【正文】 制單元（子系統(tǒng)）將實(shí)時數(shù)據(jù)周期性地寫入指定的文件中，文件的結(jié)構(gòu)符合統(tǒng)一的信息描述，子系統(tǒng)通過 FTP 上傳至管控服務(wù)器設(shè)置好的 FTP服務(wù)器。也采用客戶 /服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。 OPC 接口 OPC（ OLE for Process Control）是被工控領(lǐng)域廣泛遵循的一種標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)范了應(yīng)用程序與現(xiàn)場設(shè)備或數(shù)據(jù)源之間數(shù)據(jù)存取的接口協(xié)議，它是基于微軟的組件技術(shù)（ COM/DCOM）設(shè)計，采用客戶 /服務(wù)器（ C/S）體系結(jié)構(gòu)。 搭建煤礦監(jiān)控數(shù)據(jù)中心 從數(shù)字礦山的角度看，煤礦先后安裝的了綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、皮帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng) （皮帶保護(hù) +PLC控制系統(tǒng)） 、變電所微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、井下水泵自動控制系統(tǒng)、通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)、提升數(shù)字化系統(tǒng)等是礦井生產(chǎn)過程中環(huán)境、設(shè)備、人員狀態(tài)實(shí)時數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng) ，但是這些來自不同廠家的系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)組織方式、存儲格式不一樣，并且這些數(shù)據(jù)客觀上存在一定的關(guān)系，所以需要對這些 數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立一個監(jiān)控數(shù)據(jù)中心，全礦井綜合自動化平臺對各監(jiān)控子系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù) 進(jìn)行了集成，按照統(tǒng)一的格式進(jìn)行了管理，然后制定數(shù)據(jù)發(fā)布機(jī)制，為其他系統(tǒng)共享、挖掘、增值利用這些數(shù)據(jù)建立了通道。因此，數(shù)字礦山基礎(chǔ)信息平臺、 3DGIS可視化支撐平臺和專業(yè)分析軟件包構(gòu)成了數(shù)字礦山基礎(chǔ)信息平臺的主要核心內(nèi)容，基本搭建成數(shù)字礦山的基礎(chǔ)應(yīng)用框架，基于該框架可以開發(fā)各類應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，所以數(shù)字礦山建設(shè)必須構(gòu)建數(shù)字礦山基礎(chǔ)信息平臺。該平臺負(fù)責(zé)礦井基礎(chǔ)信息的存儲、組織管理以及專業(yè)表現(xiàn)算法封裝。 基于 3DGIS 系統(tǒng)的數(shù)字化礦山基礎(chǔ)信息平臺 DGIS 數(shù)字化礦山基礎(chǔ)信息平臺綜述 GIS即 地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System)， 是用于采 集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)信息系統(tǒng)，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科。中心安裝的 DLP 箱式背投顯示單元拼接而成的大屏幕拼接墻，可選擇顯示礦山的工藝流程， 生產(chǎn)過程監(jiān)控信息、礦床模型信息、主要生產(chǎn)指標(biāo)完成信息、瓦斯經(jīng)濟(jì)活動分析以及各生產(chǎn) 關(guān)鍵部位的數(shù)字視頻信息等，顯示信息可隨意切換。每個基站有四路輸出，可實(shí)現(xiàn)雙向通信。使流動臺和基站之間復(fù)雜的遠(yuǎn)距離電磁波傳播轉(zhuǎn)化為流動臺與漏泄電纜之間簡單的近距離傳播。 井下無線電漏泄通信系統(tǒng)建設(shè) 礦井巷道為帶狀的非自由空間，破壞了地面上無線電電波在自由空間的傳播規(guī)律，地面無線電波通信在井下巷道中傳播受到限制，從而礦井巷道被視為無線電波傳播的禁區(qū)。 網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺電源設(shè)計 1) UPS電源地面綜合生產(chǎn)調(diào)度指揮中心：安裝一套 UPS，為三進(jìn)三出全數(shù)字在線式智能交流不間斷電源系統(tǒng)，電池延時時間不低于 4小時，內(nèi)置 D級防雷裝置。是一種標(biāo)準(zhǔn)的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，不同廠家的設(shè)備很容易互聯(lián)。企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng) (Intra)，外部互聯(lián)網(wǎng) (Extra)，以及國際互聯(lián)網(wǎng) (Inter)提供的廣泛應(yīng)用不但已經(jīng)進(jìn)入今天的辦公室領(lǐng)域，而且還可以應(yīng)用于生產(chǎn)和過程自動化。