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智(zhi)能化煤礦建(jian)設的目(mu)標是將(jiang)時(shi)空(kong)智(zhi)(zhi)能、工業互聯(lian)網、云計算、大數據、數字孿生、機器人、智(zhi)(zhi)能裝備等(deng)與現(xian)代(dai)煤炭開(kai)發(fa)技術(shu)進(jin)行(xing)深入融合，形成(cheng)全(quan)面感知、實時(shi)互聯(lian)、分(fen)析決策、自主學習、動態預測、協同控制(zhi)的智(zhi)(zhi)能系統，實現(xian)煤礦開(kai)拓、采掘（剝）、運(yun)輸、通風、洗選(xuan)、安全(quan)保(bao)障(zhang)、經營(ying)管(guan)理等(deng)全(quan)過程(cheng)的智(zhi)(zhi)能化運(yun)行(xing)。由于煤(mei)礦(kuang)開采的地(di)質對(dui)象、機電(dian)設備、人(ren)員等都處(chu)于地(di)下，無法(fa)直(zhi)觀(guan)、全面看到煤礦生產狀況(kuang)，同時遠程控制及(ji)巡檢(jian)也需要(yao)真實的(de)可視化場景，因此建(jian)立(li)高(gao)精度、透明化的井上(shang)下透明化管控(kong)平臺正是智能(neng)化煤礦的必備基礎。

政策指引

在國(guo)家《煤(mei)礦(kuang)智能化(hua)建設指南（2021年(nian)版）》（國(guo)能(neng)發煤炭規[2021]29號）中，明(ming)確指出了煤礦智(zhi)能(neng)化的(de)重點建設內容包括“建(jian)設(she)地質信息(xi)與工程信息(xi)時(shi)空大(da)數(shu)據庫；建(jian)設(she)GIS+BIM系統(tong)(tong)，實現(xian)地(di)質(zhi)信(xin)息(xi)、工程(cheng)信(xin)息(xi)的有效(xiao)融合及高精度建(jian)模”，其原因也正是(shi)因為高精度地(di)質(zhi)模型(xing)是(shi)智(zhi)能(neng)(neng)化煤礦(kuang)建(jian)設(she)的基(ji)礎，是(shi)智(zhi)能(neng)(neng)化煤礦(kuang)各(ge)子系統(tong)(tong)實現(xian)業務智(zhi)能(neng)(neng)聯動(dong)控制的資(zi)源底圖。

2022年4月，國家能源局、科學技術(shu)部(bu)聯(lian)合印發《“十四五”能源領(ling)域(yu)科技創新規劃》，明(ming)確提出“煤礦數字化智(zhi)能(neng)化技術”需(xu)集中攻關(guan)的領域(yu)包括：開發煤礦(kuang)工程數(shu)字化三維協同設計(ji)平臺，支撐煤礦(kuang)智(zhi)(zhi)能(neng)化設計(ji)；重(zhong)點突破精準地質探測、井下精確定位與(yu)數(shu)據高效連續傳輸(shu)、智(zhi)(zhi)能(neng)快速(su)掘進、復雜條件(jian)智(zhi)(zhi)能(neng)綜采、重(zhong)大(da)危險(xian)源智(zhi)(zhi)能(neng)感知與(yu)預警等技(ji)術與(yu)裝備。

圖1 煤礦透明化礦山平臺

龍軟科技(ji)透明化(hua)礦山技(ji)術(shu)儲備

煤礦地質、地理(li)信息作為龍軟科(ke)技起步、最擅長的技術(shu)領域，依托(tuo)二十余年礦山地理信息核心(xin)技(ji)術(shu)積累，在國內外首次全面研(yan)究并實(shi)現了透明化礦山構建的核心(xin)技(ji)術(shu)。龍(long)軟科技除了(le)在GIS協同“一張圖”及智(zhi)能管控(kong)平臺(tai)等技術方(fang)面擁有領(ling)先優勢外，在(zai)高(gao)精度(du)地質模型(xing)、地質時空大(da)數據(ju)、礦山數字(zi)孿生等方(fang)面也(ye)始終走在(zai)技術創新的前(qian)沿，擁有行業內(nei)獨有的“基(ji)于空間對象拓撲關(guan)系自動(dong)構建(jian)包括逆斷層(ceng)在內(nei)的(de)復雜地(di)(di)質(zhi)構造礦(kuang)山(shan)地(di)(di)質(zhi)模(mo)型”等(deng)系列(lie)化核心技術，解決了(le)傳統礦(kuang)山(shan)三(san)維模(mo)型無(wu)法(fa)自動(dong)構建(jian)、不支持(chi)集成實時數據(ju)、地(di)(di)質(zhi)模(mo)型與(yu)設備模(mo)型無(wu)法(fa)關(guan)聯及動(dong)態(tai)更新等(deng)問題，并形成了(le)“透(tou)明化礦(kuang)山(shan)的(de)構建(jian)方法(fa)”、“基(ji)于地(di)(di)測保(bao)障系統的管控平臺構建”、“工作面煤層透明化三(san)維地質模型構建”、“地質編錄繪圖系統”等核心發明(ming)專利組為支撐的(de)相關技術壁壘，推(tui)出了龍軟(ruan)科技智能化地質保障系統、透(tou)明化工作面管控系統、透(tou)明化礦山平臺系統等(deng)服務于智能化(hua)礦山(shan)建設的實用(yong)化產品。

