下定位与导航技术、采场环境智能感知技术。     

基于ArcGIS的矿山地质体模型构建方法

矿山三维地质建模及可视化技术己经成为实施数字矿山战略的关键技术,但以矿山软件建立的三维地质模型难于被GIS软件建立的数字矿山信息平台兼容。文中利用ArcGIS软件对以钻孔数据建立三维地质体的方法进行了详细论述,解决了矿山数据共享的难题。     

数字矿山与矿山信息系统研究

阐述了3S（Remote Sensing,Geographical Information System and Global Positioning System）在矿山领域的研究与应用,对数字化矿山和矿山信息系统进行了介绍.基于矿山信息系统实施＂数字矿山＂战略,进行了功能模块分化的讨论,指出矿山信息系统是矿区可持续发展的重要基础平台.     

Ie"3S"技术在矿山应用研究进展与展望

本文综述了全球定位系统、遥感、地理信息系统在矿山应用及“数字矿山”理论与技术研究进展、关键问题与创新成果,以矿区资源绿色开发优化研究为例,讨论了“3S”及其集成技术的应用前景     

矿山数字孪生构建方法与演化机理

新一代信息技术与煤炭开采技术深度融合，为智能矿山技术发展提供关键技术支撑，将促进煤炭工业创新、绿色、安全、高效发展。数字孪生作为煤矿智能化无人开采的核心技术，是人工智能理论方法与数字化技术的有机结合，数字孪生有望解决煤矿智能化无人开采中物理世界和信息世界交互与共智的关键技术难题，对推动矿山全生命周期智能化建设和煤炭工业高质量发展具有重要意义。本文基于数字孪生技术和平行智能理论，提出了矿山数字孪生的概念框架、体系架构、关键技术、基础理论和构建方法体系；提出了物理模型、仿真模型、机理模型和数据模型相互耦合的矿山数字孪生演化理论模型，据此进一步解析了面向矿山智能开采应用场景的数字孪生模型构建方法与演化过程，研究了矿山数字孪生系统与物理系统的理论模型、同步映射与协同演化机制，探讨并揭示了矿山数字孪生的演化机理；最后以矿山智采工作面数字孪生实际应用为例，通过模拟矿山生产场景数字孪生模型演化与协同控制，验证矿山生产场景的数字孪生建模效果并对其技术特征进行解析，实现描述、建模、演化、预测相结合的矿山数字孪生系统模型。本文旨在通过矿山数字孪生技术内涵、方法、机理等理论新型研究范式，为矿山数字孪生技术应...     

矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。     

矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。     

数字矿山与智能感控的统一空间框架与精确时间同步问题

统一空间框架和精确时间同步是矿山协同监测的前提,也是数字矿山与智能感控的时空基础。通过分析数字矿山建设的现存问题与发展需求,剖析了数字矿山的空间对象、数据类型、空间坐标和应用系统,指出了建立数字矿山统一空间框架的必要性;提出该框架须满足坐标兼容、矢栅整合2个条件;阐述了基于地球系统空间格网和矿山空间尺度建立该框架的基本思路。通过剖析矿山智能感控的目标对象、监测参数与时间同步性问题,指出了矿山精确时间同步的必要性;分析了矿山物联网时间同步技术的研究现状与技术瓶颈,提出要充分顾及矿山传感器、传感网及反馈控制系统的性能,综合利用卫星同步、硬件同步和软件同步技术,创新发展矿山精确时间同步机制与技术模式。     

基于GIS软件的数字矿山实验室构建分析与设计

从矿山管理的信息化发展和建设背景出发,结合实验室构建的自身功能特点,分析设计了GIS软件支持下的C/S与B/S混合体系结构数字矿山实验室的构建模式.该实验室可以进行诸如矿山管理信息系统、规划、测绘、资源开发与评价等课程的多项实验.     

基于GeoSLAM的矿山生产环境快速虚拟 重构研究

针对现有生产环境重构方法存在工作周期长、现场工作量大、建模精度低、设备便携性差等问题,开展基于GeoSLAM系统的矿山生产环境快速重构研究。分析了GeoSLAM系统软组成和空间点云数据定位与地图重构技术的工作原理,提出井下生产环境三维场景快速重构作业流程和基于GeoSLAM测量数据与工程测量数据组合建模技术。研究成果应用于某金矿井下生产环境重构实践,结果表明本研究提出的重构工作流程和点云建模技术行之有效,生成的模型可直接与三维资源模拟软件及开采设计软件良好衔接,为数字化开采及管理提供技术支持,为智能化、无人开采提供环境数据支撑。     

