智能化煤礦建設(shè)的目標(biāo)是將時(shí)空智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、機(jī)器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)技術(shù)進(jìn)行深入融合，形成全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦開拓、采掘（剝）、運(yùn)輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營(yíng)管理等全過程的智能化運(yùn)行。由于煤礦開采的地質(zhì)對(duì)象、機(jī)電設(shè)備、人員等都處于地下，無法直觀、全面看到煤礦生產(chǎn)狀況，同時(shí)遠(yuǎn)程控制及巡檢也需要真實(shí)的可視化場(chǎng)景，因此建立高精度、透明化的井上下透明化管控平臺(tái)正是智能化煤礦的必備基礎(chǔ)。
政策指引
在國家《煤礦智能化建設(shè)指南（2021年版）》（國能發(fā)煤炭規(guī)[2021]29號(hào)）中，明確指出了煤礦智能化的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容包括“建設(shè)地質(zhì)信息與工程信息時(shí)空大數(shù)據(jù)庫；建設(shè)GIS+BIM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息、工程信息的有效融合及高精度建模”，其原因也正是因?yàn)楦呔鹊刭|(zhì)模型是智能化煤礦建設(shè)的基礎(chǔ)，是智能化煤礦各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)智能聯(lián)動(dòng)控制的資源底圖。
2022年4月，國家能源局、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，明確提出“煤礦數(shù)字化智能化技術(shù)”需集中攻關(guān)的領(lǐng)域包括：開發(fā)煤礦工程數(shù)字化三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，支撐煤礦智能化設(shè)計(jì)；重點(diǎn)突破精準(zhǔn)地質(zhì)探測(cè)、井下精確定位與數(shù)據(jù)高效連續(xù)傳輸、智能快速掘進(jìn)、復(fù)雜條件智能綜采、重大危險(xiǎn)源智能感知與預(yù)警等技術(shù)與裝備。
圖1 煤礦透明化礦山平臺(tái)
龍軟科技透明化礦山技術(shù)儲(chǔ)備
煤礦地質(zhì)、地理信息作為龍軟科技起步、最擅長(zhǎng)的技術(shù)領(lǐng)域，依托二十余年礦山地理信息核心技術(shù)積累，在國內(nèi)外首次全面研究并實(shí)現(xiàn)了透明化礦山構(gòu)建的核心技術(shù)。龍軟科技除了在GIS協(xié)同“一張圖”及智能管控平臺(tái)等技術(shù)方面擁有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)外，在高精度地質(zhì)模型、地質(zhì)時(shí)空大數(shù)據(jù)、礦山數(shù)字孿生等方面也始終走在技術(shù)創(chuàng)新的前沿，擁有行業(yè)內(nèi)獨(dú)有的“基于空間對(duì)象拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)構(gòu)建包括逆斷層在內(nèi)的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造礦山地質(zhì)模型”等系列化核心技術(shù)，解決了傳統(tǒng)礦山三維模型無法自動(dòng)構(gòu)建、不支持集成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、地質(zhì)模型與設(shè)備模型無法關(guān)聯(lián)及動(dòng)態(tài)更新等問題，并形成了“透明化礦山的構(gòu)建方法”、“基于地測(cè)保障系統(tǒng)的管控平臺(tái)構(gòu)建”、“工作面煤層透明化三維地質(zhì)模型構(gòu)建”、“地質(zhì)編錄繪圖系統(tǒng)”等核心發(fā)明專利組為支撐的相關(guān)技術(shù)壁壘，推出了龍軟科技智能化地質(zhì)保障系統(tǒng)、透明化工作面管控系統(tǒng)、透明化礦山平臺(tái)系統(tǒng)等服務(wù)于智能化礦山建設(shè)的實(shí)用化產(chǎn)品。
基于龍軟科技透明化礦山技術(shù)的項(xiàng)目成果山西中煤華晉能源“王家?guī)X煤礦高精度地質(zhì)模型及重大危險(xiǎn)源預(yù)警系統(tǒng)”，早在2013年即被中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織鑒定為“國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進(jìn)”水平，并獲得2014年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)；“煤礦空間信息服務(wù)與管理關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”于2017年被中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定為“國際領(lǐng)先”水平，并獲得2018年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。
