CN115797095A - 基于bim+gis技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，属于智慧矿山领域，包括智能矿山综合信息系统管理平台、智能监测系统；所述智能矿山综合信息系统管理平台用于获取矿井安全生产必要条件，进行矿井安全生产整体态势感知，在获取系统最高人为指挥权限后，通过监测工作人员的生命特征，与施工与矿井BIM和GIS模型进行对比校正，对智能监测系统进行决策和控制；所述智能监测系统用于对矿井内各系统进行BIM建模，从而对各系统进行检测。本发明实现了矿井的全周期、全领域、动态感知的智能化矿山，保证了矿井整体的智能化运营、全领域智能化巡检，全周期矿井智能化评估。
Description
技术领域
本发明属于智慧矿山领域，涉及一种基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台。
背景技术
目前井下智能化种类较多但并未实现矿井全周期、全领域、动态感知的智能化矿山综合信息系统管理平台，没有实质性实现全周期智能，现有井下智能化范围较小，由于各部分智能化只能在局部实现，未能实现全周期、全领域、动态感知的智能化，仍需要人员现场，存在一定的人员劳动安全风险，未能实现无人看守情况下自动采煤和智能巡检，现有智能化技术无法保证矿井整体的智能化运营、全领域智能化巡检，全周期矿井智能化评估，现有技术没有实现矿井的全周期、全领域、动态感知的智能化矿山。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，包括智能矿山综合信息系统管理平台、智能监测系统；
所述智能矿山综合信息系统管理平台用于获取矿井安全生产必要条件，进行矿井安全生产整体态势感知，在获取系统最高人为指挥权限后，通过监测工作人员的生命特征，与施工与矿井BIM和GIS模型进行对比校正，对智能监测系统进行决策和控制；
所述智能监测系统用于对矿井内各系统进行BIM建模，从而对各系统进行检测。
进一步，所述智能矿山综合信息系统管理平台对矿井下的智能化采煤、掘进、机电、运输、通风、排水、地质、保障、监测系统进行动态感知、判断、智能决策。
进一步，所述矿井安全生产整体态势感知包括井下智能监测巡检，动态感知和智能决策，井上智能监测巡检；
所述井下智能监测巡检包括对瓦斯、煤尘、水、火灾害态势感知，矿井生产系统故障态势感知，矿井通风系统故障态势感知；
所述动态感知和智能决策对基于BIM+GIS技术全周期设计的智慧矿山的基建期、生产期、资源枯竭期进行全周期动态感知和智能决策；
所述井上智能监测巡检包括对井上保障设备故障态势感知、井上生活区安全态势监测感知、井上远程操作人员生命特征监测态势感知。
进一步，所述智能监测系统包括智能采煤系统、智能掘进系统、智能机电系统、智能运输系统、智能通风系统、智能排水系统、智能地质数据系统、智能地面保障系统、智能监测监控系统；
所述智能采煤系统基于BIM对矿井内可采煤层进行全周期建模，根据采煤接替设计智能自动调配采煤机进行回采；
所述智能掘进系统：基于BIM对矿井内所有综合开拓巷道进行全周期建模，根据采掘接替设计智能自动调配掘进系统或盾构系统进行开拓掘进；
所述智能机电系统基于BIM对矿井内所有机电设备及供电系统进行全周期建模，根据主运输、主通风、主排水、主提升、监测环网、井上生活系统供电，实行模块化智能化主电路巡检，智能化巡检机电设备运行状况、智能化调控电力系统分布；
所述智能运输系统基于BIM对矿井内所有运输系统进行全周期建模，根据智慧矿山的人、煤、料、渣进行分级、分类调控运输，建立运输巡查自检系统；
所述智能通风系统基于GIS对矿井内所有运输系统进行全周期建模，根据智慧矿山的风量设计进行自动调控各个巷道的风量、风速，自动巡检矿井的总体及局部的通风状态并做出评估数据；
所述智能排水系统基于GIS对矿井内所有排水系统进行全周期建模，根据智慧矿山的排水设计，自动调控排水机器的功率及水位，并对矿井的各个水仓实行动态监控；
所述智能地质数据系统基于GIS对矿井内所有地质状况进行系统全周期建模，根据智慧矿山的地勘数据资料进行开拓预测，并根据现场施工状况进行实时修正和完善整个矿井的综合地质状况，并通过自主学习对未开拓区域的地质状况做出预判；
所述智能地面保障系统基于GIS对矿井内地面保障系统进行全周期建模，根据井下各系统的运行反馈状态进行智能化自动校正、反馈保障系统在合理区间运行；
所述智能监测监控系统基于BIM对矿井内所有监控监测区域进行全周期建模，建立井上下统一的环网系统，对矿井总体运行状态进行实时态势感知。
进一步，所述智能采煤系统包括采煤运行自动化、运行姿态自动调控系统及故障诊断系统；采煤运行自动化包括自动调高系统、自动调速系统、工况监视系统。
