煤礦數(shù)字化智慧礦山整體解決方案（技術(shù)方案）

煤礦數(shù)字化智慧礦山整體解決方案投標(biāo)文件（技術(shù)方案）投標(biāo)方案投標(biāo)人名稱：****有限責(zé)任公司地址：****號(hào)二樓聯(lián)系人：****投標(biāo)日期：****報(bào)告說(shuō)明聲明：本文內(nèi)容信息來(lái)源于公開(kāi)渠道，對(duì)文中內(nèi)容的準(zhǔn)確性、完整性、及時(shí)性或可靠性不作任何保證。本文內(nèi)容僅供參考與學(xué)習(xí)交流使用，不構(gòu)成相關(guān)領(lǐng)域的建議和依據(jù).《一份好的投標(biāo)文件，至少讓你成功了一半?！?11.1項(xiàng)目背景和意義 11.2當(dāng)前國(guó)內(nèi)外煤礦行業(yè)信息化現(xiàn)狀 2 21.2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 61.3數(shù)字化礦山概況 1.3.1數(shù)字化礦山建設(shè)歷程 1.3.2數(shù)字化礦山建設(shè)各階段關(guān)鍵特征 1.3.3數(shù)字化礦山定義 1.4.1XX煤礦概況 1.4.2XX煤礦數(shù)字化礦山調(diào)研現(xiàn)狀 1.5數(shù)字化礦山工程建設(shè)的目標(biāo)和原則 1.5.2數(shù)字化礦山建設(shè)具體目標(biāo) 1.5.3數(shù)字化礦山建設(shè)的預(yù)期效果 1.5.4數(shù)字化礦山建設(shè)指導(dǎo)思想 1.5.5數(shù)字化礦山建設(shè)原則 2.1數(shù)字化礦山建設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù) 2.2數(shù)字化礦山的建設(shè)范圍 2.3數(shù)字化礦山建設(shè)與集團(tuán)信息化的關(guān)系 3.1數(shù)字化礦山系統(tǒng)架構(gòu) 3.1.1數(shù)字化礦山統(tǒng)一的平臺(tái)或系統(tǒng)規(guī)劃 3.1.2數(shù)字化礦山的六層架構(gòu) 3.2系統(tǒng)建設(shè)的理論支撐和模型研究 3.2.1灰色地理信息系統(tǒng)的理論及技術(shù) 42 433.2.3灰色地理信息系統(tǒng)的定義及特征 473.2.4灰色地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 3.2.5GGIS的功能特點(diǎn) 3.3高精度透明化三維動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型和巷道建模 3.3.2巷道幾何建模 3.3.3高精度透明化三維地質(zhì)模型的動(dòng)態(tài)生成 3.4面向多部門管理與信息共享應(yīng)用的管理模型 3.4.1面向多部門協(xié)作與信息共享應(yīng)用模型 3.4.2基于工作流的安全信息分級(jí)處理反饋管理模型 3.5礦井重大危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法 3.5.1煤礦重大危險(xiǎn)源分級(jí)體系 3.5.2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則 3.5.3評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu) 3.5.4評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 3.5.5瓦斯、水害評(píng)價(jià)方法研究 3.6煤礦重大危險(xiǎn)源預(yù)警模型 3.6.1基于GIS的煤礦重大危險(xiǎn)源隱患識(shí)別預(yù)警模型研究 3.6.2其他數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用 4.1XX煤礦數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái) 4.1.1管理網(wǎng)絡(luò) 4.1.2工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)(綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)) 4.1.3接口標(biāo)準(zhǔn) 4.1.4服務(wù)器和磁盤(pán)陣列 4.1.5網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng) 4.1.6網(wǎng)絡(luò)行為管理系統(tǒng) 4.1.7工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)主干光纜 4.2XX煤礦數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 4.2.1傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.2.2傳輸系統(tǒng)功能特點(diǎn) 4.2.3各監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)的融合 4.3XX煤礦數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、模型及軟件平臺(tái)的集成開(kāi)發(fā) 4.3.1礦山數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) 4.3.2軟件平臺(tái)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 4.3.3軟件系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)集成的總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 4.4XX煤礦專用GIS的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì) 4.4.1開(kāi)發(fā)內(nèi)容 4.4.2關(guān)鍵技術(shù) 4.5三維可視化平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā) 4.5.1開(kāi)發(fā)內(nèi)容 4.5.2關(guān)鍵技術(shù) 4.6.1功能設(shè)計(jì) 4.6.2軟件平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.6.3關(guān)鍵技術(shù) 5.1綜合自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái) 5.3綜合自動(dòng)化子系統(tǒng)的建設(shè)和接入 5.3.1綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng) 5.3.2主煤流運(yùn)輸集控系統(tǒng) 5.3.3井下排水監(jiān)控子系統(tǒng)(接入) 5.3.4礦井通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.5礦井壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 5.3.7生活水、污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.8水源井水處理系統(tǒng)(接入) 5.3.9鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.10主副井提升監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 2175.3.112#副立井監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 219 5.3.13瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng) 5.3.14洗煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)(接入) 5.3.15鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng) 5.3.16礦井產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 5.3.17機(jī)車信集閉系統(tǒng) 5.3.18綜掘工作面監(jiān)控系統(tǒng)(接入) 5.3.19其他子系統(tǒng)接入 2425.4礦井通訊系統(tǒng)建設(shè) 5.4.1礦井調(diào)度通訊系統(tǒng) 5.4.2礦井無(wú)線通訊系統(tǒng)(wifi方案) 5.4.3礦井無(wú)線通訊系統(tǒng)(3G方案) 5.4.4礦井信息引導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng) 5.4.5礦井IP廣播系統(tǒng) 5.5礦井輔助系統(tǒng)建設(shè) 5.5.1數(shù)字工業(yè)電視系統(tǒng) 5.5.2大屏幕顯示系統(tǒng) 5.5.3煤礦安全生產(chǎn)三維仿真培訓(xùn)與地質(zhì)構(gòu)造透明化3D環(huán)幕顯示系統(tǒng) 5.5.4綜合布線工程 5.5.5機(jī)房工程 5.5.6瓦檢員巡更系統(tǒng) 2885.5.7無(wú)人值守?zé)舴肯到y(tǒng) 6.1通風(fēng)調(diào)度大屏顯示系統(tǒng) 6.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1.3系統(tǒng)功能 6.1.4產(chǎn)品主要指標(biāo)和技術(shù)參數(shù) 2916.2安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.2.4系統(tǒng)接入 6.3井下人員定位管理系統(tǒng) 6.3.1系統(tǒng)概述 6.3.2系統(tǒng)組成 6.3.3系統(tǒng)功能 6.3.3系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù) 6.4.1系統(tǒng)概述 6.4.2系統(tǒng)組成 6.4.3系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)及功能 3086.5礦井水文監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 6.5.2系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 6.5.3系統(tǒng)組成與工作原理 6.5.4數(shù)據(jù)接入方式及格式要求 6.6頂板壓力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 6.6.1監(jiān)測(cè)、分析內(nèi)容 6.6.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能 6.6.3系統(tǒng)接入 6.7束管監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 6.7.1系統(tǒng)概述 6.7.2系統(tǒng)組成與特點(diǎn) 6.8防火灌漿監(jiān)控系統(tǒng) 6.9其它安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控子系統(tǒng)接入 7.1生產(chǎn)技術(shù)綜合管理系統(tǒng) 7.1.1地測(cè)空間管理信息系統(tǒng) 3217.1.2防治水管理信息系統(tǒng) 7.1.3地質(zhì)保障數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 7.1.4“一通三防”管理信息系統(tǒng) 7.1.5采礦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) 7.1.6礦井供電、固定與運(yùn)輸設(shè)備選型設(shè)計(jì)系統(tǒng) 7.1.7調(diào)度指揮系統(tǒng) 7.1.8機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng) 3547.1.9質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng) 7.1.10煤質(zhì)、運(yùn)銷管理信息系統(tǒng) 7.1.11基于Web生產(chǎn)技術(shù)管理信息系統(tǒng) 7.2安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng) 7.2.1安全管理信息系統(tǒng) 3637.2.2安全生產(chǎn)綜合管理信息系統(tǒng) 7.2.4礦井應(yīng)急救援管理系統(tǒng) 3767.2.5礦井安全閉環(huán)管理系統(tǒng) 3857.3煤礦井下危險(xiǎn)源識(shí)別、預(yù)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng) 7.3.1水害識(shí)別、預(yù)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng) 7.3.2通防危險(xiǎn)源識(shí)別、預(yù)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng) 4307.3.3頂板危險(xiǎn)源識(shí)別、預(yù)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng) 7.3.4其他危險(xiǎn)源預(yù)警 7.4技術(shù)資料數(shù)字檔案館系統(tǒng) 7.4.1總體方案說(shuō)明 7.4.2總體方案架構(gòu) 7.4.3技術(shù)設(shè)計(jì)方案 8.1地質(zhì)模型、巷道模型和機(jī)電設(shè)備模型等的建立及可視化 4788.1.1地層與斷層建模與三維可視化 8.1.2巷道幾何建模及可視化 8.1.3鉆孔自動(dòng)建模及可視化 8.1.4工作面、采空區(qū)、積水區(qū)、異常區(qū)等建模與三維可視化 8.1.5機(jī)電設(shè)備的建模與三維可視化 8.1.6煤礦管網(wǎng)的建模與三維可視化 8.2.2第三方模型導(dǎo)入 8.2.3場(chǎng)景設(shè)置 8.2.4場(chǎng)景匹配 4928.2.5圖層控制 8.2.6視圖控制 8.2.7對(duì)象編輯 4948.3.1三維漫游 8.3.2視頻和圖片輸出 5028.3.3坐標(biāo)、距離和面積量測(cè) 8.3.4屬性信息查詢 8.3.5通風(fēng)線路、避災(zāi)線路等模擬 8.3.6三維剖切 8.3.7井上下環(huán)境監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)顯示 8.3.9工業(yè)視頻數(shù)據(jù)接入 8.3.11工作面設(shè)計(jì) 8.4網(wǎng)絡(luò)三維管理平臺(tái)(系統(tǒng)) 8.4.1三維綜合管理平臺(tái) 8.4.3監(jiān)測(cè)監(jiān)控與應(yīng)急救援 52110.1項(xiàng)目培訓(xùn)目的 10.2項(xiàng)目培訓(xùn)對(duì)象 10.3項(xiàng)目培訓(xùn)計(jì)劃 10.4項(xiàng)目技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容和方式 522 第一章項(xiàng)目概述管理或生產(chǎn)的四級(jí)架構(gòu)(生產(chǎn)礦井、分公司、集團(tuán)公司、國(guó)家行政管理部門),建設(shè)成果(硬件、軟件)在煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中也沒(méi)有取得預(yù)期的成效。