運(yùn)營管理系統(tǒng)是數(shù)字化礦山運(yùn)營管理的支撐體系。數(shù)字化礦山的根本目標(biāo)還為企業(yè)高效管理決策提供支持。 系統(tǒng)性價比 最高 接入點(diǎn)多時，高 較高 基于網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字化煤礦 數(shù)字化礦山空間是整個系統(tǒng)的核心，在統(tǒng)一的空間參照下進(jìn)行采礦動態(tài)組織與管理，并調(diào)度和控制各類三維原庫和應(yīng)用模型的使用和運(yùn)行，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理與封裝等系統(tǒng)功能。 需要將系統(tǒng)信息 IP化后接入；需要額外的投資。 井下采用視頻服務(wù)器，地面不需要其他專用設(shè)備，采用去 IP 軟交換，節(jié)省了設(shè)備；系統(tǒng)帶寬大 ，可實(shí)現(xiàn)大量視頻設(shè)備接入。 語音系統(tǒng) 采用 VOIP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高清晰實(shí)時多功能的語言傳輸，地面不需要傳統(tǒng)的調(diào)度機(jī)，而采用軟交換的方式，節(jié)省了投資， VOIP是目前語音系統(tǒng)的主流解決方案。 支持星形（樹形）、單環(huán)、雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)及保護(hù)方式 系統(tǒng)采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，提供了快速的線 系統(tǒng)采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，提供 系統(tǒng)采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，提供 路保護(hù)功能；增加功能設(shè)備時不需要重新配置，可實(shí)現(xiàn)即插即用。 4 綜合平臺建設(shè) 網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè) 目前國內(nèi)應(yīng)用于煤礦的三種網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺 1) GEPON無源光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng) 主要優(yōu)點(diǎn)： 防爆性、抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定， 價格便宜，樹狀結(jié)構(gòu)，無源 2) 基于多業(yè)務(wù)的 MCTP（綜合傳輸系統(tǒng)平臺）網(wǎng)絡(luò) 主要優(yōu)點(diǎn)：基于多業(yè)務(wù)的，接入方便 3) 工業(yè)以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng) 主要優(yōu)點(diǎn)：工業(yè)級產(chǎn)品，技術(shù)成熟，開放性好 三種網(wǎng)絡(luò)的對比： 千兆以太環(huán)網(wǎng) 雙環(huán)網(wǎng) GEPON MCTP 系統(tǒng) 主干傳輸速率 10/100/1000Mbps(單環(huán) ) 1000Mbps（每環(huán)） 155800Mbps 冗余切換時間 50毫秒 20—100 毫秒 20 毫秒 三網(wǎng)合一 能 能 能 成熟度 成熟 由企業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來，逐步擴(kuò)展到骨干傳輸城域網(wǎng)應(yīng)用中，門檻低，使用方便。在三個層次貫穿于整個四級網(wǎng)絡(luò)體系中，并形成三個系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的安全的設(shè)計從兩個方面考慮，一是硬件平臺，即提供三維空間網(wǎng)絡(luò) QOS 的同時，如何保證系統(tǒng)服務(wù)的可靠性和穩(wěn)定性；二是軟件平臺，即身份的統(tǒng)一認(rèn)證，授權(quán)，加密，審計和監(jiān)測等方面。為同一的 OA、 CDS一體化中心提供業(yè)務(wù)視圖環(huán)境和業(yè)務(wù)管理方式。通過三維地學(xué)模型，把采掘資料、地震資料、開挖設(shè)計數(shù)據(jù)及各類物探、化探資料，來建立礦井、礦體與采礦區(qū)巷道及開挖空間 矢柵整合的真 3D模型庫，將海量的礦山地物的幾何信息、拓?fù)湫畔⒑蛯傩孕畔⑻摂M的再現(xiàn)。中間處理層同時還完成三維數(shù)字化空間試圖，即在同一的空間參照下進(jìn)行采礦動態(tài)組織與管理，并調(diào)度和控制各類三維原庫和應(yīng)用模型的使用和運(yùn)行，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理與封裝等系統(tǒng)功能。只有當(dāng)數(shù)字化礦山能夠方便、快速地從其數(shù)據(jù)倉庫中提取用戶所需的顯示數(shù)據(jù)與模型，智能、快速地從其數(shù)據(jù)倉庫中重新組織并生產(chǎn)用戶所需的隱式數(shù)據(jù)與模型的能力時，數(shù)字化礦山的海量礦山信息才能被未經(jīng)過特別培訓(xùn)的用戶和各業(yè)務(wù)部門所共享。 