智慧礦山測繪地理信息數據共享服務模式探討

李建強

（甘肅煤田地質局一四六隊，甘肅 平涼 744000）

沒有發展地理信息，就不可能實現經濟發展，而在智慧礦山的建造過程中，必須要用到地理信息。地理信息是礦山規劃與開發的主要方法，同時也為智慧礦山的建設提供有力支撐。因此礦山企業還要以礦山建設為基礎，對測繪地理信息在礦山發展中的地位進行剖析，探索智慧礦山中測繪地理信息共享服務方式的重要性。

1 智慧礦山的概念

智慧礦山是礦山未來發展的必然趨勢，同樣也是建設礦山的關鍵性目標之一。智慧礦山是數字化發展的產物，顧名思義，智慧礦山的意思就是智能化、智慧化，簡單的講就是一座基于網絡信息技術為基礎構建的礦山，可以極大的提升礦企經濟效益。有學者曾經表明“現在是資訊信息和數據的年代?！毙畔祿涑庵祟惖娜粘；顒?，為人類的日?；顒犹峁┝藰O大便利，比如互聯網、物聯網等信息技術的興起，有效提升了礦山開發和建設工作，再比如物聯網處理系統，在線服務系統等[1]。智慧礦山是當前礦山建設的一個主要目標，是信息化時代和現實生活的有機融合，通過不斷加強建設信息化礦山，可以有效利用信息技術為能源生產企業提供更加優質的服務。

2 測繪地理信息的必要性

在對礦山地理數據進行縝密的分后建立了智慧礦山?，F如今，中國基本實現了地理信息數據基本資料的采集和覆蓋，并利用電腦技術建成了地理信息數據庫。目前地理信息有關部門正努力建設一套高精度地理信息數據系統，從海洋、陸地到山川、河流、空氣，從靜止到動態，從陸地到空間站，從各個方面進行全面、多層次、多角度的測繪地理信息，以期為礦山的建設和發展提供一個更加準確和完整的地理信息數據，從而促進礦山更好的發展[2]。

首先，要確定礦山位置。礦山建設工程規劃是影響礦山建設發展的一個重要因素，而這一方面的工作主要建立在地理信息服務的基礎上。只有按照測繪出的地理信息數據，才能得到詳細的規劃信息，并根據礦企發展的需要進行規劃設計工作，同時還要做好對周圍的交通、空間、地理信息等情況的分析。技術人員通過對礦區開發計劃的優化完成項目選址工作。

其次，開發和建設礦山的物聯網。在智慧礦山建設中，物聯網技術是一項重要的基礎性工作，而地理信息系統就是利用物聯網實現對礦山開采和工程施工地區地理信息的繪制和分析?？傮w而言，一套完整的裝備在提升信息精確度上有著無可取代的優越性，所以隨著智慧礦山的建設與發展，必須加快物聯網的建設。加強物聯網信息的準確性是加強礦山網絡監測、增強智慧礦山建設、提升礦山信息精確度的重要基礎。

最后，加強智能化的運用。要想實現礦山智能化就必須要有一個統一的信息化系統，而信息化系統的建設則離不開信息技術的支持[3]。智慧礦山的構建和開發還需地理信息服務的映射。測繪與提升地理信息服務是推動智慧礦山發展和建設的一項關鍵舉措，而智慧礦山的發展和應用也需要地理信息數據共享服務技術的支撐。

3 智慧礦山測繪地理信息數據共享服務發展現狀

智慧礦山測繪地理信息數據共享服務涉及煤礦產業的全生產周期，主要涉及到的技術有：BIM技術、人工智能技術、云計算技術和大數據技術，不同技術之間相互獨立又相互聯系，搭建了整體的信息數據共享服務體系。

3.1 智能規劃與設計

智慧礦山測繪地理信息數據共享服務的成功應用，使得信息技術煤礦產業在設計、施工、管理、運維等不同階段發揮強大的功能，可以不拘泥于單一領域，在煤礦產業建設全生命周期內發揮出色的技術優勢。BIM（Building Information Modeling）技術是當下建筑工程中所運用的新型工具，在地理測繪信息數據共享服務方面起著舉足輕重的作用。BIM技術是以數字化方式表達設施對象的物理與功能特性，作為一類可共享信息的知識體系存儲并傳遞設施對象的信息，為設施的全生命周期各類決策的制定與實施提供依據，BIM體系應兼容相關利益方在不同階段的信息編輯與更改，保障不同主體履行相應職責，協同完成項目。從世界范圍看，美、北歐等國家地區的BIM技術應用起步早且技術發展成熟，強制技術推廣應用；英、韓、新等國家地區的BIM技術強制應用進入快車道；日、澳等國家地區未進行強制，但已有本土化的BIM執行標準。我國BIM技術研究較晚，在建筑工程中的應用時間較短，主要體現在施工階段[4]。隨著現代煤礦產業建設節奏的加快，以及更多企業對BIM技術保持緊密關注。作為行業的先驅，很多煤礦企業計劃并利用BIM技術開展方案規劃與圖紙設計，通過測繪地理信息數據共享模擬煤礦全景，強調設計重心前移、共享協同設計、深化設計、可視化設計控制等問題落實，以求增加初期挖掘作業的科學性，統籌在方案創新方面的技術配置。利用BIM技術加強了整體建設力量，可用于檢查施工缺陷或直接構建三維模型模擬施工進度與工藝要求，可配合完成知識管理，進一步優化改良煤礦挖掘作業方案。