解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵就是基于數(shù)字煤礦技術(shù)建立集成的礦井綜合自動(dòng)化系自上世紀(jì)80年代初以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)，特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和成結(jié)如下：國(guó)外礦山軟件研究和開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)大多沒(méi)有基于其他成熟應(yīng)用軟件平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)(如利用AutoCAD、ARC/INFO),而是基于GIS、CAD、三維可視化等技和系統(tǒng)。為此，他們已經(jīng)解決了相關(guān)核心技術(shù)問(wèn)題：(1)滿足礦山開(kāi)采需求的三維可視化平臺(tái)的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)這(2)研究并開(kāi)發(fā)了系列化的二維、三維核心數(shù)據(jù)處理方法，如圖形或?qū)傩?3)為礦床品位的估算和塊段設(shè)計(jì)研究了先進(jìn)的數(shù)學(xué)處理方法，如地質(zhì)統(tǒng)(4)礦床構(gòu)模技術(shù)水平伴隨著信息及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而不斷地提升。在數(shù)(5)全自動(dòng)或交互式的快速地下采礦工程設(shè)計(jì)技術(shù)，如參數(shù)化設(shè)計(jì)核心技術(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)驅(qū)動(dòng)(或圖元驅(qū)動(dòng))方式在設(shè)計(jì)或繪圖狀態(tài)下(6)諸如美國(guó)科羅拉多礦業(yè)大學(xué)的AlexandraM.Newman,MarkKuchta(8)報(bào)表或臺(tái)帳表頭或結(jié)構(gòu)的自定義技術(shù)。Minex,Vulcan、MineMap,MineSoft等非由其他通用軟件平臺(tái)(如AutoCAD、Arc/Info)二次開(kāi)發(fā)而成，都是從底層自進(jìn)入21世紀(jì)，現(xiàn)代高新技術(shù)和信息科技為采礦業(yè)帶來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)化礦山"、“智慧礦山”等諸多新概念不斷涌現(xiàn)。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，芬蘭、于有線電視和無(wú)線電發(fā)射技術(shù)相結(jié)合的地下通訊系統(tǒng)，可傳輸多頻道的視頻信在2050年實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)景規(guī)劃，即在加拿大北部邊遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)一個(gè)無(wú)人化礦山。芬蘭在1992年宣布了智能化礦山技術(shù)規(guī)劃，涉及采礦實(shí)時(shí)過(guò)程控制、資源實(shí)時(shí)管理、礦山信息網(wǎng)建設(shè)、新機(jī)械應(yīng)用和自動(dòng)控制等28個(gè)專題；瑞典也制定了向礦主要問(wèn)題：(1)研究成果以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)大多與非層狀露天采礦和設(shè)計(jì)有關(guān)，而與煤礦存在或多或少的差異，所以，相關(guān)成果無(wú)法在煤礦，特別是地采礦井得到很好的應(yīng)用。(2)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，煤炭不是他們的主要能源，而且目前開(kāi)采的都是條件相對(duì)簡(jiǎn)單的礦井，故在煤礦信息化領(lǐng)域沒(méi)有過(guò)多的投入，研究成果有限。(3)對(duì)3S技術(shù)的集成應(yīng)用研究較少，而且物聯(lián)網(wǎng)、決策支持等概念和技術(shù)與礦業(yè)的聯(lián)結(jié)也是近年才出現(xiàn)的事情，故礦山軟件系統(tǒng)并沒(méi)有或存在實(shí)用化的功能模塊。(4)雖然國(guó)外著名礦業(yè)軟件公司在中國(guó)成立了辦事處或代理機(jī)構(gòu)，但除了在我國(guó)露天煤礦有少量應(yīng)用外，在地采煤礦日常生產(chǎn)幾乎沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用的案例或報(bào)道。量”管理)、采礦信息的數(shù)據(jù)庫(kù)管理、多元統(tǒng)計(jì)方法在礦山的應(yīng)用、地學(xué)和礦壓參數(shù)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的解算、礦山的優(yōu)化設(shè)計(jì)；利用AutoCAD進(jìn)行礦圖直到上世紀(jì)90年代中后期，由于對(duì)空間信息的管理缺乏有效手段，煤礦信息化的煤礦地測(cè)專業(yè)制圖系統(tǒng)和基于Maplnfo或AutoCAD等二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。采礦CAD軟件包的體系模型，將采礦CAD劃分為物理層、邏輯層和應(yīng)用層。對(duì)礦井最終開(kāi)發(fā)出基于AutoCAD的數(shù)字化礦井模型和煤礦生產(chǎn)技術(shù)軟件包?；贏DS采用原型法在AutoCAD平臺(tái)上用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的露天礦采剝計(jì)劃CAD系統(tǒng)。還除了對(duì)采礦GIS/CAD理論研究，還涌現(xiàn)出很多商業(yè)化的軟件平臺(tái)產(chǎn)品有：機(jī)軟件有限公司開(kāi)發(fā)的“采礦工程CAD系統(tǒng)”等。這些商業(yè)化自主開(kāi)發(fā)的礦山GIS或者CAD系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：采用VC、VB能，與AutoCAD等軟件相比，圖形的修改和繪制效率大大提高；引用網(wǎng)絡(luò)和多逐步向WebGIS發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了圖形屬性信息查詢的專業(yè)Web服務(wù)；具有地表地此外，從上世紀(jì)80年代初開(kāi)始，原煤炭工業(yè)部、各礦業(yè)集團(tuán)、各生產(chǎn)礦井終上所述，黨和政府高度重視煤礦的信息化建設(shè)，已經(jīng)取得了階段性的成果，為項(xiàng)目的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但離數(shù)字煤礦以及實(shí)現(xiàn)煤礦的完全信息化管理決策還有很遠(yuǎn)的距離。歸納起來(lái)，目前存在的問(wèn)題如下(見(jiàn)圖1-1)。1.對(duì)信息化的投入有限，理論研究落后這里包括資金和人才的投入。煤礦信息化已經(jīng)走過(guò)了近30年的歷程，但對(duì)信息化，特別是對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的投入十分有限，其結(jié)果造成其生產(chǎn)方式仍以人海戰(zhàn)術(shù)為主，信息化程度低，數(shù)據(jù)處理和管理模式較為落后。井下人少就是安全。此外，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，主要是對(duì)在其他行業(yè)已經(jīng)成熟的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)理論和技術(shù)方法以及商業(yè)化軟件(如AutoCAD)的使用，沒(méi)有進(jìn)行理論和技術(shù)方法的探索。由于煤礦數(shù)據(jù)的特殊性，相關(guān)理論、技術(shù)方法、軟件系統(tǒng)在煤礦并沒(méi)有得到全面和本質(zhì)的使用，他們并不適合數(shù)字和智慧煤礦的需求。2.數(shù)據(jù)處理的核心技術(shù)沒(méi)有全面的突破煤礦信息屬于空間信息的范疇，而且不同礦井開(kāi)采技術(shù)條件有或多或少的差異，技術(shù)方法和管理模式也有很大的不同，大量的數(shù)據(jù)也是通過(guò)眾多的工程和監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)獲取的。此外，煤炭生產(chǎn)還具有企業(yè)龐大、設(shè)備多、工作環(huán)境惡劣，生產(chǎn)、調(diào)度和管理環(huán)節(jié)復(fù)雜、信息量大等特點(diǎn)。所以一般的通用軟件(如Arc/lnfo、MapGIS、SuperMap等)難以適應(yīng)安全生產(chǎn)的需求，這就要求開(kāi)發(fā)煤礦專用GIS軟件平臺(tái)，而且該系統(tǒng)必須具備GIS的核心功能(如二維、三維的數(shù)據(jù)處理功能)。問(wèn)題1問(wèn)題1問(wèn)題2問(wèn)題3問(wèn)題4問(wèn)題5問(wèn)題7問(wèn)題8問(wèn)題9問(wèn)題10問(wèn)題11對(duì)信息化的投入有限，理論研究落后。數(shù)據(jù)處理的核心技術(shù)沒(méi)有全面的突破。專業(yè)分得太細(xì)，沒(méi)有從本質(zhì)上進(jìn)行多學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)和應(yīng)用。重硬件、輕軟件。重事務(wù)處理、輕決策支持。缺乏與信息化相適應(yīng)的企業(yè)管理制度.對(duì)重大危險(xiǎn)源的分類模糊。沒(méi)有建立多專業(yè)、多學(xué)科集成的重大危險(xiǎn)源檢測(cè)、識(shí)別和預(yù)警模型。各檢測(cè)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理平臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，信息不能共享。傳感器的精度低、使用壽命短.傳感網(wǎng)建設(shè)和技術(shù)攻關(guān)滯后，數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)在線功能弱。圖1-1煤礦信息化存在的問(wèn)題井仍以專業(yè)為界線(監(jiān)測(cè)監(jiān)控、地測(cè)、通風(fēng)、運(yùn)輸、機(jī)電、調(diào)度、采礦等等)分生產(chǎn)事故的分析和預(yù)警必須對(duì)不同專業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析才能得到正確的結(jié)4.重硬件、輕軟件7.對(duì)重大危險(xiǎn)源的分類模糊我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18218-2000對(duì)重大危險(xiǎn)源的概念定義為：長(zhǎng)期地或臨時(shí)地生產(chǎn)、加工、搬運(yùn)、使用、或貯存危險(xiǎn)物質(zhì)，且危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量等于或超過(guò)臨界量的單元。“安全生產(chǎn)法”第九十六條對(duì)重大危險(xiǎn)源的定義是：長(zhǎng)期地或者臨時(shí)地生產(chǎn)、搬運(yùn)、使用或者儲(chǔ)存危險(xiǎn)物品，且危險(xiǎn)物品的數(shù)量等于或者超過(guò)臨界量的單元(包括場(chǎng)所和設(shè)施)。安全生產(chǎn)系統(tǒng)的危險(xiǎn)狀態(tài)，其源于系統(tǒng)中客觀存在著導(dǎo)致事故發(fā)生的各種能量，當(dāng)能量的安全存在條件遭到破壞時(shí)，系統(tǒng)就處于危險(xiǎn)狀態(tài)，并具有較大的事故發(fā)生可能性。近年來(lái)，伴隨著對(duì)煤礦事故預(yù)防控制的需要，出現(xiàn)了“危險(xiǎn)源”、“重大危險(xiǎn)源”等概念。但究竟什么是煤礦井下危險(xiǎn)源，危險(xiǎn)源有哪些種類等問(wèn)題，到目前為止尚無(wú)理論上的確切界定。有必要從本質(zhì)特征上將危險(xiǎn)源加以區(qū)分，為安全管理提供正確的理論指導(dǎo)。8.