并采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建立三維數(shù)據(jù)模型庫，將各類管理為礦業(yè)工程、生產(chǎn)、安全、經(jīng)營、管理、決策等服務(wù)的各類專業(yè)應(yīng)用模型應(yīng)用模型庫，為礦山數(shù)字空間提供原庫調(diào)用服務(wù)。建立寬帶、高速和雙向的通信網(wǎng)絡(luò)，確保海量礦山數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部、甚至是與 IP 網(wǎng)絡(luò)快速傳遞都是十分必要的。具體步驟如下： 第一步：建立礦用數(shù)據(jù)的自動采集和更新系統(tǒng)； 第二步：搭建礦用監(jiān)測數(shù)據(jù)中心，可以靈活使用、管理各種監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)，使各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高度融合； 第三步：搭建礦用空間數(shù)據(jù)中心，可以靈活使用、管理各種固有數(shù)據(jù)（地質(zhì)、測量等數(shù)據(jù)）； 第四步：基于兩個 數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建各種專業(yè)算法庫； 第五步：構(gòu)建數(shù)字礦山基礎(chǔ)信息平臺。 數(shù)字礦山的具體目標(biāo)如下： 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集更 新，全自動建立全礦井三維場景； 解決信息孤島，實(shí)現(xiàn)各部門數(shù)據(jù)共享使用； 平臺靈活開放，方便后期系統(tǒng)擴(kuò)展、接入；平臺覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)，高度融入各子系統(tǒng)； 實(shí)現(xiàn)對重要設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析，可以實(shí)時查看設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。實(shí)現(xiàn)在三維立體圖上綜合查詢礦井安全、生產(chǎn)、 人員、工程、地質(zhì)等多方面的信息，全面反映了礦井的總體狀況，不僅方便于安全生產(chǎn)的管理，同時也非常適合為來自企業(yè)內(nèi)、外各級領(lǐng)導(dǎo)、專家和參觀人員介紹礦井的概況，充分展現(xiàn)礦井在安全生產(chǎn)管理方面的科學(xué)性和先進(jìn)性，提升礦井科技進(jìn)步的企業(yè)形象。同時也為今后其他礦 井的信息化建設(shè)提供樣板，并為構(gòu)建集團(tuán)公司多礦井綜合信息管理平臺打下基礎(chǔ)。本項目建立的系統(tǒng)平臺不僅可實(shí)現(xiàn)礦井井巷工程的三維顯示、三維設(shè)計，而且使地測系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、通防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維及綜合可視化，可以全面提升集團(tuán)公司和生產(chǎn)礦井的安全生產(chǎn)管理與調(diào)度指揮水平。如果還沒有建立統(tǒng)一信息平臺，將會造成更嚴(yán)重的信息獨(dú)島問題，使以后的系統(tǒng)集成更加困難。 ? 沒有構(gòu)建安全與生產(chǎn)綜合管理系統(tǒng)。 6) 建立各專業(yè)專家分析 系統(tǒng)，為煤礦安全生產(chǎn)經(jīng)營管理提供決策支持：以采、掘、機(jī)、運(yùn)、通為主線的各子系統(tǒng)構(gòu)成了煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)，在基于 3D 模型、可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)全面展示礦井的同時，基于 3DGIS空間分析功能，對采、掘、機(jī)、運(yùn)、通各子系統(tǒng)的工作 原理進(jìn)行仿真模擬，在此基礎(chǔ)上建立各專業(yè)的專家系統(tǒng)，為煤礦安全生產(chǎn)經(jīng)營管理提供決策支持。多源異質(zhì)和動態(tài)變化是礦山數(shù)據(jù)的基本特點(diǎn)，所以必須以礦山測量（ RS、 GPS、數(shù)字?jǐn)z影測量、常規(guī)地面測量和井下測量等）、地質(zhì)勘探、（鉆探、槽探、 山地工程、地球物理物探、化探等）、工業(yè)傳感（指各類接觸式與非接觸式礦山專用傳感與監(jiān)視設(shè)備、儀器采集系統(tǒng)，如應(yīng)力傳感、應(yīng)變傳感、瓦斯傳感、自動監(jiān)測、機(jī)械信號與故障傳感、工業(yè)電視等）和文檔錄入（法規(guī)、法令、文件、檔案、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等）等為綜合手段，來建立精確、動態(tài)和全面的礦山綜合信息采集與數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)。 數(shù)字礦山是在井田范圍內(nèi)在統(tǒng)一的三維空間坐標(biāo)參考下，對礦山每一特征點(diǎn)的固有信息和動態(tài)信息的展示和利用，也就是要再現(xiàn)礦井的本來面目。按三維坐標(biāo)組織，存儲起來，并提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關(guān)人員都可以快速準(zhǔn)確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息。