GIS技术在露天矿山中的应用

GIS在露天矿山的应用,主要包括资源管理、辅助勘探、工程地质、矿山规划设计、实时开采模拟、作业安排与监测、地质统计、环境保护和生态修复等。GIS对矿山空间数据的处理、存储、操作和分析是在2维或2.5维数据模型基础上进行的,3维空间表达和3维空间分析能力比较弱。建立3DGIS是GIS在露天矿山中的有效应用的基础。     

基于B/S架构的三维矿井GIS系统

数字矿山技术是矿山企业提高生产管理和科技发展水平的重要手段，矿山地理信息系统的开发与应用是数字矿山建设的核心之一。三维井巷GIS系统采用B/S架构，通过3DMAX三维建模技术搭建矿山井巷三维模型，利用SuperMap iDesktop 8C软件调用三维模型，基于SuperMap iServer 8C发布三维场景服务，实现矿山地下井巷的三维可视化效果。系统实现了对矿山信息的查询检索、仿真模拟、三维地图操作和二三维一体化、安全监测、设备管理分析等功能，为矿山管理和安全生产提供辅助决策。     

基于GIS的矿山三维地质建模方法

矿山三维地质建模是数字矿山的核心组成部分,在地质、采矿、岩土工程等诸多领域日益得到重视。在综合分析三维地质数据模型的基础上,提出了GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类,并在GOCAD和ArcGIS平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山三维地质建模方法。针对GIS不可描述数据模型提出了面向对象的聚合派生法,并通过Geodatabase建立了两平台的关联和模型的更新。通过现场实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据以及可视化的支持。     

基于GIS的三维透明瓦斯地质软件开发与应用

煤矿智能化建设的大趋势下,通过软件技术实现矿井地质三维透明化,是煤矿精准开采和安全生产保障的重要技术手段。瓦斯地质作为矿井地质保障的重要组成部分,其表现手段从二维地图向三维透明可视化的提升势在必行。本文在对比研究国内外三维GIS平台的基础上,基于软件工程方法设计了三维透明瓦斯地质软件的框架和模块功能,研究了巷道及工作面、钻孔、煤（岩）地质体、瓦斯分布、断层及陷落柱的三维建模方法。为了增强三维瓦斯地质的应用能力,设计了基于地质体和体元栅格模型的应用工具,辅助观测和理解三维瓦斯地质信息。最后基于GIS平台开发实现了三维透明瓦斯地质软件,利用试验矿井数据进行了应用研究,取得了较好的三维瓦斯地质建模效果。研究表明,基于GIS设计开发三维瓦斯地质软件,是实现矿井瓦斯地质透明化的可靠技术途径,可为煤矿智能化建设提供有力支撑。     

三维数字矿山信息集成管理系统设计与实现

以数字矿山的三维可视化和虚拟环境为平台,利用三维GIS、虚拟现实等技术手段,将矿山地上地下场景、采矿过程及其引起的相关现象进行三维数字化建模,并以此为基础,探讨在真三维环境中集成矿山开发与运行的相关信息,解决数字矿山建设过程中基础信息不足、信息孤岛和可视化等方面的问题。通过建立三维数字矿山信息集成管理系统,实现对矿山开发与运行的科学预测、规划、控制和监测,对提高矿山企业的运作效率、安全生产水平,增强矿山企业的竞争力,实现可持续发展具有重要意义。     

基于平行系统理论的矿山安全作业系统的建立

以数字矿山的三维可视化和虚拟环境为平台,利用三维GIS、虚拟现实等技术手段,将矿山地上地下场景、采矿过程及其引起的相关现象进行三维数字化建模,并以此为基础,探讨在真三维环境中集成矿山开发与运行的相关信息,解决数字矿山建设过程中基础信息不足、信息孤岛和可视化等方面的问题。通过建立三维数字矿山信息集成管理系统,实现对矿山开发与运行的科学预测、规划、控制和监测,对提高矿山企业的运作效率、安全生产水平,增强矿山企业的竞争力,实现可持续发展具有重要意义。     

地矿局部三维栅格建模研究

三维空间数据模型是三维GIS研究的核心问题。综合评述了目前3DGIS和3DGM领域的三维空间建模方法,进而提出三维矢量框架下的局部三维栅格模型。基于钻孔数据,采用该模型建立某矿局部矿层三维模型过程。实践证明,用本文所提出的局部三维栅格模型可以很好地解决地矿实体非均匀性相关问题。