进一步，所述智能掘进系统包括自动掘进机、自动锚固机、智能化故障诊断系统，实现巷道掘进、锚固自动化一体化作业，自动掘进机、自动锚固机包括自动化履带掘进锚固机、工况监视系统；
进一步，所述智能机电系统具体包括：
主运输系统供电包括顺槽运输系统智能供电，采区巷道运输系统智能供电，大巷运输系统智能供电；
主通风系统供电包括主通风机供电系统、局部通风机供电系统、备用通风机供电系统；
主排水系统供电包括矿井水仓供电系统、采区水仓供电系统；
主提升系统供电包括矿井主提升电机供电系统、矿井附提升电机供电系统；
监测环网系统供电包括矿井井上监测供电系统、矿井井下监测供电系统；
井上生活系统供电包括矿井井上居住保障供电系统、矿井井上娱乐设施供电系统；
模块化智能化主电路巡检系统供电包括智能化自我巡检供电系统、智能化矿井备用系统供电；
模块化智能巡检井下机电设备系统供电包括智能机电设备井下巡检供电系统、智能化机电故障设备反馈供电系统；
智能化调控电力系统分布包括智能化调控供电系统、智能化调控反馈供电系统；
故障诊断系统包括动态感知故障诊断系统、动态感知故障反馈系统。
进一步，所述智能监测监控系统包括采煤自检校正系统、掘进自检校正系统、机电自检校正系统、运输自检校正系统、通风自检校正系统、排水自检校正系统、地面保障自检校正系统、地质数据库自检校正系统、一通三防动态感知系统；所述一通三防动态感知系统包括矿井通风动态感知、矿井瓦斯动态感知、矿井煤尘动态感知、矿井防灭火动态感知。
本发明的有益效果在于：本发明实现了矿井的全周期、全领域、动态感知的智能化矿山，保证了矿井整体的智能化运营、全领域智能化巡检，全周期矿井智能化评估。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台框架图；
图2为基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，逻辑分析处理过程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～2，本发明的提供一种基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台。
(1)智能矿山综合信息系统管理平台，为“智能矿山中枢神经大脑”动态感知、判断、智能决策矿井的智能化采煤、掘进、机电、运输、通风、排水、地质、保障、监测等九大系统。对瓦斯、煤尘、水、火灾害态势感知，矿井生产系统故障态势感知，矿井通风系统故障态势感知；动态感知和智能决策对基于BIM+GIS技术全周期设计的智慧矿山的基建期、生产期、资源枯竭期进行全周期动态感知和智能决策；井上智能监测巡检包括对井上保障设备故障态势感知、井上生活区安全态势监测感知、井上远程操作人员生命特征监测态势感知。
(2)智能采煤系统：基于BIM对矿井内可采煤层进行全周期建模，根据采煤接替设计智能自动调配采煤机进行回采，采煤机系统主要包括采煤机运行自动化和运行姿态的自动控制系统。实现全工作面自动化的无人工作面采煤。采煤机自动化包括恒功率自动调速系统、自动调高系统、工况监视系统和故障诊断等主要内容。
(3)智能掘进系统：基于BIM对矿井内所有综合开拓巷道进行全周期建模，根据采掘接替设计智能自动调配掘进系统(或盾构系统)进行开拓掘进，掘进系统主要包括自动化掘进机器、自动化锚固机器，实现巷道掘进、锚固自动化一体化作业，掘进锚固自动化包括自动化履带掘进锚固机、工况监视系统和故障诊断等主要内容。
(4)智能机电系统：基于BIM对矿井内所有机电设备及供电系统进行全周期建模，根据主运输、主通风、主排水、主提升、监测环网、井上生活系统供电，实行模块化智能化主电路巡检，智能化巡检机电设备运行状况、智能化调控电力系统分布等主要内容。主运输系统供电包括顺槽运输系统智能供电，采区巷道运输系统智能供电，大巷运输系统智能供电；主通风系统供电包括主通风机供电系统、局部通风机供电系统、备用通风机供电系统；主排水系统供电包括矿井水仓供电系统、采区水仓供电系统；主提升系统供电包括矿井主提升电机供电系统、矿井附提升电机供电系统；监测环网系统供电包括矿井井上监测供电系统、矿井井下监测供电系统；井上生活系统供电包括矿井井上居住保障供电系统、矿井井上娱乐设施供电系统；模块化智能化主电路巡检系统供电包括智能化自我巡检供电系统、智能化矿井备用系统供电；模块化智能巡检井下机电设备系统供电包括智能机电设备井下巡检供电系统、智能化机电故障设备反馈供电系统；智能化调控电力系统分布包括智能化调控供电系统、智能化调控反馈供电系统；故障诊断系统包括动态感知故障诊断系统、动态感知故障反馈系统。
(5)智能运输系统：基于BIM对矿井内所有运输系统进行全周期建模，根据智慧矿山的人、煤、料、渣进行分级、分类调控运输，建立运输巡查自检系统。