龍軟科技透明化礦山核心專利組
透明化礦山核心專利組主要包括四大創(chuàng)新型發(fā)明專利：（1）“用于透明化礦山的構(gòu)建方法”；（2）“基于地質(zhì)測(cè)量保障系統(tǒng)的礦山智能化管控平臺(tái)建設(shè)方法”；（3）“一種回采工作面煤層透明化三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法及裝置”；（4）“一種礦山巷道地質(zhì)編錄繪圖系統(tǒng)”。本組專利構(gòu)建的三維礦山模型具有透明化、動(dòng)態(tài)更新、設(shè)備拓?fù)渎?lián)動(dòng)等特點(diǎn)，形成具有真實(shí)地理坐標(biāo)和虛擬場(chǎng)景的井上下一體化“GIS+BIM”增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境，全面滿足智能礦山建設(shè)中對(duì)透明地質(zhì)保障、數(shù)字孿生管控平臺(tái)的要求，是智能開采的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。
專利（1）“用于透明化礦山的構(gòu)建方法”，提出了透明化礦山的構(gòu)建方法，涵蓋了礦山井上下地形地貌、建筑、設(shè)備、地層、開采環(huán)境、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等業(yè)務(wù)建模方法，特別是提出的地質(zhì)、設(shè)備、環(huán)境等模型建立規(guī)則及數(shù)據(jù)疊加、動(dòng)態(tài)修正更新方法，通過全自動(dòng)模型構(gòu)建、平面-剖面對(duì)應(yīng)分析和動(dòng)態(tài)調(diào)整、不規(guī)則三角網(wǎng)地質(zhì)模型局部更新與重構(gòu)等創(chuàng)新技術(shù)思路，可以構(gòu)建包含自適應(yīng)三維地質(zhì)模型、設(shè)備模型等井上下全環(huán)境模型的透明化礦山，能夠動(dòng)態(tài)局部更新所構(gòu)建的三維模型。該專利是煤礦智能地質(zhì)保障系統(tǒng)、智能化開采管控平臺(tái)、礦山數(shù)字孿生平臺(tái)等產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。2017年龍軟科技基于項(xiàng)目研發(fā)成果申請(qǐng)了發(fā)明專利，并于2019年獲得授權(quán)。
圖2 透明化礦山復(fù)雜地質(zhì)模型構(gòu)建
圖3 透明化礦山實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合
專利（2）“基于地質(zhì)測(cè)量保障系統(tǒng)的礦山智能化管控平臺(tái)建設(shè)方法”，提出了以地質(zhì)測(cè)量多維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智能化礦山管控新模式，通過建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心、多維地質(zhì)測(cè)量保障系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)測(cè)量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和多維可視化展示，完成礦山智能化管控基礎(chǔ)平臺(tái)和可視化操作界面建設(shè)；以多維地質(zhì)測(cè)量保障系統(tǒng)為基座，構(gòu)建并接入各類安全生產(chǎn)系統(tǒng)場(chǎng)景和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可視化巡查、數(shù)字孿生和遠(yuǎn)程工業(yè)控制；實(shí)現(xiàn)地測(cè)多源數(shù)據(jù)與安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的深度融合、決策分析與可視化協(xié)同管控，形成基于地質(zhì)測(cè)量保障系統(tǒng)的礦山智能化管控平臺(tái)。龍軟科技于2022年獲得該項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。
圖4 透明化礦山地質(zhì)保障系統(tǒng)全地層三維模型
圖5 基于透明化礦山地質(zhì)測(cè)量保障系統(tǒng)的智能管控平臺(tái)