基于龍軟科技透(tou)明(ming)化(hua)礦山技術(shu)的項(xiang)目成果(guo)山西中煤華晉能源“王家嶺煤(mei)礦高精度地(di)質模(mo)型及(ji)重大危險源(yuan)預警系統”，早(zao)在2013年即(ji)被中(zhong)國(guo)煤(mei)炭工業協(xie)會組(zu)織鑒定(ding)為“國(guo)內首創(chuang)、國(guo)際(ji)先(xian)進”水平，并獲得2014年度(du)中國煤炭工(gong)業(ye)協會科學技(ji)術一等獎；“煤礦空間(jian)信(xin)息服務與(yu)管理關鍵技(ji)術研究及產業(ye)化應用(yong)”于2017年被中國煤炭工(gong)業(ye)協(xie)會(hui)鑒定為“國際領先”水平，并(bing)獲得(de)2018年度中國煤炭(tan)工(gong)業協(xie)會(hui)科學技術一(yi)等獎。

龍軟(ruan)科(ke)技(ji)透明化礦山核心專利組

透明化礦山(shan)核心專利組主要包括四大(da)創新(xin)型發明專利：（1）“用(yong)于(yu)透(tou)明化(hua)礦山的構建方(fang)法”；（2）“基于地質測(ce)量保障系統的礦山智(zhi)能化管控平臺建設方法”；（3）“一(yi)種回采工(gong)作(zuo)面(mian)煤層(ceng)透明化三(san)維地質模型(xing)構建方法(fa)及裝置(zhi)”；（4）“一種礦山巷道地質編錄(lu)繪圖系統”。本組專利構(gou)建的(de)三(san)維礦山模(mo)型具(ju)有透明化、動態更新、設備拓撲聯動等特(te)點，形成(cheng)具(ju)有真實地理坐標(biao)和虛擬(ni)場景(jing)的(de)井(jing)上下一體化“GIS+BIM”增(zeng)強(qiang)現實(shi)環境，全(quan)面滿足智(zhi)能礦山建設中(zhong)對透明(ming)地質保障、數字(zi)孿生管控平(ping)臺的要求，是(shi)智(zhi)能開采的關鍵支撐(cheng)技術之一。

專利（1）“用于(yu)透明化礦山的(de)構建方(fang)法”，提出了(le)透明化礦山(shan)的構(gou)建(jian)方(fang)法(fa)，涵(han)蓋了礦山(shan)井上下地形地貌、建(jian)筑、設(she)備、地層、開采環境、監(jian)(jian)測監(jian)(jian)控(kong)等業務建(jian)模(mo)方(fang)法(fa)，特別是提出的地質、設(she)備、環境等模(mo)型建(jian)立(li)規則及(ji)數據疊(die)加、動態修(xiu)正更新方(fang)法(fa)，通過全自動模型構建、平面-剖面對應分析和動態調整、不規則三角(jiao)網地質模型局部更新(xin)與重(zhong)構(gou)等創新技(ji)術思路(lu)，可以(yi)構建(jian)包含自適(shi)應三(san)維地質模(mo)(mo)型、設備(bei)模(mo)(mo)型等(deng)井上下全環境(jing)模(mo)(mo)型的透明化(hua)礦(kuang)山，能夠動態局部更(geng)新所構(gou)建的三(san)維模(mo)(mo)型。該(gai)專利是煤(mei)礦智(zhi)能(neng)地質保障系統(tong)、智(zhi)能(neng)化開采管控平臺、礦山數(shu)字孿生平臺等(deng)產品實現中必不可少的關鍵技術。2017年龍軟科(ke)技基(ji)于(yu)項(xiang)目研(yan)發(fa)成(cheng)果申請了(le)發(fa)明(ming)專利(li)，并于(yu)2019年獲得授權。