沒(méi)有建立多專業(yè)、多學(xué)科集成的重大危險(xiǎn)源檢測(cè)、識(shí)別和預(yù)警模型目前，我國(guó)相關(guān)科研院所對(duì)煤礦井下重大危險(xiǎn)源的檢測(cè)、辨識(shí)、預(yù)測(cè)和預(yù)警做了大量的研究工作，取得了一定的研究成果。但集成的重大危險(xiǎn)源辨識(shí)、檢測(cè)和預(yù)警模型還沒(méi)有完全建立，特別是基于多專業(yè)或多源信息的檢測(cè)、辨識(shí)、預(yù)測(cè)和預(yù)警模型還沒(méi)有實(shí)質(zhì)的進(jìn)展。具體來(lái)說(shuō)就是通過(guò)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取的海量數(shù)據(jù)缺乏綜合性的數(shù)據(jù)挖掘，主要是基于閾值的報(bào)警(如瓦斯)。9.各檢測(cè)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理平臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，信息不能共享對(duì)煤礦井下重大危險(xiǎn)源的研究已經(jīng)走過(guò)了較長(zhǎng)的歷程，但目前絕大多數(shù)礦井仍以專業(yè)為界線(監(jiān)測(cè)監(jiān)控、地測(cè)、通風(fēng)、運(yùn)輸、機(jī)電、調(diào)度、采礦等)分別研究、開(kāi)發(fā)、配置軟硬件系統(tǒng)，沒(méi)有統(tǒng)一的信息化數(shù)據(jù)處理平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，對(duì)相關(guān)事故的分析和研究考慮因素較為單一，造成信息無(wú)法共享交流、系統(tǒng)操作復(fù)雜、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)精度低。實(shí)際上，與煤礦安全生產(chǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)具有共享的特征，而且對(duì)很多安全生產(chǎn)事故的分析和預(yù)警必須對(duì)不同專業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析才能得到正確的結(jié)果。10.缺乏集成的三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)目前的系統(tǒng)主要是二維的，表現(xiàn)形式單一，而且與綜合自動(dòng)化、在線檢測(cè)等系統(tǒng)的集合不緊密。更為關(guān)鍵的，現(xiàn)有的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理功能弱，無(wú)法適應(yīng)煤礦動(dòng)態(tài)生產(chǎn)的需求。上述問(wèn)題的存在使得我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)沒(méi)有本質(zhì)的好轉(zhuǎn)，大量的信息化建設(shè)成果(硬件、軟件)在煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中也沒(méi)有取得預(yù)期的顯著成效，這就需要以新的思維開(kāi)展新方法、新技術(shù)的研究，以集成的數(shù)字煤礦礦山架構(gòu)為目標(biāo)，突破我國(guó)目前煤礦安全生產(chǎn)信息化技術(shù)落后的局面，其最終目的是降低煤礦安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)煤礦的現(xiàn)代化、信息化管理。礦山的建設(shè)歷程主要分為如下幾個(gè)階段(參見(jiàn)圖1-2):綜合綜合自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)機(jī)制單系統(tǒng)自動(dòng)化數(shù)字礦山智能礦山圖1-2數(shù)字化礦山的發(fā)展歷程的需要理念的轉(zhuǎn)變，相對(duì)來(lái)說(shuō)難度較大，數(shù)字化礦山同時(shí)也是后續(xù)礦山數(shù)字化發(fā)展的基礎(chǔ)，在合適的環(huán)節(jié)加以有效的決策分析系統(tǒng)，必然能夠?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)層提供生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)向智能礦山的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)這一階段的轉(zhuǎn)變需要不斷的對(duì)決策分析系統(tǒng)進(jìn)行豐滿，完成信息化向知識(shí)化的轉(zhuǎn)變。1.3.2數(shù)字化礦山建設(shè)各階段關(guān)鍵特征1.單系統(tǒng)自動(dòng)化階段關(guān)鍵特征(1)具備可靠和全面的傳感和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(2)具備可編程的控制系統(tǒng)。(3)具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控功能。(4)單系統(tǒng)根據(jù)條件可以進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行。2.綜合自動(dòng)化階段關(guān)鍵特征(1)具備高速網(wǎng)絡(luò)通道。(2)實(shí)現(xiàn)各自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合。(3)具備一定的數(shù)據(jù)挖掘能力。(4)具備可建模的聯(lián)動(dòng)控制策略。3.數(shù)字化礦山階段關(guān)鍵特征(1)綜合自動(dòng)化、管理信息化、空間數(shù)字化三化數(shù)據(jù)融合；(2)在多維空間礦山實(shí)體的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)嵌入與礦山安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)相關(guān)的所有信息如環(huán)境參數(shù)、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、人員、產(chǎn)量、業(yè)務(wù)管理信息等，并找出這些信息內(nèi)在的聯(lián)系，賦予數(shù)字化礦山更豐富的含義。(3)具備基于GIS的二維、三維或多維展示平臺(tái)。4.智能礦山階段關(guān)鍵特征(1)在數(shù)字化礦山的基礎(chǔ)上，運(yùn)用人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，將煤礦行業(yè)內(nèi)各專業(yè)的專家思想及專業(yè)解決方案編制成若干可重復(fù)運(yùn)行、決策指揮的決策分析系統(tǒng)，能為安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供決策依據(jù)；數(shù)字化礦山由數(shù)字地球的定義延伸而來(lái)，即在礦山范圍內(nèi)以三維坐標(biāo)信息及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)組成信息框架，并在該框架內(nèi)嵌入所獲得的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息及并對(duì)進(jìn)行分析、操作和決策。集團(tuán)數(shù)字化礦山的定義如下：存儲(chǔ)、檢索、查詢、動(dòng)態(tài)修正與專業(yè)空間分析，并實(shí)現(xiàn)多源信息的多方式(1)交通位置(2)自然地理(4)煤層及煤質(zhì)XX煤礦各個(gè)系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)與建設(shè)情況參見(jiàn)表1-1、表1-2、表1-3、表1-4。1.5數(shù)字化礦山工程建設(shè)的目標(biāo)和原則1.5.1數(shù)字化礦山建設(shè)總體目標(biāo)通過(guò)數(shù)字化礦山建設(shè)實(shí)現(xiàn)礦山資源與開(kāi)采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)設(shè)備智能化、生產(chǎn)過(guò)程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化。數(shù)字化礦山工程建設(shè)是以礦山采掘系統(tǒng)的完整過(guò)程和具體需求為基礎(chǔ)，以地理空間為參考系，以煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)、在線數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、3S技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和采礦專用技術(shù)為支撐，建立起系列化的數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、輸出和決策支持模型以及軟硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采礦過(guò)程的信息化管理，大大降低安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。數(shù)字化礦山包含三個(gè)層次：一個(gè)層次是將“數(shù)字化礦山”中的固有信息(即與空間位置直接有關(guān)的固定信息，如地面地形，井下地質(zhì)、開(kāi)采方案、已完成的井下工程等)數(shù)字化，按三維坐標(biāo)組織起來(lái)一個(gè)“數(shù)字化礦山”,全面、詳盡地刻畫(huà)礦山及礦體；另一個(gè)層次是在此基礎(chǔ)上再嵌入所有相關(guān)信息(即空間位置間接有關(guān)的相對(duì)變動(dòng)的信息，如地測(cè)、水文、儲(chǔ)量、安全、機(jī)電、人事、生產(chǎn)、技術(shù)、營(yíng)銷等)組成一個(gè)意義更加廣泛的、多維的“數(shù)字化礦山”。最后一個(gè)層次是數(shù)據(jù)的綜合分析和決策支持。1.5.2數(shù)字化礦山建設(shè)具體目標(biāo)1.加強(qiáng)底層設(shè)備自動(dòng)化的建設(shè)XX煤礦“數(shù)字化礦山”的建設(shè)采用技術(shù)領(lǐng)先、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的千兆工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，集成全礦各個(gè)生產(chǎn)安全子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，完成生產(chǎn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合，保證數(shù)據(jù)同企業(yè)管理決策信息系統(tǒng)無(wú)縫的連接，保證整個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效性、一致性，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)和系統(tǒng)間能夠?qū)崟r(shí)的交換和數(shù)據(jù)共享。2.加強(qiáng)井下感知物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)提高底層監(jiān)測(cè)設(shè)備和傳感器的可靠性，加大無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)傳感器的應(yīng)用，感知礦井各個(gè)地域的環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化在線檢測(cè)。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控等采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)信息化的標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)最大程度的數(shù)據(jù)共享。3.加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)綜合管理系統(tǒng)建設(shè)建設(shè)基于(2D+3D)地理信息系統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)。數(shù)字化礦山是一個(gè)典型的多部門、多專業(yè)、多層次管理的煤礦空間信息共享與Web協(xié)作應(yīng)用平臺(tái)。煤礦空間數(shù)據(jù)應(yīng)用涉及到地質(zhì)測(cè)量、一通三防、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)技術(shù)、礦井安全、安全監(jiān)察、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化和機(jī)電設(shè)備等專業(yè)數(shù)據(jù)的輸入、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、分析和輸出等多個(gè)生產(chǎn)專業(yè)部門環(huán)節(jié)上的信息，涉及面廣，更新快，由大量的圖形、圖像、屬性數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)構(gòu)成。統(tǒng)一建設(shè)的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)多部門、多專業(yè)、多層次的數(shù)據(jù)共享。4.加強(qiáng)重大危險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和決策支持系統(tǒng)建設(shè)由于XX煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，危險(xiǎn)源較多，應(yīng)運(yùn)用GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5.