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智能化煤礦建(jian)設的目(mu)標是(shi)將(jiang)時空(kong)智(zhi)能、工業互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)、云計(ji)算、大數據、數字孿(luan)生(sheng)、機器人、智(zhi)能裝備等與現代煤炭(tan)開發技術進行(xing)深入融合(he)，形成全(quan)面(mian)感知、實(shi)(shi)時互(hu)(hu)聯(lian)、分析決策、自主學習、動態預(yu)測、協同(tong)控制的(de)(de)智(zhi)能系統，實(shi)(shi)現煤礦開拓(tuo)、采掘(jue)（剝(bo)）、運輸(shu)、通風、洗選(xuan)、安全(quan)保障、經營(ying)管理(li)等全(quan)過(guo)程的(de)(de)智(zhi)能化(hua)運行(xing)。由于煤礦(kuang)開采的地質對象(xiang)、機電設備、人(ren)員(yuan)等都處(chu)于(yu)地下，無(wu)法直觀(guan)、全(quan)面看到煤礦生(sheng)產狀況，同時遠(yuan)程控制及巡檢也需(xu)要真實的可視化場景，因(yin)此建立高精度、透明(ming)化的井上下透明化管控平臺正是智能化煤礦(kuang)的必備基礎。

政策指引

在國(guo)家《煤礦智能化建設指南（2021年版）》（國能發煤炭規[2021]29號）中，明確指出了煤礦智能(neng)化的重(zhong)點建設內容包括“建(jian)設地質信(xin)息與工(gong)程信(xin)息時空大數(shu)據庫(ku)；建(jian)設GIS+BIM系統，實現地質(zhi)信(xin)息、工程信(xin)息的有效融合及高精(jing)度建(jian)模(mo)”，其原因也正(zheng)是(shi)因為(wei)高精(jing)度地質(zhi)模(mo)型(xing)是(shi)智(zhi)能(neng)(neng)化煤礦建(jian)設的基礎，是(shi)智(zhi)能(neng)(neng)化煤礦各子(zi)系統實現業務智(zhi)能(neng)(neng)聯動控制的資源底圖。

2022年(nian)4月，國(guo)家(jia)能源(yuan)局、科學技術部聯合印發《“十四五”能源領域科技創(chuang)新規劃》，明確提出“煤礦數(shu)字(zi)化智(zhi)能化技術”需集中攻(gong)關的領(ling)域包括(kuo)：開發煤礦工程數字化三維協同設(she)計平臺(tai)，支(zhi)撐煤礦智能化設(she)計；重點突(tu)破精準地質探測、井(jing)下精確定位與(yu)數據高效連續傳輸、智能快速掘(jue)進、復雜條件智能綜采、重大危險源智能感知與(yu)預警等(deng)技(ji)術與(yu)裝備。

圖1 煤(mei)礦透明化礦山平臺

龍軟科技(ji)透明化礦山(shan)技(ji)術儲備

煤礦地質、地理信息作為龍軟科技(ji)起步(bu)、最擅(shan)長(chang)的技術領域，依托(tuo)二(er)十余年礦山地理信息核(he)(he)心技術積(ji)累(lei)，在國(guo)內外(wai)首次全面研究(jiu)并實現了透明化礦山構建的核(he)(he)心技術。龍軟科(ke)技除了在GIS協(xie)同“一(yi)張圖”及智能管(guan)控平臺(tai)等技術(shu)方面(mian)擁有領先(xian)優(you)勢外，在高精(jing)度地質模型、地質時(shi)空大數據(ju)、礦山數字(zi)孿生等方面(mian)也(ye)始(shi)終(zhong)走在(zai)技術創新的前沿，擁有(you)行業內獨有(you)的“基于(yu)空(kong)間對象拓撲(pu)關系自動(dong)構建包括(kuo)逆(ni)斷層(ceng)在內的(de)復雜地質構造礦(kuang)山(shan)地質模(mo)(mo)型”等系列化(hua)核心技術，解決了(le)傳(chuan)統(tong)礦(kuang)山(shan)三維(wei)模(mo)(mo)型無法(fa)自動(dong)構建、不支持集成(cheng)實時數據、地質模(mo)(mo)型與設(she)備(bei)模(mo)(mo)型無法(fa)關聯及動(dong)態更新等問題(ti)，并(bing)形成(cheng)了(le)“透明化(hua)礦(kuang)山(shan)的(de)構建方法(fa)”、“基于(yu)地測保(bao)障(zhang)系統的管控(kong)平臺(tai)構建(jian)”、“工作(zuo)面煤層透明(ming)化三維地(di)質模(mo)型構建”、“地質(zhi)編(bian)錄繪圖系(xi)統”等核心發(fa)明專(zhuan)利(li)組為支撐的相關技術壁壘，推出了龍軟(ruan)科(ke)技智(zhi)能(neng)化(hua)地質保障系統(tong)、透明化(hua)工作(zuo)面管(guan)控系統(tong)、透明化(hua)礦山平臺(tai)系統(tong)等服務于(yu)智能化(hua)礦山建設的實(shi)用化產品。