3.2 智能信息與裝備

我國現代煤礦產業的測繪智能技術研究和應用目前仍處于初期階段，部分核心數據與技術依賴從國外引進，對先進智能建造裝備依賴程度較高，平均50%以上的智能數據與建造設備需要進口。尤其是智能建造設備的核心——人工智能，由美國、英國等為代表的發達國家走在世界發展前列，德國更是早在2012年就推行“工業4.0計劃”，以服務機器人為重點加快智能機器人的開發和應用。但是據相關數據統計，2020年，全球人工智能核心產業規模已超過370億美元，中國人工智能核心產業規模占比超過15%[5]。這意味著我國在智能數據方面已經占據了一席之地，我國智慧礦山測繪地理信息數據服務也以此為依托，獲取了大量高質量數據信息，為我國煤礦產業的發展奠定了堅實基礎。

3.3 智慧運維

智能礦山測繪地理信息數據共享服務的不斷創新和應用，讓現代煤礦的功能價值持續得到增強。從現階段看，搭載先進數據基礎形成的智慧礦山，可積極對煤礦挖掘設計和施工各環節進行信息化、智能化融合改造。在數據共享過程中，云計算和大數據技術是互聯網數據用戶對資源進行共享的一種新型模式，從服務器到網絡、從硬件到軟件均可以進行必要的共享，所有資源均可上傳至云服務器，虛擬服務器的容量擴展性較強。用戶通過云計算可減少交互和管理流程，可快速按照需求找到合理的資源，云計算支配的相關網絡系統可實時按照用戶需求完成動態部署、配置以及監控。

3.4 地域差別過大

由于我國國土較廣，地勢地形差異較大，不同地區的煤礦擁有著不同的地質水文條件，直接使得各個地區都有適配自身的智慧礦山運行模式。部分以煤礦業為主的省份智慧礦山測繪地理信息服務共享服務體系較為成熟，對于智慧礦山管理的有效發展提供了扎實的基礎。而部分煤礦產業發展緩慢的省份由于缺乏經驗，在地理測繪信息共享的發展上磕磕絆絆，至今都沒有達到良好的效果。這使得智慧礦山在我國煤礦行業整體發展中遇到了較大的阻礙，若想真正施行智慧礦山信息技術共享服務的全面推廣，就要保證落實到全國各地，不能使地區之間的差異越來越大，最后打破了煤礦業平衡，否則反而會導致經濟水平差異過大，部分省份人才流失人口老齡化等諸多社會問題。

3.5 智慧礦山測繪地理信息共享服務整體水平有待提升

傳統煤礦產業發展已經較為成熟，各地煤礦業的發展大多形成固定模式，即以盈利為主。這就造成了盲目開采導致的生態破壞問題，對煤礦行業的發展產生了極壞的影響。而在信息化時代中，智慧礦測繪地理信息共享服務推行的基礎就是我國煤礦行業的整體穩定。信息共享服務若想順利發展，就一定要建立健全煤礦生產體系，完善各項功能，不要只將目光放在盈利上，更要去關注整煤礦項目的綠色生產與可持續發展，滿足生態需求，為智慧礦山測繪地理信息服務在我國的發展提供扎實的基礎[6]。

4 智慧礦山測繪地理信息數據共享服務模式探討

4.1 持續更新測繪地理信息服務模式

智慧礦山在開展基礎技術創新的同時，還要進一步優化服務職能，強化實效性，充分發揮其綜合效益，提升資源可利用率，為智慧礦山的發展提供更為準確的信息化服務，滿足其建設需要。此外，由于測繪地理信息主要是為智慧礦山建設提供相應的服務，其內容比較繁瑣，并且還牽扯到礦山企業發展的方方面面，所以在礦山企業發展過程中，就要針對企業發展的各種需要，制訂出合適的解決方案，這樣才能夠更有針對性[7]。與此同時，礦山企業的技術創新也要圍繞著礦山企業的發展和建設為中心，按照礦山建設中的相關信息提供技術支持，從而達到最好的效果。測繪地理信息的首要任務是優化智慧礦山的基礎設施和提供的服務，推動技術創新，提高測繪地理信息數據共享服務能力。