圖2 透明化礦山復雜地質模型構(gou)建

圖(tu)3 透明化礦山實時數據融合

專(zhuan)利（2）“基于地質測量保障系(xi)統的礦(kuang)山智(zhi)能化管(guan)控平臺建設方法(fa)”，提出了以地質測量(liang)多(duo)(duo)維(wei)數(shu)據(ju)(ju)為基(ji)(ji)礎的(de)(de)智能化(hua)(hua)礦(kuang)山(shan)管控(kong)(kong)新模式，通過建立統一數(shu)據(ju)(ju)中心(xin)、多(duo)(duo)維(wei)地質測量(liang)保(bao)障系(xi)統平(ping)臺，實現地質測量(liang)數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)動態處理和多(duo)(duo)維(wei)可(ke)視(shi)化(hua)(hua)展示(shi)，完成礦(kuang)山(shan)智能化(hua)(hua)管控(kong)(kong)基(ji)(ji)礎平(ping)臺和可(ke)視(shi)化(hua)(hua)操作界面建設(she)；以多(duo)(duo)維(wei)地質測量(liang)保(bao)障系(xi)統為基(ji)(ji)座，構建并接入各類安全生產系(xi)統場景和數(shu)據(ju)(ju)，實現可(ke)視(shi)化(hua)(hua)巡查、數(shu)字孿生和遠程工業控(kong)(kong)制；實現地測多(duo)(duo)源(yuan)數(shu)據(ju)(ju)與(yu)安全生產經營數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)深(shen)度融合、決(jue)策分析與(yu)可(ke)視(shi)化(hua)(hua)協同管控(kong)(kong)，形成基(ji)(ji)于地質測量(liang)保(bao)障系(xi)統的(de)(de)礦(kuang)山(shan)智能化(hua)(hua)管控(kong)(kong)平(ping)臺。龍軟(ruan)科(ke)技于2022年獲(huo)得該(gai)項發(fa)明專利授(shou)權(quan)。

圖4 透明化(hua)礦山地質保障系統全地層(ceng)三維模型

圖(tu)5 基于透明化礦山地質測量保(bao)障系統的智(zhi)能管控平臺

專(zhuan)利（3）“一種回采工作面煤層透明化三維地(di)質模型構建方法及裝(zhuang)置”，提(ti)出了(le)動(dong)態修正回采工(gong)作面煤層高精度透明化三維地(di)質模型的技術方法，能為(wei)礦井透(tou)明(ming)化工作面智(zhi)能開(kai)采提(ti)供精細化煤層三維(wei)地(di)質(zhi)數據。針對回采(cai)工(gong)作(zuo)面高精度(du)透明化三維動態(tai)地(di)質(zhi)模型(xing)必須滿足(zu)智能開(kai)采(cai)對(dui)地(di)質(zhi)條件(jian)的(de)時空(kong)需求，一方面實現了(le)回采(cai)工作(zuo)面前方未采(cai)區域一定范圍內煤(mei)層地(di)質條件的“透明化”，為生成相對精準(zhun)的預想截割線提(ti)供數據支持(chi)，另一方面實現了根據(ju)最(zui)新實測和分析數據(ju)快(kuai)速完成回采工作面煤層高精度(du)三(san)維地質模型的動(dong)態修(xiu)正，實時(shi)反(fan)應煤層在三(san)維空間的最(zui)新變化，為煤礦生產提供自主割煤指(zhi)引服務。龍軟科(ke)技于2021年獲得該項發(fa)明專利授(shou)權。

圖6 透明(ming)化工作面地質模型構(gou)建

圖7 透明化工作面智能開采

專利（4）“一種礦山巷道地(di)質編錄繪圖系統”，提(ti)供了一種礦山巷道地(di)質編錄繪(hui)圖系統，包括移動端(包(bao)括手機、平(ping)板電(dian)腦)、服(fu)務端(duan)(duan)和繪(hui)圖端(duan)(duan)，可以實現(xian)巷道地(di)質信(xin)息(xi)的(de)高效采集、傳輸、分析與成(cheng)圖，大大減少了地(di)質人(ren)員的(de)工(gong)作量(liang)，提高了工(gong)作效率，并(bing)且保存了原(yuan)始地(di)質信(xin)息(xi)影像(xiang)圖，實現(xian)了數據(ju)共享(xiang)與重復利(li)用，進而形成(cheng)了面向(xiang)智(zhi)能(neng)化礦山迫切需(xu)求(qiu)的(de)更(geng)快、更(geng)靈活數據采集(ji)和更(geng)新方式，解(jie)決了傳(chuan)統礦山地質(zhi)模(mo)型更新不及(ji)時、無(wu)法自(zi)動(dong)構建、無(wu)法關聯及動(dong)態更新等問題。龍軟科技(ji)于2019年(nian)獲得該項(xiang)發明專利授權(quan)。