加強(qiáng)高精度三維透明化地質(zhì)模型和三維可1.5.3數(shù)字化礦山建設(shè)的預(yù)期效果XX煤礦數(shù)字化礦山，系統(tǒng)建設(shè)完成后，能夠?yàn)槊旱V安全生產(chǎn)管理帶來(lái)的預(yù)期效果：(1)安全管理由事先預(yù)防向事先預(yù)控發(fā)展。(2)生產(chǎn)系統(tǒng)由自動(dòng)化向智能化發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)少人(無(wú)人化)作業(yè)。(3)各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由單一工作向協(xié)同工作發(fā)展。(4)綜合管理數(shù)據(jù)輸入發(fā)展為全部數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)生成。(5)由監(jiān)測(cè)監(jiān)控功能向輔助分析管理功能發(fā)展。(6)調(diào)度監(jiān)控由菜單式提取升級(jí)為區(qū)域立體展示，由故障(事故)被動(dòng)跟蹤向主動(dòng)報(bào)警提示發(fā)展。(7)礦井各系統(tǒng)由二維模擬發(fā)展為虛擬礦井三維綜合管理系統(tǒng)展示和控制功能。1.5.4數(shù)字化礦山建設(shè)指導(dǎo)思想根據(jù)黨的十七屆五中全會(huì)精神和“十二五”發(fā)展規(guī)劃的要求，集團(tuán)深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，著力構(gòu)建新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，增強(qiáng)信息化發(fā)展的支撐能力；著力推動(dòng)信息化與新型工業(yè)化深度融合，構(gòu)建現(xiàn)代“兩化”產(chǎn)業(yè)體系。1.技術(shù)領(lǐng)先采用國(guó)內(nèi)一流和世界先進(jìn)的技術(shù)和裝備，實(shí)施科學(xué)開(kāi)采，努力提高礦井的信息化和自動(dòng)化水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作條件、減少井下人員。利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、高精度透明化三維地質(zhì)模型等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，研究重大危險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)，對(duì)整個(gè)采礦過(guò)程的數(shù)字化和智能化。煤炭的開(kāi)采工藝上，集團(tuán)利用技術(shù)領(lǐng)先的“數(shù)字化礦山”三維可視系統(tǒng)，通過(guò)模擬采煤演示和組織專家論證，確定采用適合于礦區(qū)煤層特點(diǎn)的最佳開(kāi)采工藝和技術(shù)；在礦井的生產(chǎn)和建設(shè)中，集團(tuán)應(yīng)突出技術(shù)創(chuàng)新，不斷地研究和推廣“數(shù)字化礦山”的領(lǐng)先技術(shù)，促進(jìn)煤礦建設(shè)與安全生產(chǎn)各項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步。2.管理現(xiàn)代利用現(xiàn)代化管理手段，借助“數(shù)字化礦山”的各類信息，應(yīng)用“數(shù)字化礦山”系統(tǒng)，提高煤礦管理工作的效率，在盡力確保安全的基礎(chǔ)上，提高職工的健康水平和素養(yǎng)。要加強(qiáng)對(duì)各級(jí)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)，不斷提高他們的現(xiàn)代化管理的理念和素質(zhì)。使煤礦的現(xiàn)代化管理上一個(gè)新的臺(tái)階。實(shí)現(xiàn)三個(gè)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度共享和業(yè)務(wù)流程的協(xié)同工作：統(tǒng)一傳輸、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一GIS數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。3.環(huán)保低碳低碳運(yùn)行是現(xiàn)代化礦井的發(fā)展方向，煤礦要實(shí)施綠色開(kāi)采，勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，做到資源節(jié)約、環(huán)境友好，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。要將“低碳”作為生態(tài)礦山建設(shè)一項(xiàng)全方位、長(zhǎng)時(shí)效的系統(tǒng)工程，有計(jì)劃地分步實(shí)施；要加強(qiáng)示范工程的建設(shè)和突出創(chuàng)新。4.和諧一流“數(shù)字化礦山”建設(shè)以人為本，融合良好的企業(yè)文化，促使礦山和諧全面發(fā)展?！皵?shù)字化礦山”的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平，某些指標(biāo)應(yīng)該是國(guó)際領(lǐng)先水平。1.5.5數(shù)字化礦山建設(shè)原則建設(shè)按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、因地制宜、效益優(yōu)先”的總體原則進(jìn)行。因此數(shù)字化礦山建設(shè)遵循以下設(shè)計(jì)原則：1.業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)先行原則建設(shè)XX煤礦數(shù)字化礦山要以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，結(jié)合實(shí)際，以解決安全生產(chǎn)管理的瓶頸問(wèn)題為切入點(diǎn)，不追求華而不實(shí)。要在統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下進(jìn)行，要充分整合現(xiàn)有信息資源，在保護(hù)投資的前提下，規(guī)范建設(shè)，逐步提升信息化應(yīng)用效益。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的集成，達(dá)到信息共享的目的。2.實(shí)用性原則建設(shè)將以滿足現(xiàn)行需求為基礎(chǔ)，在節(jié)省投資的同時(shí)，充分考慮發(fā)展的需要來(lái)確定系統(tǒng)規(guī)模。在系統(tǒng)功能方面，確保系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性，選擇合適的技術(shù)和產(chǎn)品，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳的性價(jià)比。界面應(yīng)易學(xué)易用，傻瓜式操作。3.先進(jìn)性原則在滿足系統(tǒng)平臺(tái)整體性的前提下，其整體技術(shù)水平處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，在5至10年內(nèi)不落后或不被淘汰。先進(jìn)性不僅反映對(duì)提高礦井安全生產(chǎn)管理與提高企業(yè)生產(chǎn)效率方面，還體現(xiàn)了企業(yè)的管理水平和企業(yè)形象。4.成熟性原則要求整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)具有成熟的功能和技術(shù)，并且有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的成功案例，以保證系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行、使用的穩(wěn)定性和可靠性。如果相當(dāng)部分需要開(kāi)發(fā)研究，系統(tǒng)應(yīng)該能提供網(wǎng)絡(luò)層上的安全手段防止非控制網(wǎng)授權(quán)用戶訪問(wèn)以及操作用相關(guān)設(shè)備必須要符合煤礦安全規(guī)程的要求，達(dá)到本質(zhì)安全或防爆安全要求；通用型網(wǎng)絡(luò)和軟件必須配備完善的安全保密措施，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，必要時(shí)可以犧牲一定的帶寬或速度來(lái)保證安全性。第二章數(shù)字化礦山建設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù)與范圍●《中國(guó)國(guó)內(nèi)電話網(wǎng)No.7信號(hào)方式技術(shù)規(guī)范(暫行規(guī)定)》及補(bǔ)充規(guī)范●國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)●國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)●集團(tuán)煤礦數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)狀報(bào)告●其他國(guó)際、國(guó)家、行業(yè)、企業(yè)的相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)2.從系統(tǒng)建設(shè)的角度(1)煤礦生產(chǎn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：根據(jù)管控一體化思想，結(jié)合工業(yè)自動(dòng)化技XX煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容包括：●礦井綜采面監(jiān)控子系統(tǒng)?！裰髅毫鬟\(yùn)輸集控系統(tǒng)?！窬屡潘詣?dòng)控制系統(tǒng)?！竦V井通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?！竦V井壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。●礦井井下水處理系統(tǒng)?！裆钏?、污水處理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?！袼淳幚硐到y(tǒng)?！皴仩t房監(jiān)控系統(tǒng)?！裰鞲绷⒕嵘龣C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)?！窀绷L(fēng)井絞車監(jiān)控系統(tǒng)?！耠娏ΡO(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)?！裢咚钩榉疟O(jiān)測(cè)系統(tǒng)?！裣疵簭S監(jiān)控系統(tǒng)?！皲摻z繩在線檢測(cè)系統(tǒng)?！穹阑鸸酀{站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?！衿渌酉到y(tǒng)接入。(2)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息系統(tǒng)：基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)所有監(jiān)測(cè)量及其狀態(tài)XX煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)主要內(nèi)容包括：●安全環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)?！窬氯藛T定位管理子系統(tǒng)?！竦V壓在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)?！袼谋O(jiān)測(cè)子系統(tǒng)?！衩簩幼匀?束管)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。(3)煤礦安全和生產(chǎn)技術(shù)綜合管理信息系統(tǒng)：系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)(含2DGIS、WebGIS、三維可視化系統(tǒng))集地測(cè)、生產(chǎn)、煤礦安全和生產(chǎn)技術(shù)綜合管理信息系統(tǒng)是采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、組件技術(shù)及GIS技術(shù)等，建設(shè)礦山統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、輸出、查詢與分析平臺(tái)，構(gòu)建服務(wù)于生產(chǎn)技術(shù)人員的地測(cè)、通風(fēng)、安全、生產(chǎn)技術(shù)、調(diào)度、機(jī)電、運(yùn)輸?shù)葘I(yè)應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)，在公司網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基礎(chǔ)上搭建面向公司管理決策層的WEB服務(wù)決策平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多部門多層次井上下數(shù)據(jù)共享和決策分析，從而進(jìn)一步提高礦山安全生產(chǎn)管理能力、進(jìn)一步提升礦山技術(shù)水平，為安全生產(chǎn)決策提供技術(shù)保障，最終實(shí)現(xiàn)集團(tuán)自下而上的安全生產(chǎn)信息采集，自上而下的安全生產(chǎn)管理調(diào)度指揮，基于信息化和管理現(xiàn)代化的本質(zhì)安全型“數(shù)字化礦山”的建設(shè)。