4.2 融入大數據技術，構建服務條件

隨著科技的飛速發展，數據日益成為人類社會發展的一個重要內容，人們生活中的每一項活動都可以創造出大量的數據，數據信息存在生活著中的各個方面。將大數據技術引入到測繪地理信息系統中，可以有效的提升數據準確率，并將數據服務理念融入其中，將各種礦山地質勘查信息的數據融合在一起，既可以有效提升信息數據的處理速度，又可以在智慧礦山開發中融入礦山發展數據作為參考，使各類數據得到最大程度的使用，從而達到更好的工作效果和準確性，進一步為智慧礦山的發展做好服務。當今世界是一個充滿數據和信息的時代，數據已經滲透到了人們日常生活的各個環節中，數據的使用已經成為規劃礦山發展和建設的重要內容，是推動智慧礦山發展的關鍵因，融入大數據技術能夠有效提高測繪地理信息服務的精確度，提升礦山服務水平，使其在智慧礦山的發展中發揮出應有的作用，使之能夠更好的適應智慧礦山的發展，達到智慧礦山可持續發展的目的。

4.3 防止成本超支

無論多么專業的團隊，在大型沒煤礦項目中都會出現超出預算的現象。智慧礦山測繪地理信息數據共享服務為煤礦開采提供技術支持，根據整體開采工程規模、工程開發類型和項目主力人的個人能力水平等具體要素進行成本估算。估算過程中會對工程起始與截至日期進行計劃，并通過信息數據共享服務提供的歷史信息制定工期以及時間表。與此同時智能信息化技術也可實現培訓材料與員工的異地同步，即使員工不能參與實地培訓，也能通過線上培訓的方式增長相關技術知識，提升其專業素養，有效節約了培訓過程中的人力資源成本，同時有效節約了項目生產的時間成本，進而縮短工期，加快礦山建設，使其迅速投產。

4.4 通過生成式設計 （Generative Design）進行方案制定

智慧礦山信息模型是一個基于3D模型的過程，為煤礦挖掘、加工和工人提供更加直觀的建筑信息，以有效地規劃、設計、建造和管理建筑物和基礎設施。為了規劃和設計建筑物，3D模型需要考慮煤礦所在地的地質、水文、機械、電氣和管道（MEP）計劃以及各個團隊的活動順序。設計過程中最主要的矛盾是由于溝通不及時，煤礦工程下屬各子團隊對項目模型的構建可能會產生沖突，為此，信息共享尤為重要，各子團隊在進行設計時要使用計算機進行數據共享，利用計算機識別沖突，保證子團隊模型構建組合的合理性，避免返工。智慧礦山測繪地理信息數據共享服務可將設計過程中存在的變量進行統一整理，同時自動依據工程規劃提供備選設計方案。

4.5 風險緩解

信息化技術可以把控煤礦生產中存在的風險。每個煤礦生產過程中都會有伴生風險，其中包括煤礦生產質量，煤礦礦井生產安全問題，礦山建設時間成本等。因項目內包含諸多子團隊，分別進行不同領域的作業，導致其風險發生概率與礦山規模成正比。如今將智慧礦山測繪地理信息數據共享服務運用到煤礦生產之中，可以有效識別風險，根據風險優先級確定規避方案，項目施工方可以充分利用現有資源有效避免事故發生。

4.6 項目規劃

智慧礦山測繪地理信息數據共享服務在煤礦生產中的使用項目之一是使用機器人自動捕獲煤礦所在地的圖像，進行3D臨摹并將數據導入，以此為項目制定合理間距。如果煤礦生產過程中某一環節出現問題，相關領域的處理人員就可以及時發現問題并解決問題，隨后在使用信息共享技術進行成果驗收，檢驗問題是否解決。該項技術時建立在算法的反復實驗基礎上，它可以將項目內容進行自動重組，并選取最優化的備選方案，既能促進煤礦生產項目合理規劃，還能隨著時間線的拉長精細化方案。

4.7 解決勞動力短缺問題

勞動人員數量大幅度減少以及社會各界對煤礦需求量增加的愿望使得煤礦企業加快智慧礦山測繪地理信息數據共享服務的運用。煤礦生產企業開始使用信息化技術來合理規劃工作人員與自動化器械，通過多種排列組合選取最優化的人工與機器配合方案，項目負責人可根據該方案指揮工作人員及時到崗，保證項目按工期順利完成。綜上所述，智慧礦山測繪地理信息數據共享服務將通過智能技術使煤礦生產工程變得更加智能和自主。

4.8 人工智能和建設中的大數據

在信息化時代，創建大數據庫已經成為了各行各業在時代中持續發展的重中之重，利用信息化技術，龐大的煤礦測繪地理數據被匯總到數據庫當中，成為建筑項目可以依賴的可靠經驗。其中無論是從移動設備終端、無人機航拍獲取的圖片信息，還是從安全傳感器、煤礦數據掃描設備所獲取的數據信息，都互相交織成龐大的信息網絡，最終匯總到信息數據庫，這為煤礦生產行業專業人士和提供了分析數據并從中獲益的機會。

5 結語

綜上所述，隨著我國信息技術的不斷發展和進步，礦山企業在實際發展建設中逐漸融入了物聯網、大數據等技術，進而產生了智慧礦山，推動了礦山建設快速發展。為適應智慧礦山發展需求，測繪地理信息數據共享服務模式也進行可更新，其在智慧礦山建設中能夠起到更新測繪地理信息服務模式、融入大數據技術，構建服務條件、預防頂板事故發生、監督采掘工程質量等服務作用，為礦山的可持續發展夯實基礎。