基于时空数字孪生云平台构建煤矿智能地质保障系统

一、背景

2020年2月25日，国家能源局等八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，2021年6月5日，国家能源局和国家矿山安全监察局共同印发《煤矿智能化建设指南（2021年版）》，2021年12月7日，国家能源局发布《智能化示范煤矿验收管理办法（试行）》，掀开了煤矿智能化改造的序幕。

《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中提出，煤矿智能化建设要全面贯彻安全第一的基本要求，提升煤矿安全保障的能力。建立智能煤矿地质保障系统是智能煤矿建设的核心内容之一。根据行业标准、省级标准及一些企业标准，煤矿智能地质保障系统应建立完善的三维地质模型体系，为地质数据可视化共享、动态修正、智能开采、智能掘进、智能管控、安全生产、地质灾害预警等提供服务。因此，构建三维地质模型体系作为核心的数据资产，提供配套的数据管理、可视化与服务系统是构建煤矿智能地质保障系统的主要工作。

二、总体架构

空间维特从2009年进入矿山行业以来，一直致力于自主产权的智慧矿山解决方案。从2017年开始，基于北京空间维特科技发展有限公司自主产权的时空数字孪生云平台，研发了《地质保障系统》。平台总体业务模型如下图所示：

利用地面无人机、井下智能钻探、智能物探、智能遥感探测、智能探测机器人等技术，实现矿井不同种类地质数据的智能获取、分类与存储，建立矿井地理信息四维时空数据库，不断完善井上下瓦斯智能抽采技术与装备、精细探测及全息数字化三维地质模型构建技术、煤矿高精度地质模型构建技术、基于4D-GIS的采掘工程数据自动处理与实时更新技术、GIS与BIM融合等技术，构建多源融合的统一地理信息服务，为矿方地测管理、机电管理、通防管理、生产设计、智能开采和指挥决策提供应用支撑。

三、关键技术

（1）多元数据融合分析技术

利用各种地质数据进行地质建模，包括但不限于地质图、剖面、钻探、物探、地球化学数据等。该技术可快速建立任意复杂高精度地质三维模型，还可进行BIM、CIM、DEM模型与地质模型的融合，并具备对矿区地质数据融合分析、地质数据推演等能力。

（2）动态地质建模技术

该技术可处理任意复杂地质情况，如煤层倾角、煤层稳定性、断层、褶曲、陷落柱、瓦斯、水文等信息，建立完备的三维地质模型，支持智能估算和核实煤矿煤炭资源、储量及煤矿瓦斯(煤层气)资源、储量。

（3）二三维一体化的地理信息技术

能够根据矿方的静态数据、动态数据和监测数据实现空间一张图的数据接入展示（看）、实时预警及处置（管）、生产控制（控），支持生产智能化和安全决策。

（4）无插件的多端同步展现技术

基于统一的数据仓库，用户可以基于智能终端、web端、穿戴设备、大屏等多种终端同步展示。

审核编辑：汤梓红