利用数字平台生成的矿井实时生产三维可视图
近年来，同煤四台矿广泛应用数字化、网络化技术，提高矿井安全装备和信息化水平，增强矿井抗灾防灾能力。2010年该矿投资380多万元与天地常州自动化有限公司秉承优化流程、降低成本，促进企业安全生产、经营效益全面提升的原则，共同开发四台矿“3DGIS数字矿山基础信息平台”项目，建设山西省首家“数字化矿山”。
四台矿“3DGIS数字矿山基础信息平台”以四台矿矿井地测系统、井巷系统、采掘系统、安全监测监控系统、井下供配电系统、运输系统、通风系统、给排水系统、提升系统等矿井生产系统为核心业务，按照“数字矿山”的概念和发展目标，在“3DGIS技术”支撑下，实现对全矿范围内的安全生产、管理手段等所有要素的空间信息，与属性信息的认知、获取、表达、处理、共享、传输和使用等过程的信息化、数字化和三维可视化，集成融合生产过程中环境、人员、设备等监控系统数据，实现四台矿空间数据与实时数据的一体化管理，为安全生产管理提供辅助决策手段。
已通过验收并投入使用的“四台矿3DGIS数字信息平台”一期工程已经建立起该矿地面工业广场三维可视化系统；集成融合地测系统测量数据库建立矿井井巷三维可视化系统；以井巷系统和通风网络设计为基础建立矿井通风三维可视化系统；以供电系统图为数据来源建立矿井供电三维可视化系统；以主运系统布置图为数据来源建立主运三维可视化系统；以综采工作面布置图及装备信息为基础建立综采工作面三维可视化系统；以排水系统图为基础建立中央泵房三维可视化系统。同时构建了四台矿主要设备三维模型装备库及基础信息数据库，并把该矿矿井平面图形处理生成为三维实景地图，融合接入四台矿原有大型设备监控、束管防灭火监控、通风安全监测监控、防治水监测监控、智能瓦斯管理、虹膜考勤、皮带监控、人员跟踪定位、矿井地测等系统，实时采集、记录矿井内各种数据信息。工作人员不用到现场就可以通过电脑终端在工业广场和井下巷道内自由漫游，查看设备实时运行状况、人员定位以及巷道内瓦斯和一氧化碳浓度等数据，将矿井上下生产状态三维场景再现，为安全生产指挥调度管理提供辅助。
煤矿在地质勘探、设计、建井施工、安全生产、经营管理中产生了大量的空间数据和对应的属性数据，对这些信息的认知、获取、表达、处理、共享、可视化、传输和增值利用一直是煤矿数字化面临的课题。
“3DGIS数字化矿山”就是在3DGIS平台及可视化渲染引擎的基础上，针对矿井建模特殊需求及煤矿安全生产管理特点，开发满足矿井特征的特殊三维建模算法；三维数据空间定位和更新手段；可扩展的业务需求的数据定义、配置管理方法；二维矢量数据与三维模型数据的联动机制和互相定位方法，将矿井井下所有巷道、工作面生产状态和推进进度级通风、供电、供水、排水、压风设备设施、皮带机和轨道的布置情况、巷道内各类型传感器及其监控数据等生成三维模拟图，把矿井生产过程中的环境、人员、设备各类监控系统集成融合为一体，作为矿井数字化的核心架构，通过煤矿空间数据的建立以及与监控数据中心有机融合，实现三维空间数据与各实时监控数据集成融合和数据的增值利用及决策分析，为煤矿安全生产、节能减排、防灾减灾、应急救援提供辅助决策分析。
和其他矿井一样，多年来在四台矿使用的来自不同厂家的系统所采集的数据组织方式、存储格式都不一样，这些数据客观上存在一定的关系，所以将这些不同格式的数据进行整合是该矿多年来研究的课题之一。四台矿3DGIS数字矿山可视化系统支持OPC接口、DDE/NetDDE接口、ODBC接口、FTP传送四种接口。可以建立一个监控数据中心，按照统一的格式进行矿井生产监控子系统集成管理，然后制定数据发布机制，为其他监测监控系统共享、挖掘、增值利用这些数据建立了通道。3DGIS数字矿山可视化系统通过接入四台矿原有KJ86N矿井安全监控系统环境监控数据、KJ69人员定位、KSJ型大型固定设备监测预警等系统后，集成融合生产过程中环境、人员、设备等监控系统数据，并在三维场景中展示实时监测数据，综合监测数据及时发现井下危险因素及事故隐患，从而采取及时果断的措施，消除安全隐患。
在决策层研究矿井安全生产工作时，与会人员也可配合该信息平台展示的画面更加直观地了解当前生产状况。同时该系统可以输出统计报表以及各类工程图等，有效协助工程技术人员完成日常工作，减少工作量。如果矿井生产过程中发生机电设备故障，该平台还可以结合故障地点的环境因素和人员信息，以最佳的人力、物力资源配置，采取正确果断的处理措施，减少故障造成的损失和抢修时间，为安全生产管理和矿井设备维护提供可视化的辅助分析。
如果说“数字化矿山”系统一期工程起到了矿井全方位监控、数据全系统收集的作用，那么在四台矿已经开始建设的“数字化矿山”二期工程中，“3DGIS数字信息平台”将以地测数据库为基础，建立矿井空间基础信息，建立瓦斯趋势关联性分析，节能减排、增产提效等方面的业务分析模型，从而有效利用现有的数据，提高企业安全生产水平和运行效率，实现矿井降本增效。同时建立专家分析模型，深度挖掘、增值利用矿井的基础信息，全面实时监测设备运行状况、有毒有害易爆气体的含量，将物的不安全状态和环境的不安全因素处理在萌芽时期，降低安全事故的发生概率。
琚耀庆 刘利铭 洪浪