基(ji)于龍(long)軟科技透(tou)明化礦山技術的(de)項目成果(guo)山西(xi)中煤(mei)華(hua)晉能源“王家嶺煤(mei)礦(kuang)高精度地(di)質模型及重大危險源預警(jing)系統”，早在(zai)2013年即被中國(guo)煤炭工業協會組織鑒(jian)定為“國(guo)內首創(chuang)、國(guo)際先(xian)進”水平，并獲得2014年度中國煤炭工業協會科學技術一等獎；“煤礦空(kong)間(jian)信(xin)息服務與管理關鍵技術研(yan)究及產業化(hua)應用(yong)”于2017年(nian)被中國煤炭工業(ye)協會鑒定為(wei)“國際領先(xian)”水平，并獲(huo)得2018年(nian)度(du)中國(guo)煤炭(tan)工(gong)業協(xie)會科(ke)學技術一等獎(jiang)。

龍軟科技透明化(hua)礦山核(he)心專利組

透明化礦山核心專利組(zu)主(zhu)要包括四大創新型發明專利：（1）“用于透明化礦山(shan)的構(gou)建方法”；（2）“基于地質(zhi)測(ce)量保障系統(tong)的礦山智能化管控(kong)平臺建設方法(fa)”；（3）“一種回(hui)采工(gong)作面煤層(ceng)透(tou)明化三維地(di)質(zhi)模型構建方法及裝置”；（4）“一種礦山(shan)巷道(dao)地質編錄繪圖系統”。本組專利構建的三(san)維礦山(shan)模型(xing)具有透明化、動(dong)態更新、設(she)備(bei)拓(tuo)撲聯動(dong)等特點，形(xing)成具有真實地理(li)坐(zuo)標和(he)虛擬場(chang)景的井(jing)上下一體化“GIS+BIM”增(zeng)強現實環境，全面(mian)滿足智能礦山建設(she)中對透明(ming)地質保障(zhang)、數字孿(luan)生(sheng)管控(kong)平臺的(de)要求(qiu)，是(shi)智能開采的(de)關(guan)鍵(jian)支撐(cheng)技術之一。

專利（1）“用于透明化礦(kuang)山的構建方(fang)法(fa)”，提(ti)出了透明化礦(kuang)山的(de)構建(jian)方(fang)法，涵蓋了礦山井上下地(di)(di)形地(di)(di)貌、建(jian)筑(zhu)、設備、地(di)(di)層、開采環(huan)境(jing)、監測(ce)監控等業務(wu)建(jian)模(mo)方(fang)法，特別是(shi)提(ti)出的(de)地(di)(di)質、設備、環(huan)境(jing)等模(mo)型建(jian)立規則及數據疊加、動態修(xiu)正更新方(fang)法，通過全自動(dong)模型構建(jian)、平面-剖面對(dui)應分析(xi)和動態調整、不規(gui)則三角網(wang)地質(zhi)模型局(ju)部更新(xin)與(yu)重(zhong)構等創(chuang)新技(ji)術思路，可以構建包含自適應三維(wei)地質模型(xing)、設備模型(xing)等井上下全環境(jing)模型(xing)的(de)透明化礦山，能夠(gou)動(dong)態局部(bu)更新所構建的(de)三維(wei)模型(xing)。該專利是煤礦智能地質(zhi)保障系統、智能化開采管控(kong)平臺、礦山數字孿生平臺等產(chan)品實現中必不(bu)可少(shao)的(de)關(guan)鍵技術(shu)。2017年龍軟科技(ji)基于項目(mu)研發成果(guo)申請了(le)發明(ming)專利(li)，并于2019年獲(huo)得授權。