2.3數(shù)字化礦山建設(shè)與集團(tuán)信息化的關(guān)系系統(tǒng)將以集團(tuán)信息化總體要求為指導(dǎo)為大綱，為集團(tuán)信息化建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，完成集團(tuán)數(shù)字化礦山的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和建設(shè)實(shí)施。3.1數(shù)字化礦山系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)字化礦山需要統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、統(tǒng)一的2DGIS和三維管理及組態(tài)平臺(tái)、統(tǒng)一的管理平臺(tái)。數(shù)字化礦山總體構(gòu)架自下而上由六層組成，他們分別是：數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、控制層、管理決策層、表現(xiàn)層。集團(tuán)數(shù)字化礦山的系統(tǒng)架構(gòu)參見(jiàn)圖3-1所示。信息與數(shù)據(jù)展示生產(chǎn)孩術(shù)粽業(yè)管理福性我術(shù)督科教字掃家留峰評(píng)三雎嬰臺(tái)管理系既a度喉建候名續(xù)安全生產(chǎn)控制平臺(tái)分控中心眾千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)傳維窩S人峽風(fēng)統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸統(tǒng)的管理平臺(tái)三管理及組態(tài)軟件軸助面南漸原煤生產(chǎn)分控中心面測(cè)生7川方機(jī)電二下測(cè)私嘻體元數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的二海線通風(fēng)據(jù)化庫(kù)統(tǒng)的褐E圖3-1數(shù)字化礦山總體架構(gòu)從數(shù)字化礦山建設(shè)的基礎(chǔ)層面，需要實(shí)現(xiàn)四個(gè)統(tǒng)一：1.統(tǒng)一的2DGIS、三維管理和組態(tài)軟件平臺(tái)采用統(tǒng)一的GIS、三維可視化或虛擬礦井平臺(tái)；對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，采用統(tǒng)一的除了瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外(目前國(guó)家規(guī)定必須是專網(wǎng)),井上下企業(yè)管理、綜合(1)安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)(2)安全生產(chǎn)執(zhí)行控制平臺(tái)按專業(yè)面向使用部門對(duì)相關(guān)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。3.1.2數(shù)字化礦山的六層架構(gòu)1.數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行層本層主要設(shè)備既是數(shù)據(jù)的采集者，也是決策執(zhí)行信息的執(zhí)行者，他包括三個(gè)層次的內(nèi)容：(1)安全生產(chǎn)井上下動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)在線信息的采集。這里主要包括生產(chǎn)環(huán)境在線檢測(cè)系統(tǒng)(如水、火、瓦斯、頂板、人員定位等)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(如綜采工作面控制系統(tǒng)、膠帶機(jī)集控系統(tǒng)等)、其他生產(chǎn)指揮信息采集系統(tǒng)(井下工業(yè)電視系統(tǒng)等)。(2)生產(chǎn)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)的采集。這里主要包括非實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如鉆孔、地震、機(jī)電設(shè)備、通風(fēng)阻力測(cè)定成果等等；運(yùn)營(yíng)管理的數(shù)據(jù)，如財(cái)務(wù)管理、運(yùn)銷管理、人力資源管理等。(3)執(zhí)行控制層或管理決策層信息。通過(guò)管理決策層的分析、處理，其結(jié)果通過(guò)控制層、傳輸層達(dá)到執(zhí)行層，完成對(duì)設(shè)備的控制、礦體的空間形態(tài)和屬性的動(dòng)態(tài)修正。2.數(shù)據(jù)傳輸層由工業(yè)以太網(wǎng)和企業(yè)管理網(wǎng)構(gòu)成；是一個(gè)由有線和無(wú)線組成的全覆蓋網(wǎng)絡(luò)。3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層構(gòu)建包括從數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、反饋、發(fā)布全過(guò)程的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和元數(shù)據(jù)庫(kù)；構(gòu)建數(shù)字化礦山編碼體系和標(biāo)準(zhǔn)；完成安全生產(chǎn)分析和決策支持的知識(shí)庫(kù)和模型庫(kù)(如“水、火、瓦斯、頂板”決策支持模型庫(kù))的組織和管理；完成在線檢測(cè)、綜合自動(dòng)化、生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)信息的存儲(chǔ)和管理。為此，需要建立礦用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心、礦用空間數(shù)據(jù)中心、礦用管理數(shù)據(jù)中心。4.系統(tǒng)控制層包括對(duì)設(shè)備、礦體等的控制或動(dòng)態(tài)修正。下面對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行闡述。(1)原煤生產(chǎn)分控中心。實(shí)現(xiàn)對(duì)原煤系統(tǒng)，包括采掘工作面系統(tǒng)、井底配倉(cāng)、綜采運(yùn)輸順槽、采區(qū)大巷運(yùn)輸、一水平東翼運(yùn)輸膠帶、主斜井皮帶等系列原煤生產(chǎn)流程相關(guān)的子系統(tǒng)集中遠(yuǎn)程控制；可獨(dú)立設(shè)置控制室。(2)電力系統(tǒng)分控中心。實(shí)現(xiàn)對(duì)地面變電所、副井變電所，井下中央變電所、采區(qū)變電所等礦井動(dòng)力相關(guān)的系統(tǒng)集中遠(yuǎn)程控制；獨(dú)立設(shè)置控制室。(3)機(jī)電分控中心。實(shí)現(xiàn)對(duì)井下主排水、礦井水處理、生活污水處理等與水處理有關(guān)的系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、熱交換站控制系統(tǒng)、副井提升監(jiān)控系統(tǒng)等與機(jī)電有關(guān)的各類控制系統(tǒng)，可獨(dú)立設(shè)置控制室。(4)通風(fēng)分控中心。實(shí)現(xiàn)對(duì)主扇通風(fēng)控制系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、頂板壓力安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦燈房信息管理系統(tǒng)等與通風(fēng)管理相關(guān)的系統(tǒng)集中控制和監(jiān)測(cè)，除安全監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)程要求必須有獨(dú)立監(jiān)控室外，其他集控可在調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制和監(jiān)測(cè)。(5)輔助監(jiān)測(cè)中心。實(shí)現(xiàn)對(duì)架空人車監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)量稱重系統(tǒng)、井下車輛監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、機(jī)房門禁系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)等各類輔助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的集中監(jiān)測(cè)和控制。(6)地測(cè)動(dòng)態(tài)修正。執(zhí)行對(duì)采掘工程平面圖或三維圖形的動(dòng)態(tài)更新操作；根據(jù)最新的掘進(jìn)、回采、物探、補(bǔ)探等信息，執(zhí)行對(duì)三維高精度透明化地質(zhì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正的操作。5.管理決策層包括四部分內(nèi)容，即運(yùn)營(yíng)管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)技術(shù)綜合管理系統(tǒng)、三維綜合管理系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)。(1)運(yùn)營(yíng)管理信息系統(tǒng)?；谄髽I(yè)管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)、供、銷、人、財(cái)、物等辦公自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化管理。(2)生產(chǎn)技術(shù)綜合管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)“采、掘、機(jī)、運(yùn)、通”整個(gè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程中地質(zhì)、測(cè)量、水文、儲(chǔ)量、“一通三防”、采礦輔助設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等的完全信息化、網(wǎng)絡(luò)化管理。(3)三維綜合管理系統(tǒng)?；谌SGIS或三維可視化系統(tǒng)或虛擬礦井平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦山主要管控過(guò)程的可視化展示、分析和操作。(4)安全管理和決策支持系統(tǒng)?；谠诰€檢測(cè)系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)和模型庫(kù)等，完成對(duì)危險(xiǎn)源(水、火、瓦斯、頂板等)、作業(yè)環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、設(shè)備故障等的動(dòng)態(tài)分析和預(yù)測(cè)。6.表現(xiàn)層通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、固定或移動(dòng)設(shè)備對(duì)煤礦多媒體信息進(jìn)行發(fā)布和展示。XX煤礦數(shù)字化礦山系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，不僅涉及先進(jìn)的地理信息系能實(shí)現(xiàn)XX煤礦的現(xiàn)代化建設(shè)，并為集團(tuán)打造一個(gè)高科技的示范礦井，為全集團(tuán)著時(shí)間推移，確定性信息不斷加入使得空間對(duì)象由灰色狀態(tài)不斷向白色狀態(tài)轉(zhuǎn)目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的地理信息系統(tǒng)都可劃分為白色或者是接近白色的地理信要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。本文針對(duì)GGIS理論和技術(shù)中存在的概念、特點(diǎn)和研究體系根據(jù)對(duì)獲取空間研究對(duì)象信息的多少，我們可以把相應(yīng)的GIS分為三圖3-2與GIS分類有關(guān)的示意圖者是半透明的，通過(guò)邊界可以得到部分內(nèi)部信息(圖3-2(b));也可以認(rèn)為在邊界上有窗口存在，通過(guò)這些窗口可以獲取邊界內(nèi)局部范圍內(nèi)的所有信息(圖有信息(圖3-2(d))。件下的地形控制測(cè)量等),但這些信息量已滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。近年來(lái)，相關(guān)學(xué)者提出了多維動(dòng)態(tài)GIS的概念并作了大量的研究，取得了豐理信息系統(tǒng)的理論和技術(shù)方法。由于礦山地質(zhì)體或礦體(如煤層)數(shù)據(jù)具有如下幾方面的特點(diǎn)，因而，傳統(tǒng)GIS難以在地質(zhì)和煤礦開(kāi)采領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用推廣：(1)除非發(fā)生大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或其它地質(zhì)事件，我們可以認(rèn)為在對(duì)礦體勘測(cè)和開(kāi)采這個(gè)有限的時(shí)間段內(nèi)其空間形態(tài)等參數(shù)是不會(huì)發(fā)生變化的。但由于在不同的時(shí)間段控制地質(zhì)體的測(cè)量或真實(shí)數(shù)據(jù)有多寡之分，所以，人們對(duì)地質(zhì)體形態(tài)等參數(shù)精確度的認(rèn)知是不斷變化的。(2)鉆孔、野外地質(zhì)調(diào)查、地面采礦工程、井下的掘進(jìn)巷道和回采工作面是獲取地質(zhì)體控制數(shù)據(jù)的主要手段。所以，在某一時(shí)刻，通過(guò)這些有限工程獲取的數(shù)據(jù)反映出的地質(zhì)體并不能反映三維空間中的真實(shí)地質(zhì)體，而只是一種近似的(3)隨著地質(zhì)或采礦工作的不斷深入，與地質(zhì)體有關(guān)的控制數(shù)據(jù)(如鉆孔或物探數(shù)據(jù))不斷增加，即對(duì)地質(zhì)體的控制越來(lái)越精確，對(duì)地質(zhì)體的表達(dá)和管理伴隨著一個(gè)由灰變白的過(guò)程。