專利（3）“一種回采工作面煤層透明化三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法及裝置”，提出了動(dòng)態(tài)修正回采工作面煤層高精度透明化三維地質(zhì)模型的技術(shù)方法，能為礦井透明化工作面智能開采提供精細(xì)化煤層三維地質(zhì)數(shù)據(jù)。針對(duì)回采工作面高精度透明化三維動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型必須滿足智能開采對(duì)地質(zhì)條件的時(shí)空需求，一方面實(shí)現(xiàn)了回采工作面前方未采區(qū)域一定范圍內(nèi)煤層地質(zhì)條件的“透明化”，為生成相對(duì)精準(zhǔn)的預(yù)想截割線提供數(shù)據(jù)支持，另一方面實(shí)現(xiàn)了根據(jù)最新實(shí)測(cè)和分析數(shù)據(jù)快速完成回采工作面煤層高精度三維地質(zhì)模型的動(dòng)態(tài)修正，實(shí)時(shí)反應(yīng)煤層在三維空間的最新變化，為煤礦生產(chǎn)提供自主割煤指引服務(wù)。龍軟科技于2021年獲得該項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。
圖6 透明化工作面地質(zhì)模型構(gòu)建
圖7 透明化工作面智能開采
專利（4）“一種礦山巷道地質(zhì)編錄繪圖系統(tǒng)”，提供了一種礦山巷道地質(zhì)編錄繪圖系統(tǒng)，包括移動(dòng)端(包括手機(jī)、平板電腦)、服務(wù)端和繪圖端，可以實(shí)現(xiàn)巷道地質(zhì)信息的高效采集、傳輸、分析與成圖，大大減少了地質(zhì)人員的工作量，提高了工作效率，并且保存了原始地質(zhì)信息影像圖，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享與重復(fù)利用，進(jìn)而形成了面向智能化礦山迫切需求的更快、更靈活數(shù)據(jù)采集和更新方式，解決了傳統(tǒng)礦山地質(zhì)模型更新不及時(shí)、無法自動(dòng)構(gòu)建、無法關(guān)聯(lián)及動(dòng)態(tài)更新等問題。龍軟科技于2019年獲得該項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。
圖8 礦山地質(zhì)編錄設(shè)備
透明化礦山構(gòu)建系列技術(shù)是礦山資源管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、智能開采、智能通風(fēng)、智能管控、災(zāi)害防治等業(yè)務(wù)必不可少的基礎(chǔ)，基于地質(zhì)模型融合各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行時(shí)空分析和模擬，為智能化礦山、智能開采分析決策提供支撐，是智能化礦山時(shí)代精細(xì)化、透明化地質(zhì)及環(huán)境模型構(gòu)建和更新過程必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。
智能化建設(shè)示范礦成功應(yīng)用
龍軟科技上述專利技術(shù)成果已成功應(yīng)用于陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司“黃陵一號(hào)煤礦礦井智能綜合管控云平臺(tái)”、國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司金鳳煤礦“基于TGIS的礦井智能開采與安全管控平臺(tái)研究與應(yīng)用”、河南煤化集團(tuán)永煤集團(tuán)新橋煤礦“安全生產(chǎn)智慧管控平臺(tái)”、陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司一號(hào)煤礦“智能化示范煤礦建設(shè)地質(zhì)建模及應(yīng)用系統(tǒng)”、陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司“四維空間信息服務(wù)（GIS系統(tǒng)）”、陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司“礦井智能地質(zhì)保障”、陜西延長(zhǎng)石油巴拉素煤業(yè)有限公司“4D-GIS透明地質(zhì)模型”、內(nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司麻地梁煤礦“智能地質(zhì)保障系統(tǒng)”、中煤陜西榆林能源化工有限公司“大海則煤礦透明礦井地質(zhì)信息系統(tǒng)”、龍煤雙鴨山礦業(yè)公司東保衛(wèi)煤礦“地質(zhì)保障系統(tǒng)”等智能化建設(shè)示范礦井，可在各類地質(zhì)條件礦井推廣應(yīng)用。
圍繞智能化煤礦建設(shè)目標(biāo)，龍軟科技將結(jié)合在透明化礦山方向的技術(shù)儲(chǔ)備和優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)加大在高精度地質(zhì)建模、礦山數(shù)字孿生管控平臺(tái)等領(lǐng)域的創(chuàng)新和研發(fā)，并積極與地質(zhì)探測(cè)與裝備合作伙伴強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，提供滿足《煤礦智能化建設(shè)指南（2021年版）》、《智能化示范煤礦驗(yàn)收管理辦法（試行）》要求且創(chuàng)新實(shí)用的智能化地質(zhì)保障系統(tǒng)、智能化礦山管控平臺(tái)等特色產(chǎn)品。
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