圖(tu)2 透(tou)明化礦(kuang)山復雜地質模(mo)型構建

圖3 透明化礦山實時數(shu)據融(rong)合

專利(li)（2）“基于(yu)地質測量保障系(xi)統(tong)的礦(kuang)山智能(neng)化管控平臺建設(she)方法”，提出了以地(di)質(zhi)測(ce)(ce)量多(duo)維數據(ju)(ju)為(wei)基(ji)礎的智能(neng)化(hua)(hua)礦(kuang)山管控(kong)(kong)新模式，通過(guo)建立統一(yi)數據(ju)(ju)中心、多(duo)維地(di)質(zhi)測(ce)(ce)量保障(zhang)(zhang)系統平(ping)臺，實現(xian)地(di)質(zhi)測(ce)(ce)量數據(ju)(ju)的動態處理和多(duo)維可視(shi)化(hua)(hua)展(zhan)示，完成礦(kuang)山智能(neng)化(hua)(hua)管控(kong)(kong)基(ji)礎平(ping)臺和可視(shi)化(hua)(hua)操(cao)作界面建設；以多(duo)維地(di)質(zhi)測(ce)(ce)量保障(zhang)(zhang)系統為(wei)基(ji)座，構建并接入(ru)各類安(an)全生(sheng)產系統場景(jing)和數據(ju)(ju)，實現(xian)可視(shi)化(hua)(hua)巡(xun)查、數字(zi)孿生(sheng)和遠程工(gong)業控(kong)(kong)制；實現(xian)地(di)測(ce)(ce)多(duo)源數據(ju)(ju)與(yu)安(an)全生(sheng)產經(jing)營(ying)數據(ju)(ju)的深(shen)度融(rong)合、決(jue)策分(fen)析與(yu)可視(shi)化(hua)(hua)協同管控(kong)(kong)，形成基(ji)于地(di)質(zhi)測(ce)(ce)量保障(zhang)(zhang)系統的礦(kuang)山智能(neng)化(hua)(hua)管控(kong)(kong)平(ping)臺。龍軟科技于(yu)2022年(nian)獲得該項發明專利授(shou)權。

圖4 透明化(hua)礦山(shan)地(di)質保障系統(tong)全地(di)層三維模型(xing)

圖5 基于透明化礦山(shan)地質測(ce)量保(bao)障系統的智能管控平(ping)臺(tai)

專利（3）“一(yi)種回(hui)采(cai)工(gong)作(zuo)面(mian)煤層透明化三維地質模型(xing)構建方法及裝置”，提出了動態修正(zheng)回(hui)采工作面(mian)煤層(ceng)高精度透明化三(san)維(wei)地質模型的技術方法，能為礦(kuang)井透明化(hua)工(gong)作面智能開采提(ti)供(gong)精(jing)細化(hua)煤(mei)層三維(wei)地質數據。針(zhen)對回采(cai)工作面(mian)高精度(du)透明化三維動態地(di)(di)質(zhi)模型必須(xu)滿足智能開采(cai)對地(di)(di)質(zhi)條(tiao)件(jian)的時空需求，一(yi)方(fang)面(mian)實(shi)現了(le)回采(cai)工作面前(qian)方未(wei)采(cai)區域一定范圍內(nei)煤(mei)層地(di)質條件的“透明化”，為生成相對精準(zhun)的預想截(jie)割線提供數據(ju)支持(chi)，另一方面實現了根據(ju)最(zui)新實測(ce)和分析數據(ju)快速完成回采工作(zuo)面(mian)煤層高(gao)精(jing)度三維(wei)地質(zhi)模型(xing)的動態修(xiu)正，實(shi)時(shi)反應煤(mei)層在三維(wei)空間的最新變化，為煤礦(kuang)生(sheng)產(chan)提供自主割煤指引服務。龍(long)軟(ruan)科技于2021年(nian)獲得該項(xiang)發明專利(li)授權。

圖6 透明化工作面地質模型構建

圖(tu)7 透明化(hua)工作面智(zhi)能開采(cai)