(4)在任一時(shí)刻，只有對(duì)諸如鉆孔、掘進(jìn)巷道等新老數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析和研究，才能得到階段性的分析結(jié)果，并動(dòng)態(tài)地修改相關(guān)全，圖形內(nèi)容和分析結(jié)果或多或少具有推斷和假設(shè)的成分，甚至部分內(nèi)容是錯(cuò)誤的。這就需要進(jìn)一步的施工、調(diào)查和測(cè)量，以獲取更多的控制數(shù)據(jù)。(5)只有完全揭露地質(zhì)體(如露天開(kāi)采中剝離蓋層，地下開(kāi)采中的完全回采),人們才能獲取地質(zhì)體的所有真實(shí)數(shù)據(jù)，此時(shí)，相應(yīng)的GIS才是一個(gè)白色的根據(jù)礦山地測(cè)數(shù)據(jù)的上述特點(diǎn)，我們認(rèn)為應(yīng)用于地表以下的空間管理信息系統(tǒng)是一個(gè)灰色的系統(tǒng)，即為灰色地理信息系統(tǒng)(GreyGeographicalInformationSystem簡(jiǎn)稱GGIS)。GGIS處理的部分空間對(duì)象在三維空間中客觀存在，但因探測(cè)手段的限制，無(wú)法一次性得到滿足應(yīng)用要求或控制該空間對(duì)象的所有實(shí)際數(shù)他們所處理的所有空間對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化主要是指同一空間對(duì)象形態(tài)等參數(shù)的變或表現(xiàn)形式的變化，如圖3-3(a)中隨著勘探工作的深入其煤層圖形發(fā)生了變化，或圖3-3(b)中完全是由于人認(rèn)知的變化產(chǎn)生的煤層圖形發(fā)生的變化。當(dāng) 圖3-3煤層變化示意圖3.2.3灰色地理信息系統(tǒng)的定義及特征灰色地理信息系統(tǒng)的定義：指現(xiàn)實(shí)世界中相關(guān)控制數(shù)據(jù)已知或滿足應(yīng)用需求，以及那些真實(shí)存在而且其空間形態(tài)等參數(shù)不會(huì)發(fā)生變化，但由于控制數(shù)據(jù)或認(rèn)知的缺陷造成并不完全已知的各類空間實(shí)體的空間數(shù)據(jù)以及描述這些空間數(shù)顯示、動(dòng)態(tài)修正、綜合分析和應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。GGIS數(shù)據(jù)處理的前提是在某一認(rèn)知狀態(tài)下控制部分空間對(duì)象的數(shù)據(jù)的精確度存在問(wèn)題，它的最大特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)處理過(guò)程具有“去偽存真”的功能，不僅點(diǎn)、線、面、體之間在不同認(rèn)知狀態(tài)具有內(nèi)在的聯(lián)系，而且隨著數(shù)據(jù)的增加或認(rèn)知狀態(tài)的變化，相關(guān)空間實(shí)體對(duì)象的表現(xiàn)形式，如圖形將更加精確，它們與真實(shí)地質(zhì)數(shù)據(jù)和其它特征數(shù)據(jù)之間具有自適應(yīng)的特征。所以，灰色地理信息系統(tǒng)帶有一般控制系統(tǒng)自適應(yīng)和動(dòng)態(tài)修正的特征(見(jiàn)圖3-4),這也是灰色地理信息系統(tǒng)與白色或傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)最大的區(qū)別。圖3-4GGIS自適應(yīng)功能示意圖GGIS的部分空間對(duì)象具有以下兩個(gè)重要特征：(1)具有“少信息”所產(chǎn)生的灰色不確定性。在實(shí)際工作中，往往只能獲取局部精確數(shù)據(jù)，難以采集足夠的樣本數(shù)據(jù)以解決許多不確定性問(wèn)題?！吧傩畔ⅰ睂?duì)研究對(duì)象進(jìn)行近似和模擬，強(qiáng)調(diào)模擬和推斷是否準(zhǔn)確。這與傳統(tǒng)GIS對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)不確定性的研究是完全不同的。(2)系統(tǒng)能夠根據(jù)最新的真實(shí)或已知數(shù)據(jù)自適應(yīng)地動(dòng)態(tài)修改已有的模型和圖形，使之盡可能反映地質(zhì)體在空間的真實(shí)狀態(tài)；新數(shù)據(jù)的不斷加入，使得整個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程是一個(gè)由灰變白的過(guò)程。從以上內(nèi)容可以看出，灰色地理信息系統(tǒng)需要專門的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)算法，以描述并處理灰色空間對(duì)象隨著時(shí)間和數(shù)據(jù)的增加由灰到白的動(dòng)態(tài)變灰色地理信息系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：(1)控制空間實(shí)體的數(shù)據(jù)是不完全的，它們只是控制空間實(shí)體所有數(shù)據(jù)的一部分，無(wú)法精確描述空間實(shí)體的真實(shí)狀態(tài)。(2)在獲取空間實(shí)體數(shù)據(jù)的任一時(shí)刻，真實(shí)的空間數(shù)據(jù)及其屬性為新老原始數(shù)據(jù)的并集。(3)在任一時(shí)刻，部分圖形實(shí)體(點(diǎn)、線、面、體)的數(shù)據(jù)是推斷的，并非實(shí)際控制數(shù)據(jù)，故這些數(shù)據(jù)完全可能是錯(cuò)誤的。(4)系統(tǒng)能夠根據(jù)最新的數(shù)據(jù)自適應(yīng)地動(dòng)態(tài)修改已有的模型和圖形，使之盡可能反映地質(zhì)體在空間的真實(shí)狀態(tài)。(5)隨著空間數(shù)據(jù)的增多，系統(tǒng)所表達(dá)的空間實(shí)體將更加精確，即空間實(shí)體的狀態(tài)(包括形態(tài)等參數(shù))將更加接近于它在自然界中的真實(shí)狀態(tài)。從嚴(yán)格意義上講，灰是絕對(duì)的，白是相對(duì)的，GGIS的概念涵蓋了白色或近白色的GIS系統(tǒng)的概念?；疑乩硇畔⒌臉?gòu)建和應(yīng)用過(guò)程，就是一個(gè)去偽存真的過(guò)程?；疑乩硇畔⑾到y(tǒng)就是智能地理信息系統(tǒng)。GeographicInformationSystem簡(jiǎn)稱2D-GGIS)、三維灰色地理信息系統(tǒng) 內(nèi)在區(qū)別，相應(yīng)地提出了全要素的結(jié)構(gòu)化不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)或直三棱柱體 構(gòu)建礦井三維空間模型的原因主要有如下幾點(diǎn)：(1)它們能夠精確地(相對(duì)的)表達(dá)煤礦空間實(shí)體中普遍存在的諸如斷層，特別是逆斷層等突變信息，如圖3-5(a)、圖3-5(b)。(2)能夠表達(dá)背斜、向斜軸線，儲(chǔ)量塊段邊界等特征線，見(jiàn)圖3-5(c)。1.一個(gè)規(guī)定只是頂?shù)讓用娌黄叫卸选Ｒ簿褪钦f(shuō)，ARTP穿過(guò)所有地層時(shí)與地層面的三角形在水平面的投影是完全重合的，見(jiàn)圖3-2.兩個(gè)概念(1)全要素的含義如下：三頂點(diǎn)及其編號(hào)、三邊及其相鄰三角形的編區(qū)域)與系統(tǒng)中點(diǎn)、線、面狀目標(biāo)間的關(guān)系標(biāo)識(shí)。見(jiàn)圖3-6(b)。對(duì)于ARTPN:記錄似直三棱柱三側(cè)面相鄰似直三棱柱的編號(hào)，似直三棱柱(2)結(jié)構(gòu)化有兩個(gè)方面的含義：似直三棱柱個(gè)體間的相關(guān)關(guān)系；規(guī)定記錄順序，以隱含點(diǎn)、邊、三角形、似直三棱柱個(gè)體間的關(guān)系，達(dá)到節(jié)省存儲(chǔ)空間的目的。圖3-7給出了全要素的結(jié)構(gòu)化TIN與2D-GGIS一體化的數(shù)據(jù)模型。從圖3-6中可以看出，模型將空間數(shù)據(jù)類型抽象為點(diǎn)狀目標(biāo)、線狀目標(biāo)、面狀目標(biāo)，這三類圖形目標(biāo)又通過(guò)特殊點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)，一般線段，弧以及多邊形加以表達(dá)。值得注意的是，為了表達(dá)鉆孔、礦井實(shí)測(cè)點(diǎn)等地層實(shí)際控制點(diǎn)，這里增加了一原始數(shù)據(jù)類型“特殊點(diǎn)”。“特殊點(diǎn)”不僅有空間幾何位置息。另外，“特殊點(diǎn)”也可以表達(dá)那些完全孤立的點(diǎn)，如注記分隔線的端點(diǎn)?！耙话憔€段”指那些無(wú)需建立拓?fù)潢P(guān)系的線狀圖形目標(biāo)，如勘探線、注記間的分隔線等。巨狀目標(biāo)巨狀目標(biāo)紡狀目標(biāo)面狀目標(biāo)起點(diǎn)特殊巨不若邊相鄰姚點(diǎn)圖3-7TIN與2D-GGIS一體化的數(shù)據(jù)模型不規(guī)則三角網(wǎng)與2D-GGIS之間存在著部分或包含的關(guān)系，實(shí)際上也是通過(guò)這種關(guān)系實(shí)現(xiàn)一體化的。由于TIN是以2D-GGIS系統(tǒng)的矢量圖形為基礎(chǔ)生成的。所以，單個(gè)三角形頂點(diǎn)、邊、三角形本身包含的空間區(qū)域可能是2D-GGIS系統(tǒng)和2D-GGIS的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)修改關(guān)系礎(chǔ)上將形成2D-GGIS的新的點(diǎn)狀、線狀、面狀圖形目標(biāo)，這樣，就將達(dá)到系統(tǒng)據(jù)模型和結(jié)構(gòu)，即基于八叉樹(shù)和四面體(TEN)的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。采用八ARTPN與3D-GGIS一體化的思想表明的是一種單一模型和結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的ARTP是如圖3-8(a)所示的相對(duì)規(guī)則的似直三棱柱，而且整個(gè)研究區(qū)域是由這些緊密相鄰的似直三棱柱組成的無(wú)縫的結(jié)合體(見(jiàn)圖2-7)。在圖2-7中，地層1高。顯然，似直三棱柱的引入，使得3D-GGIS具有如下優(yōu)點(diǎn)：圖3-8無(wú)縫的ARTPN結(jié)合示意圖(1)繼承了TIN與2D-GGIS系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)修改和自適應(yīng)功能。(2)可以充分發(fā)揮ARTPN的空間分析和計(jì)算功能。(3)可以精確地表達(dá)任意復(fù)雜程度的空間實(shí)體。一般線段x,y,z起點(diǎn)終點(diǎn)部分部分相鄰三角形邊重新生成相鄰三棱柱具有空間順序的三角形序列左邊三角形頂點(diǎn)追加或修改多邊形三棱柱等于右體邊結(jié)弧點(diǎn)GGIS是技術(shù)系統(tǒng)，是研究者用來(lái)分析和解決實(shí)際地學(xué)問(wèn)題的工具。與傳統(tǒng)應(yīng)用中逐漸發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，強(qiáng)調(diào)面向領(lǐng)域的專業(yè)功能，在某如圖3-10所示?？臻g關(guān)系圖形繪制地質(zhì)變量的專業(yè)空間分析空間關(guān)系圖形繪制三維技術(shù)數(shù)據(jù)輸入原始數(shù)據(jù)自動(dòng)圖3-10灰色地理信息系統(tǒng)的功能特點(diǎn)示意圖行預(yù)處理，再數(shù)字化到GIS中；或者將已經(jīng)編輯好的數(shù)字化圖形如CAD制峒室，自動(dòng)生成圖框。剖面圖繪制工作能夠很快完成。參見(jiàn)圖3-11。圖3-11勘探線剖面圖的自動(dòng)生成灰色空間數(shù)據(jù)具有空間拓?fù)湫浴Ｍ負(fù)潢P(guān)系層次多、規(guī)律性差、關(guān)系復(fù)雜。GGIS在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，能夠做到點(diǎn)、線、面拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)生成。例如三維生成拓?fù)潢P(guān)系以區(qū)別在交叉點(diǎn)處是否相交。圖3-12給出了系統(tǒng)建立的巷道立體與傳統(tǒng)GIS相比GGIS很多專業(yè)分析功能，這些功能是根據(jù)專業(yè)需求，針對(duì)數(shù)據(jù)的分析和操作。主要有以下三點(diǎn)：(2)自動(dòng)建立TIN和層狀地質(zhì)體三維模型。與其他GIS相比，GGIS提供了能夠表達(dá)地形特征點(diǎn)等。GGIS自動(dòng)生成TIN,不僅能夠表達(dá)地質(zhì)特征點(diǎn)和線(如背向斜軸，儲(chǔ)量塊段邊界、區(qū)域邊界等),最重要的是夠處理地質(zhì)變量的突變信息(如斷層，特別是逆斷層),能夠方便地進(jìn)行地質(zhì)變量的分析和計(jì)算。GGIS還(3)儲(chǔ)量計(jì)算和資源評(píng)價(jià)GGIS能夠根據(jù)三維地質(zhì)模型自動(dòng)計(jì)算礦體體積和儲(chǔ)量。為了研究對(duì)當(dāng)前礦應(yīng)用都有不足之處。二維與三維的結(jié)合能夠發(fā)揮兩者的長(zhǎng)處。在3DGGIS中強(qiáng)調(diào)回2DGGIS中，在2DGGIS輸出滿足工程應(yīng)用的實(shí)際要求、輸出符合規(guī)范的圖形與傳統(tǒng)GIS不同的是，GGIS的數(shù)據(jù)從發(fā)展趨勢(shì)上看，GGIS作為研究灰色空間數(shù)據(jù)的專業(yè)(1)研究對(duì)象帶有灰色特征信息，即信息部分已知部分未知。(2)研究對(duì)象是小樣本數(shù)據(jù)。(3)研究方法強(qiáng)調(diào)信息優(yōu)化，新信息不斷加入使得研究對(duì)象越來(lái)越清晰。