根據(jù)各學(xué)科的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，我們認(rèn)為要想從根本上解決煤礦的安全生產(chǎn)和高效生產(chǎn) 問題，除了技術(shù)更新和技術(shù)改造外，更重要的是建立一個完整的礦山數(shù)字化系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)地面地下所有時間空間對象的透明管理，使得礦區(qū)的氣象、地形、水文、建筑、道路、橋梁、地面設(shè) 施以及地下的煤巖層、斷層、裂隙、陷落柱、水體、瓦斯和各類地下工程和地下設(shè)施盡在掌握中，從而使整個礦山從設(shè)計、生產(chǎn)到管理都能很好地兼顧工藝的先進(jìn)性、設(shè)備的可靠性和生產(chǎn)的安全性，大幅度地提高抗災(zāi)能力和生產(chǎn)效率。 數(shù)字化礦山 解決方案 1 概述 背景 建國以來，中國礦業(yè)經(jīng)過半個世紀(jì)的快速發(fā)展，已建成國有礦山近萬座，集體礦山和其他非國有礦山 20 多萬座，年開采礦石量超過50 億噸，從業(yè)人員 2100 多萬，帶動了 300余座以采礦和礦產(chǎn)品加工為支柱產(chǎn)業(yè)的礦業(yè)城市的興起，其中煤炭城市 54 座，煤炭產(chǎn)量位居世界第一。所以，無論是開拓設(shè)計、巷道布置、采掘設(shè)計、接替安排，還是進(jìn)尺計劃都沒有充分安全性、可靠性和合理性，由此也引發(fā)了像通風(fēng)、防塵、運(yùn)輸、排水、支護(hù)、注漿、供電等系統(tǒng)的設(shè)計不合理、配套性不好、連動性不強(qiáng)、反映遲緩，造成避災(zāi)措施不利、系統(tǒng)抗災(zāi)能力差。 數(shù)字礦山內(nèi) 含義 所謂數(shù)字礦山就是指在礦山范圍內(nèi)建立一個以三維坐標(biāo)為主線，將礦山信息構(gòu)建成礦山信息模型，描述礦山中每一點(diǎn)的全部信息。一個層次是將數(shù)字礦山中的固有信息（即與空間位置直接相關(guān)的固定信息，如地面地形、井下地質(zhì)、開采方案、已完成井下工程等）數(shù)字化，按三維坐標(biāo)組織起來一個數(shù)字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山及礦體；另一個層次是在此基礎(chǔ)上再嵌入所有相關(guān)信息（即空間位置間接有關(guān)的相對變動的信息，如安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶集控系統(tǒng)、人員定位監(jiān)控系統(tǒng)等生產(chǎn)過程中的設(shè)備、環(huán)境、人員信 息）組成一個意義更加廣泛的多維的數(shù)字礦山。 2) 建立礦井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和更新手段：采集礦井基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)和及時更新是保證“數(shù)字礦山”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享的前提。 5) 開放的軟件平臺：礦井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的檢索、展示和利用需要統(tǒng)一的具有開放性能的平臺軟件來承載，要求系統(tǒng)的開放性是保證“數(shù)字礦山”良性發(fā)展的前提，一是系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)格式向第三方集成商開放，二是系統(tǒng)要兼容主流的 GIS空間數(shù)據(jù)格式和模型數(shù)據(jù)格式，三是系統(tǒng)內(nèi)部各模塊之間通過接口可以互相通訊。 ? 缺少安全監(jiān)測信息與生產(chǎn)環(huán)境信息的結(jié)合。 數(shù)字化礦山建設(shè)的必要性 1) 構(gòu)建數(shù)字化礦山信息系統(tǒng)平臺的迫切性 礦井已建立了多個信息子系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)的需要還將建立 給排水自動控制、壓風(fēng)制氮監(jiān)控、掘進(jìn)監(jiān)控等子系統(tǒng)。將數(shù)字化礦井上升到 三維可視化礦井是必然的發(fā)展趨勢。因此，盡快建立數(shù)字化礦山系統(tǒng)平臺，可以盡早地獲利于集團(tuán)公司和礦井的生產(chǎn)管理。 5) 提高礦井的信息化管理水平和企業(yè)形象 通過系統(tǒng)平臺的使用，可以有效解決信息孤島問題，使各礦井多 系統(tǒng)的信息得到充分的共享和利用。高效快速的推進(jìn)礦山網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、信息化、綜合自動化在煤礦的整體應(yīng)用。 2 建設(shè)內(nèi)容 數(shù)字礦山就是要站在整個礦 山 的高度、全面的數(shù)字化和信 息化，按照數(shù)字礦山的內(nèi)涵就是在井田范圍內(nèi)統(tǒng)一的三維空間坐標(biāo)參考下，對礦山每一特征點(diǎn)的固有信息和動態(tài)信息的展示和利用，也就是要再現(xiàn)礦井的本來面目，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要采集、表現(xiàn)、管理和處理 龐大海量的多維數(shù)據(jù)，所以數(shù)字礦山不能一蹴而就，必須總體規(guī)劃，分布實(shí)施。 3 數(shù)字化礦山體系結(jié)構(gòu) 高速寬帶網(wǎng)絡(luò)支撐體系 數(shù)字化礦山的