圖8 礦山(shan)地質編錄設備

透(tou)明(ming)化礦(kuang)山構建系(xi)列技術是礦山資源管(guan)理、規劃設計、智能開采、智能(neng)通風、智能管控、災害防治等業務必不可少的基礎，基于地質模(mo)型融合各類業(ye)務(wu)數據，進行時(shi)空分(fen)析和(he)模(mo)擬，為智(zhi)能(neng)(neng)化礦山、智(zhi)能(neng)(neng)開采分(fen)析決策(ce)提(ti)供支撐，是(shi)智(zhi)能(neng)(neng)化礦山時(shi)代精細化、透明化地質及環(huan)境模(mo)型構建和(he)更新過程必不(bu)可少的關鍵(jian)技術。

智能化建設示范礦(kuang)成功(gong)應用(yong)

龍軟科(ke)技上(shang)述專利技術成果(guo)已成功應用于(yu)陜(shan)西陜(shan)煤黃陵礦業(ye)有限公司“黃(huang)陵一(yi)號煤(mei)(mei)礦礦井(jing)智能綜合管控云平臺”、國家(jia)能源集團寧夏煤(mei)(mei)業(ye)有限責任公司金鳳(feng)煤(mei)(mei)礦“基于(yu)TGIS的礦井智(zhi)能開采與(yu)安(an)全管控平臺研究與(yu)應用”、河(he)南煤(mei)化集團永煤(mei)集團新橋煤(mei)礦“安全生(sheng)產(chan)智慧管控(kong)平臺(tai)”、陜(shan)西小保當礦業有限(xian)公司一號(hao)煤礦“智能化示范煤礦建設(she)地質(zhi)建模及應用系統”、陜煤集團神木張家峁礦業有(you)限公司“四維空間(jian)信息(xi)服務（GIS系(xi)統）”、陜西(xi)陜煤曹家灘礦業(ye)有(you)限公司“礦井智能地質保障”、陜西(xi)延長石(shi)油巴拉素煤(mei)業有限公司“4D-GIS透明(ming)地質模型(xing)”、內蒙古智能煤炭有限責任公(gong)司麻(ma)地梁煤礦“智能地質(zhi)保障系統”、中(zhong)煤(mei)陜西榆林能(neng)源(yuan)化工有限公司(si)“大海(hai)則煤(mei)礦(kuang)透(tou)明礦(kuang)井地質(zhi)信息系(xi)統”、龍煤(mei)雙鴨山礦(kuang)業公(gong)司東保衛(wei)煤(mei)礦(kuang)“地質(zhi)保障系(xi)統”等智能化建設示范礦井(jing)，可在各類地質條(tiao)件(jian)礦井推(tui)廣應用(yong)。

圍繞智能(neng)化(hua)煤礦(kuang)(kuang)建(jian)設目(mu)標，龍軟科技(ji)將結(jie)合(he)在(zai)透明化(hua)礦(kuang)(kuang)山方向的(de)技(ji)術(shu)儲(chu)備和(he)優勢，繼續加(jia)大(da)在(zai)高精度(du)地(di)質建(jian)模(mo)、礦(kuang)(kuang)山數(shu)字孿生(sheng)管控(kong)平臺等領域的(de)創新(xin)和(he)研發(fa)，并積(ji)極與地(di)質探測與裝備合(he)作(zuo)伙伴強(qiang)(qiang)強(qiang)(qiang)聯(lian)合(he)，提(ti)供滿足《煤礦(kuang)(kuang)智能(neng)化(hua)建(jian)設指(zhi)南(nan)（2021年版）》、《智能化示范(fan)煤礦(kuang)驗收管理(li)辦(ban)法(fa)（試行）》要求(qiu)且(qie)創新實(shi)用的智能化地(di)質保障系(xi)統、智能化礦(kuang)山管控平臺等特色(se)產品。