高精度透明化三維動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型的構(gòu)建包括三個(gè)方面的內(nèi)(1)通過(guò)物探技術(shù)得到的高分辨率數(shù)據(jù)。(2)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理和推斷，建立由較小或很小基本地質(zhì)單元組成的，(3)根據(jù)最新獲取的生產(chǎn)數(shù)據(jù)快速對(duì)已有模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，以反映地質(zhì)解決TIN和ARTPN的自動(dòng)生成。自動(dòng)生成TIN是構(gòu)造ARTPN的基礎(chǔ)。本節(jié)敘述的正負(fù)區(qū)判別模型將為TIN以Delaunay剖分準(zhǔn)則為基礎(chǔ)的現(xiàn)有三角剖分算法不適合構(gòu)建復(fù)雜地質(zhì)體單，邊界形狀較為規(guī)則(以凸形為主)。撲關(guān)系，再利用與制圖原始邊界有關(guān)的正負(fù)區(qū)判別準(zhǔn)則，就可以徹底地解決復(fù)雜地質(zhì)體TIN建立過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題。這就是我們提出的基于制圖邊界拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的正負(fù)區(qū)判別剖分模型。圖3-13代表了建立礦山TIN時(shí)可能遇到的所有情況，其中包括正斷層(F9)、逆斷層(F8)、正斷層與正斷層的切割(F5與F6),正斷層與逆斷層的切割(F1與F2),逆斷層與逆斷層切割(F3與F4),沖刷帶，風(fēng)氧化帶以及不同封閉塊段之間的緊密相鄰和松散相鄰。圖3-13復(fù)雜地質(zhì)體邊界形態(tài)示意圖ARTPN的自動(dòng)生成算法以自動(dòng)生成TIN模型的算法為基礎(chǔ)，結(jié)合下面介紹的兩條主要準(zhǔn)則，就可以構(gòu)造出ARTPN。假設(shè)研究區(qū)域地質(zhì)實(shí)體的層面數(shù)(包括地層面、斷層面等)為mm,任一層面STRA(i)(ii=1,2,…,mm)的實(shí)際數(shù)據(jù)控制點(diǎn)數(shù)為NN(ii),那么,參與任一地層TIN自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為所有地質(zhì)實(shí)體實(shí)際控制點(diǎn)數(shù)的并集，即，聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)則2:對(duì)于任一地質(zhì)實(shí)體層面STRA(i)(ii=1,2,只是那些位于地質(zhì)體邊界內(nèi)(包括邊界)的TOTAL中的數(shù)據(jù)點(diǎn)。以圖3-14說(shuō)明即為：斷層面HIJK位于地層1、2之間，參與聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)只標(biāo)高進(jìn)行處理(包括對(duì)已知點(diǎn)的賦值和未知點(diǎn)的插值),就可以生成具有三維空如果空間變量(如瓦斯含量、煤質(zhì)等)在兩個(gè)地層面之間發(fā)生變化，即一個(gè)在ARTP體元內(nèi)部變化的方法有兩種：圖3-14ARTPN的自動(dòng)生成算法示意圖21、變量只在z軸方向發(fā)生變化(如圖3-15(a)所示),對(duì)于這種情況，相關(guān)的處理方法為：(1)計(jì)算ARTP在z軸方向的長(zhǎng)度h。(2)根據(jù)變量的變化情況和h值，在z軸方向?qū)RTP體元進(jìn)行等分，等分面平行于x軸和V軸組成的平面。(3)繼續(xù)以上的步驟，直至兩個(gè)等分面之間空間對(duì)象的屬性值均一或滿足2、變量在空間的變化無(wú)規(guī)律(圖3-15(b)),對(duì)于這種情況，相關(guān)的處理方法為：(1)在z軸方向上對(duì)ARTP進(jìn)行等分(方法與圖3-15(a)相同)。(2)計(jì)算ARTP頂?shù)兹切稳叺闹悬c(diǎn)，連接三中點(diǎn)形成新的三角形，頂?shù)仔氯切稳呄噙B形成新的ARTP,此時(shí)，一個(gè)三角形變?yōu)樗膫€(gè)三角形，一個(gè)ARTP變成多個(gè)ARTP。(3)利用上面介紹的算法繼續(xù)對(duì)ARTP進(jìn)行細(xì)分，直至經(jīng)縱橫分割形成的斜梯形等(圖3-16)。巷道中心線是巷道底板的軸線。應(yīng)該在ARTP體元剖分的過(guò)程中，將地層和巷點(diǎn)的坐標(biāo)X、坐標(biāo)Y、巷高、左幫、右?guī)?、斷面形態(tài)、方位和仰俯角等。但在實(shí)際工作中，這些參數(shù)數(shù)據(jù)并不是全部都需要直接獲取(例如，坐標(biāo)X、坐標(biāo)Y除起算點(diǎn)輸入外其余均為計(jì)算所得),而是可以通過(guò)基本的導(dǎo)線測(cè)量等手段在井下圖3-16主要巷道斷面形態(tài)示意圖圖3-17局部巷道的形態(tài)控制點(diǎn)實(shí)體，我們只需要根據(jù)ARTP的拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)其邊界即可。地層模型是地質(zhì)體三維可視化、煤礦企業(yè)利用GIS技術(shù)進(jìn)行安全管理的基有如下特點(diǎn)：(1)現(xiàn)有的地質(zhì)模型大多基于鉆孔或煤層底板等高線圖生成，等高線間距較大，因此建立的基本單元(如三角形)的尺度大，精細(xì)程度差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)相關(guān)(2)巷道數(shù)據(jù)和煤層底板數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)變化的。隨著開(kāi)采的進(jìn)行，巷道和回(3)對(duì)煤層底板等高線的修改都是局部的，但計(jì)算機(jī)自動(dòng)追蹤和生成煤層底板等高線是基于整個(gè)地質(zhì)模型的。如果地質(zhì)模型的基本單元(本項(xiàng)目是指三角形面片)尺寸過(guò)大，即模型不是十分精細(xì)，那么自遠(yuǎn)或很遠(yuǎn)的等高線就可能偏離生成地質(zhì)模型之前的等高線位置，如圖3-18(a)和圖3-18(b)所示，這顯然是不合適的。因?yàn)樯傻刭|(zhì)模型之前的等高線是通過(guò)地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員確認(rèn)的，儲(chǔ)量塊段邊界等界線與它密切相關(guān)，如果它們經(jīng)過(guò)模型動(dòng)態(tài)編輯后，重新自動(dòng)追蹤等值線后，位置發(fā)生變化，那么儲(chǔ)量值等參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，這對(duì)日常生產(chǎn)的管理是十分不利的。(a)原始底板等高線圖(b)修改后重新追蹤生成的底板等高線圖圖3-18動(dòng)態(tài)編輯后重新追蹤等值線發(fā)生整體變化如果建立高精度的地層模型，使基本單元的幾何尺寸較小或很小，那么等值線追蹤出的數(shù)據(jù)序列點(diǎn)間距就很小，曲線光滑后就可以保證使用精度；同時(shí)研究模型動(dòng)態(tài)編輯和局部更新的功能，保證局部更改和平面圖更新不會(huì)使未被修改影響到的區(qū)域的等值線被改變。所以，建立這樣的精細(xì)地層模型是非常必要的。根據(jù)上面介紹的煤礦地質(zhì)體建模方法，我們選用TIN模型作為建立地質(zhì)模型的基礎(chǔ)。因此，我們研究了如何建立高精度精TIN模型，并提出了三個(gè)方法，即等高線加密后建立地層TIN模型；對(duì)原地層TIN模型進(jìn)行局部或整體細(xì)分后重構(gòu)地層TIN模型；已知數(shù)據(jù)點(diǎn)加入原地層TIN模型后重構(gòu)地層TIN模型。另外，對(duì)高精度地層模型的研究還包括三維精細(xì)地層模型動(dòng)態(tài)編輯和平面等值線圖聯(lián)動(dòng)局部更新的關(guān)鍵技術(shù)。其技術(shù)路線如圖3-19所示。-否—-否—是否達(dá)到精型—否—?jiǎng)討B(tài)編輯數(shù)據(jù)等細(xì)程度過(guò)渡TIN模型細(xì)程度圖3-19建立精細(xì)地層模型技術(shù)路線較大，如25米，這樣建立起來(lái)的模型比較粗糙。如果能得到間距更小的煤層地層底板等高線并生成地層模型的方法。該方法步驟如下：(1)首先打開(kāi)某一煤層底板等高線圖(如圖3-20所示),當(dāng)前等值線間距為25米。根據(jù)該等高線圖，生成過(guò)渡三角網(wǎng)模型(如圖3-21所示)。(2)根據(jù)生成的過(guò)渡三角網(wǎng)模型，使用算法生成間距更小的等值線，如5米，將等值線加密為間距5米(如圖3-22所示)。(3)重復(fù)執(zhí)行步驟1中生成三角網(wǎng)操作，即可生成相對(duì)精密的三維地層模型數(shù)據(jù)(如圖3-23所示)。圖3-20間距25米煤層底板等高線圖圖3-21間距25米煤層底板等高線圖三角網(wǎng)生成同同吐s圖3-22間距5米煤層底板等高線圖圖3-23間距5米煤層底板等高線圖三角網(wǎng)生成由于三角形的頂點(diǎn)大多屬于原始數(shù)據(jù)點(diǎn)或等值線特征點(diǎn)(如拐點(diǎn)),所以對(duì)于據(jù)點(diǎn)相連，就可以形成新的三角形，常用的細(xì)分方法見(jiàn)圖理，因此會(huì)影響細(xì)分效率；而圖3-24(d)所示的方法雖然在三角形的各條邊上沒(méi)有增加新的結(jié)點(diǎn)不會(huì)影響其鄰邊的三角形，但是新生成的三角形都是鈍角三角圖3-24三角形加密示意圖在新的TIN模型中，細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)的特征值是未知的，需要進(jìn)行插值處理。空間插值方法可以分為整體插值和局部插值方法兩類。整體插值方法用研究區(qū)所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)特征擬合；局部插值方法是僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)估計(jì)未知點(diǎn)的值。整體插值方法通常不直接用于空間插值，而是用來(lái)檢測(cè)不同于總趨勢(shì)的最大偏離部分，在去除了宏觀地物特征后，可用剩余殘差來(lái)進(jìn)行局部插值。由于整體插值方法將短尺度的、局部的變化看作隨機(jī)的和非結(jié)構(gòu)的噪聲，從而丟失了這一部分信息。局部插值方法恰好能彌補(bǔ)整體插值方法的缺陷，可用于局部異常值，而且不受插值表面上其它點(diǎn)的內(nèi)插值影響。因此，我們采用局部插值法對(duì)細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)特征值插值。加入新數(shù)據(jù)局部重構(gòu)地層模型隨著對(duì)地質(zhì)體認(rèn)識(shí)的不斷深入，控制地質(zhì)體的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，地質(zhì)體的形態(tài)和相關(guān)變量將發(fā)生或多或少的變化，諸如斷層等構(gòu)造的位置、延伸方向等，這就需要對(duì)TIN進(jìn)行動(dòng)態(tài)編輯，包括對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)體的修改，即增加、刪除、平移，和對(duì)線實(shí)體的編輯，這實(shí)際上是向模型里加入了新數(shù)據(jù)。模型中的一些要素被編輯以后，必然會(huì)影響到其附近的要素，但是從全局上來(lái)看，有沒(méi)有必要對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行重構(gòu)，因此還要處理這些修改對(duì)三角網(wǎng)局部造成的影響。我們研究了三角網(wǎng)的局部動(dòng)態(tài)編輯方法。三角網(wǎng)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)體修改方式包括：(1)插入新點(diǎn)，采用Watson的空外接圓算法實(shí)現(xiàn)，或?qū)⑿曼c(diǎn)所在三角形(2)刪除節(jié)點(diǎn)，如圖3-25,將以刪除節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形形成一個(gè)簡(jiǎn)單多取以刪除點(diǎn)P為頂點(diǎn)的所有三角形集合T={T1,T2,…,Tm},并獲取頂點(diǎn)集DV={V1,V2,,…;Vm};②使用三角網(wǎng)生成算法對(duì)DV進(jìn)行三角網(wǎng)剖分。圖3-25刪除節(jié)點(diǎn)(3)平移結(jié)點(diǎn)，在TIN中平移一點(diǎn)，可轉(zhuǎn)換為點(diǎn)的刪除與插入操作。(4)根據(jù)相鄰層TIN的變化調(diào)整當(dāng)前層的TIN模型。這一點(diǎn)主要是針對(duì)層為穩(wěn)定的。所以，可以利用相鄰層形態(tài)的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)前層的形態(tài)。在圖3-26中，因鉆孔數(shù)據(jù)P1的加入，地層A的形態(tài)發(fā)生變化，而鉆孔又沒(méi)有穿過(guò)地層B,所以B的形態(tài)只有根據(jù)A形態(tài)的變化和層間距加以修改。由于本文采用地層A中加入P1點(diǎn)后，地層B中必然增加一點(diǎn)P2。因P2點(diǎn)的高程值可以通過(guò)層間距推斷出來(lái)，所以，待得到P2點(diǎn)的高程值后，B地層TIN的動(dòng)態(tài)修改問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為同一地質(zhì)體TIN的修改，即與上一點(diǎn)的算法完全相同。圖3-26相鄰地層TIN修改變化示意圖根據(jù)修改點(diǎn)及其周邊的原始數(shù)據(jù)，修改周圍那些并非原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的三角形頂點(diǎn)，采用曲面樣條函數(shù)算法來(lái)對(duì)那些非原始數(shù)據(jù)點(diǎn)重新插值。程如圖3-27所示。