專利（4）“一種礦(kuang)山巷道地質編錄繪圖(tu)系統”，提供(gong)了(le)一種礦山(shan)巷道地質編錄繪圖系(xi)統，包括移動端(包括(kuo)手機、平(ping)板電腦)、服務端和(he)繪圖端，可以實現(xian)巷道地(di)質(zhi)(zhi)信息的高效采(cai)集、傳(chuan)輸、分析與成(cheng)圖，大大減少了(le)地(di)質(zhi)(zhi)人員的工作量，提高了(le)工作效率(lv)，并且保(bao)存了(le)原始地(di)質(zhi)(zhi)信息影(ying)像圖，實現(xian)了(le)數據共(gong)享與重復(fu)利用，進而形成(cheng)了(le)面向智(zhi)能化礦山迫切需求的更快、更靈(ling)活(huo)數據(ju)采集和更新(xin)方式，解決(jue)了傳統礦山地質模型更新不及時、無法自動(dong)構建、無法關聯(lian)及(ji)動(dong)態(tai)更新等問題。龍軟科技于2019年(nian)獲得該(gai)項發明專利授權。

圖8 礦山地質編錄(lu)設備

透明化礦(kuang)山構建系列技術是礦山資源管(guan)理、規劃設計、智能(neng)開采(cai)、智能通風、智能管控(kong)、災害防治(zhi)等業務必不可(ke)少(shao)的基礎(chu)，基(ji)于地質模(mo)(mo)型(xing)(xing)融合各類業務數據，進行時空分析和(he)模(mo)(mo)擬，為智能(neng)化(hua)礦山、智能(neng)開采分析決(jue)策提供(gong)支撐，是智能(neng)化(hua)礦山時代精細化(hua)、透(tou)明化(hua)地質及環境模(mo)(mo)型(xing)(xing)構建和(he)更新(xin)過(guo)程(cheng)必不可少的關鍵技術。

智能化建設示范礦成功應(ying)用

龍軟(ruan)科(ke)技上述專利(li)技術成果已成功(gong)應用于陜西陜煤黃陵礦(kuang)業有限(xian)公司“黃陵一(yi)號(hao)煤(mei)礦礦井智能綜合管(guan)控云平臺”、國家能源集團寧(ning)夏煤(mei)業有限(xian)責(ze)任公司金鳳煤(mei)礦“基于TGIS的(de)礦(kuang)井智能開采(cai)與(yu)(yu)安(an)全(quan)管控平臺研究(jiu)與(yu)(yu)應用”、河南煤化集團永煤集團新橋煤礦(kuang)“安全生產智(zhi)慧管控平臺”、陜西小保(bao)當礦業(ye)有(you)限公(gong)司一號煤(mei)礦“智能化(hua)示范煤礦建設地質(zhi)建模及應用系統”、陜煤集(ji)團神木(mu)張家峁礦業(ye)有(you)限(xian)公司“四維空間信息服(fu)務(wu)（GIS系統）”、陜西(xi)陜煤曹家灘(tan)礦業有(you)限公司“礦(kuang)井(jing)智能(neng)地質保障”、陜西延長石油巴(ba)拉(la)素煤(mei)業有限(xian)公(gong)司“4D-GIS透明地質模型”、內(nei)蒙(meng)古智能煤炭有(you)限(xian)責任公(gong)司麻地梁煤礦“智能地質(zhi)保障系統”、中煤陜西榆林能(neng)源化工(gong)有限公司“大(da)海則煤(mei)礦(kuang)(kuang)透明礦(kuang)(kuang)井地(di)質信息系統(tong)”、龍煤(mei)雙鴨山礦(kuang)(kuang)業公司東保(bao)衛煤(mei)礦(kuang)(kuang)“地(di)質保(bao)障系統(tong)”等智能化建設示范礦(kuang)井，可在(zai)各類地質(zhi)條件(jian)礦井推廣應用(yong)。

圍繞智能(neng)化煤礦(kuang)(kuang)建(jian)設目標，龍軟(ruan)科技將結合在(zai)透明化礦(kuang)(kuang)山(shan)方向的技術儲(chu)備和優(you)勢，繼(ji)續加大在(zai)高(gao)精度地(di)質建(jian)模(mo)、礦(kuang)(kuang)山(shan)數(shu)字孿生(sheng)管(guan)控平臺等領域的創新和研發，并積極(ji)與(yu)地(di)質探測與(yu)裝備合作伙伴(ban)強強聯合，提供滿足《煤礦(kuang)(kuang)智能(neng)化建(jian)設指南（2021年版）》、《智能化(hua)示范煤礦驗收管(guan)理辦法(fa)（試行）》要求且創新(xin)實用的智能(neng)化地(di)質保障(zhang)系統、智能(neng)化礦山管控平(ping)臺等特色產品。