動(dòng)態(tài)編輯模型響的對(duì)象集合是否足夠圖3-27模型動(dòng)態(tài)編輯與重構(gòu)流程圖局部更新二維等值線圖當(dāng)?shù)貙幽Ｐ图尤胄聰?shù)據(jù)或者被編輯以后，相應(yīng)的等值線圖也應(yīng)該得到更新，以反映最新的地層信息。對(duì)煤層底板等高線的修改都是局部的，但計(jì)算機(jī)自動(dòng)追蹤和生成煤層底板等高線是基于整個(gè)地質(zhì)模型的。如果地質(zhì)模型的三角形面片尺寸過(guò)大，模型不是十分精細(xì)，那么自動(dòng)追蹤出的離當(dāng)前修正區(qū)域較遠(yuǎn)或很遠(yuǎn)的等高線就可能偏離生成地質(zhì)模型之前的等高線位置，這顯然是不合適的。因?yàn)樯傻刭|(zhì)模型之前的等高線是通過(guò)地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員確認(rèn)的，儲(chǔ)量塊段邊界等界線與它密切相關(guān)，如果它們經(jīng)過(guò)模型動(dòng)態(tài)編輯后，重新自動(dòng)追蹤等值線后，位置發(fā)生變化，那么儲(chǔ)量值等參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，這對(duì)日常生產(chǎn)的管理是十分不利的。在淮南礦業(yè)集團(tuán)掘進(jìn)巷道地測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研究課題中就明確提出要實(shí)現(xiàn)煤層底板等高線圖等地測(cè)圖件的自動(dòng)生成與處理。研究發(fā)現(xiàn)如果TIN模型中的三角形面片足夠小，形成了足夠致密的三角網(wǎng)，那么再自動(dòng)生成等高線時(shí)，當(dāng)前修正的更新區(qū)域的等值線會(huì)發(fā)生變化，但是離該區(qū)域較遠(yuǎn)的等值線將不會(huì)發(fā)生變化，我們稱之為局部更新等值線圖。因此用本文所研究的精細(xì)地層模型生成等值線圖以后，即使對(duì)地層模型在進(jìn)行了修改，重新自動(dòng)追蹤的等值線圖變化是局部的，能夠解決局部更新等值線圖的這個(gè)問(wèn)題，這也是精細(xì)地層模型主要解決的問(wèn)題?；诰?xì)地層模型，我們自動(dòng)生成等值線圖、動(dòng)態(tài)編輯精細(xì)地層模型和編輯后局部更新等值線圖的流程如圖3-28所示，同時(shí)，為了更好地反映局部修改的效果，我們還記錄了更新區(qū)域的邊界。圖3-28基于精細(xì)地層模型局部更新等值線流程圖基于模型的平剖面動(dòng)態(tài)修正在利用計(jì)算機(jī)管理圖紙之前，圖紙的繪制、修改、管理都要手工完成，由于平剖面的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，在修改平面圖后必須修改剖面圖，修改剖面圖后必須修改平面圖，始終滿足平剖一致的原則。這就需要設(shè)計(jì)人員在平、剖面圖之間反復(fù)測(cè)量、修改、協(xié)調(diào)各種地質(zhì)線(如煤層線、斷層線等),工作量十分龐大，且由于手工制圖的誤差導(dǎo)致平剖面圖很難同步修改、保持一致。利用計(jì)算機(jī)取代手工修圖，完全取代是不現(xiàn)實(shí)的，也是不可取的，因?yàn)榈刭|(zhì)條件異常復(fù)雜、情況多變，并且計(jì)算機(jī)修圖以編程判斷為基礎(chǔ)，判斷過(guò)于武斷、沒(méi)有人工經(jīng)驗(yàn)可循，而在實(shí)踐設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員推測(cè)地質(zhì)構(gòu)造的經(jīng)驗(yàn)往往是最關(guān)鍵的。所以，修圖過(guò)程不應(yīng)當(dāng)將人和計(jì)算機(jī)完全決裂開(kāi)來(lái)，而應(yīng)當(dāng)兩者相輔相成，結(jié)合在一起。比如以計(jì)算機(jī)修圖為主、人工決策為輔；或者在計(jì)算機(jī)修圖之后，技術(shù)人員對(duì)修改得不合理、違反常規(guī)的地方加以調(diào)整，并反映到相應(yīng)的平、剖面中。高精度地質(zhì)模型的建立，保證了平、剖面圖之間的同步與一致。由于模型的建立是以平面圖紙為基礎(chǔ)的創(chuàng)建的，而剖面圖通過(guò)對(duì)模型的操作獲取，因?yàn)椋矫鎴D和剖面圖中的對(duì)象能夠比較容易的獲取其分別在平、剖面中的分布，從而可以做到“牽一發(fā)而動(dòng)全身”,實(shí)現(xiàn)平、剖面的同步修改。1、剖面修平面通過(guò)剖面修平面，即將剖面上斷層、煤層等的信息，反饋到相應(yīng)的平面圖上，修改平面圖的斷層、煤層等高線等。剖面在修改過(guò)程中，對(duì)應(yīng)的斷層或煤層信息發(fā)生變化，程序?qū)⒆詣?dòng)觸發(fā)修平面功能，將斷層和煤層的關(guān)鍵點(diǎn)信息傳回對(duì)應(yīng)的平面進(jìn)行相關(guān)操作。在修正平面過(guò)程中，變動(dòng)的關(guān)鍵點(diǎn)將對(duì)周圍一定范圍內(nèi)的原始點(diǎn)產(chǎn)生影響，對(duì)于影響范圍的選擇，本研究采用膨脹算法進(jìn)行搜索。變動(dòng)的關(guān)(1)膨脹算法利用“膨脹算法”進(jìn)行插值計(jì)算的原理為(參見(jiàn)圖3-29):假設(shè)TIN的大部分三角形頂點(diǎn)都具有特征值(如標(biāo)高),那么,對(duì)于某一插值點(diǎn)G(G可以為無(wú)特圖3-29膨脹算法示意圖1在圖3-29中，G點(diǎn)所在三角形為ABC。假設(shè)ABC為搜索數(shù)據(jù)時(shí)的第一層，那么AB、BC、AC三邊的相鄰三角形為AFB、BHC、CDA,它們?yōu)榈诙?。以此個(gè)因素：1)層數(shù)不能太多。否則搜索出的三角形頂點(diǎn)數(shù)過(guò)多，這必將造成曲面擬合的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并可能造成計(jì)算過(guò)程的不穩(wěn)定。對(duì)具有斷層等構(gòu)造的層狀空間對(duì)象而言，如果層數(shù)過(guò)多還可能產(chǎn)生以下致命的缺點(diǎn)：當(dāng)同時(shí)使用了斷層上下盤(pán)的相鄰點(diǎn)，如圖3-30的B、F兩點(diǎn)，其中F點(diǎn)為插值三角形C點(diǎn)時(shí)搜索到第七層時(shí)的三角形頂點(diǎn)，因B、F兩點(diǎn)太近，而且諸如地層底板標(biāo)高等特征值有較大的差異(斷層落差大時(shí)更是如此),所以將造成曲面的畸變，使插值結(jié)果與實(shí)際值相差太大。若為逆斷層時(shí)，還可能導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)的構(gòu)型錯(cuò)誤(因?yàn)槟鏀鄬拥钠矫嫱队坝芯植繀^(qū)域相重，同一個(gè)平面數(shù)據(jù)點(diǎn)可能有兩個(gè)標(biāo)高值),所以插值結(jié)果也是完全錯(cuò)誤的。圖3-30膨脹算法示意圖22)層數(shù)不能太少。如果層數(shù)太少，那么用于曲面擬合的數(shù)據(jù)點(diǎn)也少，此時(shí)插值結(jié)果的精度不高，其結(jié)果是影響等值線等圖形處理的自動(dòng)化程度。對(duì)圖3-31中的插值點(diǎn)G,如果搜索數(shù)據(jù)點(diǎn)的層數(shù)為1(圖3-31(a)),那么搜索出的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為3,擬合后的曲面為平板(假設(shè)三角形三頂點(diǎn)都有特征值),插值結(jié)果與周圍的趨勢(shì)不一致；若搜索層數(shù)為3(圖3-31(b)),其插值結(jié)果反應(yīng)了點(diǎn)D周圍的地層變化趨勢(shì)。GG圖3-31層數(shù)與插值效果示意圖由于對(duì)三角形的搜索順序是以近圈層構(gòu)造的形式由內(nèi)向外的，所以與隨機(jī)搜索相比，可以認(rèn)為當(dāng)前算法搜索出的數(shù)據(jù)點(diǎn)是更加接近于均勻分布。如果搜索的層數(shù)合理，那么擬合的曲面將反應(yīng)出地層的趨勢(shì)，插值結(jié)果不僅精度滿足要求，而且也是合理的。對(duì)層數(shù)的選擇可以通過(guò)等分角度法完成。圖3-32平面等分示意圖等分角度法的本質(zhì)就是以插值點(diǎn)為中心把360度的平面作N等分(圖3-32中N=8),然后在每一等分的平面內(nèi)搜索原始數(shù)據(jù)點(diǎn)。在當(dāng)前算法中，層數(shù)的確定方從插值點(diǎn)所在的三角形開(kāi)始向外擴(kuò)展三角形以搜索原始數(shù)據(jù)點(diǎn)；如果滿足N等分面內(nèi)搜索的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)5,那么當(dāng)前層數(shù)即為合法的層(2)曲面樣條函數(shù)1)插值算法的選擇。對(duì)原始TIN的加密，待通過(guò)膨脹算法得到用于插值的在選擇適合于層狀地學(xué)空間變量插值的數(shù)學(xué)方法時(shí)，最好滿足以下幾個(gè)基本條中，如果插值算法對(duì)數(shù)據(jù)的空間分布位置要求過(guò)高，那么,該算法的實(shí)用性將受已知原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，用于曲面擬合的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)≥3即可。由于本論文中2)曲面樣條函數(shù)原理曲面樣條函數(shù)可看成是無(wú)限大平板純彎曲時(shí)的變形，撓度和作用在該板上的負(fù)載q(x,y)之間的微分方程是：式(3-2)中----待定系數(shù)變化較大時(shí)，要取得小些，反之則取大些。一般情況下，,對(duì)有奇式(3-4)中性，可用對(duì)稱方程組的HOUSEHOLDER變換法求解。3、致密網(wǎng)狀平剖對(duì)應(yīng)層或標(biāo)志層專題圖形，由于線間距比較大(如50米或25米),如果把上下層的此，需開(kāi)發(fā)如下功能：(1)可以縱橫交錯(cuò)切割任意數(shù)量的剖面圖。如圖3-33中的剖面線。(2)在同一屏幕上，可以同時(shí)展示平面圖和剖面圖，而且剖面圖的數(shù)量可以大于1。如圖3-34。(3)實(shí)現(xiàn)平剖對(duì)應(yīng)的可視化操作。圖3-33網(wǎng)格狀預(yù)想剖面的剖面線測(cè)量、通風(fēng)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等數(shù)據(jù)變化管理的煤礦空間信息共享與Web協(xié)作應(yīng)用平信息共享應(yīng)用帶來(lái)便利。如圖3-35所示。系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)在GIS、WebGIS、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持下，統(tǒng)一地理信息據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(SQL)、實(shí)現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用軟件組件式開(kāi)發(fā)，基于礦井生產(chǎn)技術(shù)層、水害處理成果空間信息文件通風(fēng)部門通風(fēng)信息提取空間息空間信息文件圖3-35基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)的生產(chǎn)專業(yè)部門信息共享煤礦危險(xiǎn)源識(shí)別、預(yù)警系統(tǒng)必須統(tǒng)一架構(gòu)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、集成開(kāi)發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件(面向生產(chǎn)技術(shù)層)與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)(面向領(lǐng)導(dǎo)層、決策層、管理層),真正實(shí)現(xiàn)服務(wù)于煤礦安全生產(chǎn)管理。地理信息系統(tǒng)平臺(tái)是核心，統(tǒng)一存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)運(yùn)行的血液，專業(yè)應(yīng)用軟件是其現(xiàn)代化工具，幾個(gè)部分相互銜接，加上與系統(tǒng)運(yùn)行相配套的管理制度與基于工作流的分級(jí)處理反饋管理機(jī)制構(gòu)成了煤礦安全生產(chǎn)管理模型。為此，系統(tǒng)的整體架構(gòu)是瀏覽器/服務(wù)器+客戶端/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，即C/S+B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，基于WebGIS的專業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司、生產(chǎn)礦井等多部門與多管理層面的數(shù)據(jù)共享、交換與安全生產(chǎn)管理。門不同級(jí)別人員的分級(jí)處理(包括信息上報(bào)與信息反饋),一旦出現(xiàn)某一崗位信導(dǎo)審批—礦長(zhǎng)審批(若有需要)一公司主管部門一主管領(lǐng)導(dǎo)；同時(shí)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)如圖3-36所示實(shí)現(xiàn)分級(jí)處理與管理，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)無(wú)反饋現(xiàn)象直接上報(bào)到分級(jí)的責(zé)任人順序定制可以根據(jù)實(shí)際情況配置和修改。見(jiàn)圖3-37。專級(jí)服務(wù)器礦井技術(shù)層圖3-36基于工作流的信息分級(jí)處理反饋管理模型短信騙設(shè)置分鐘.○表示不退檢)F短信設(shè)置相關(guān)負(fù)責(zé)人，按下面次序間隔性次發(fā)送，直接有回復(fù)為止2000-05-12姓名：手機(jī)號(hào)：姓名：手機(jī)號(hào)：勝名：