(6)智能通风系统：基于GIS对矿井内所有运输系统进行全周期建模，根据智慧矿山的风量设计进行自动调控各个巷道的风量、风速，自动巡检矿井的总体及局部的通风状态并做出评估数据。
(7)智能排水系统：基于GIS对矿井内所有排水系统进行全周期建模，根据智慧矿山的排水设计，自动调控排水机器的功率及水位，并对矿井的各个水仓实行动态监控。
(8)智能地质数据系统：基于GIS对矿井内所有地质状况进行系统全周期建模，根据智慧矿山的地勘数据资料进行开拓预测，并根据现场施工状况进行实时修正和完善整个矿井的瓦斯地质、水文地质、构造地质等综合地质状况，并通过自主学习对未开拓区域的地质状况做出预判。
(9)智能地面保障系统：基于GIS对矿井内地面保障系统进行全周期建模，包括矿井通风机房、压风机房、供水设施、生活区水电暖系统，根据井下各系统的运行反馈状态进行智能化自动校正、反馈保障系统在合理区间运行。
(10)智能监测监控系统：基于BIM对矿井内所有监控监测区域进行全周期建模，建立井上下统一的环网系统，对矿井总体运行状态进行实时态势感知，系统包括采煤自检校正系统、掘进自检校正系统、机电自检校正系统、运输自检校正系统、通风自检校正系统、排水自检校正系统、地面保障自检校正系统、地质数据库自检校正系统、一通三防动态感知系统；一通三防动态感知系统包括矿井通风动态感知、矿井瓦斯动态感知、矿井煤尘动态感知、矿井防灭火动态感知。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：包括智能矿山综合信息系统管理平台、智能监测系统；
所述智能矿山综合信息系统管理平台用于获取矿井安全生产必要条件，进行矿井安全生产整体态势感知，在获取系统最高人为指挥权限后，通过监测工作人员的生命特征，与施工与矿井BIM和GIS模型进行对比校正，对智能监测系统进行决策和控制；
所述智能监测系统用于对矿井内各系统进行BIM建模，从而对各系统进行检测。
2.根据权利要求1所述的基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：所述智能矿山综合信息系统管理平台对矿井下的智能化采煤、掘进、机电、运输、通风、排水、地质、保障、监测系统进行动态感知、判断、智能决策。
3.根据权利要求1所述的基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：所述矿井安全生产整体态势感知包括井下智能监测巡检，动态感知和智能决策，井上智能监测巡检；
所述井下智能监测巡检包括对瓦斯、煤尘、水、火灾害态势感知，矿井生产系统故障态势感知，矿井通风系统故障态势感知；
所述动态感知和智能决策对基于BIM+GIS技术全周期设计的智慧矿山的基建期、生产期、资源枯竭期进行全周期动态感知和智能决策；
所述井上智能监测巡检包括对井上保障设备故障态势感知、井上生活区安全态势监测感知、井上远程操作人员生命特征监测态势感知。
4.根据权利要求1所述的基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：所述智能监测系统包括智能采煤系统、智能掘进系统、智能机电系统、智能运输系统、智能通风系统、智能排水系统、智能地质数据系统、智能地面保障系统、智能监测监控系统；
所述智能采煤系统基于BIM对矿井内可采煤层进行全周期建模，根据采煤接替设计智能自动调配采煤机进行回采；
所述智能掘进系统：基于BIM对矿井内所有综合开拓巷道进行全周期建模，根据采掘接替设计智能自动调配掘进系统或盾构系统进行开拓掘进；
所述智能机电系统基于BIM对矿井内所有机电设备及供电系统进行全周期建模，根据主运输、主通风、主排水、主提升、监测环网、井上生活系统供电，实行模块化智能化主电路巡检，智能化巡检机电设备运行状况、智能化调控电力系统分布；
所述智能运输系统基于BIM对矿井内所有运输系统进行全周期建模，根据智慧矿山的人、煤、料、渣进行分级、分类调控运输，建立运输巡查自检系统；
所述智能通风系统基于GIS对矿井内所有运输系统进行全周期建模，根据智慧矿山的风量设计进行自动调控各个巷道的风量、风速，自动巡检矿井的总体及局部的通风状态并做出评估数据；
所述智能排水系统基于GIS对矿井内所有排水系统进行全周期建模，根据智慧矿山的排水设计，自动调控排水机器的功率及水位，并对矿井的各个水仓实行动态监控；
所述智能地质数据系统基于GIS对矿井内所有地质状况进行系统全周期建模，根据智慧矿山的地勘数据资料进行开拓预测，并根据现场施工状况进行实时修正和完善整个矿井的综合地质状况，并通过自主学习对未开拓区域的地质状况做出预判；
所述智能地面保障系统基于GIS对矿井内地面保障系统进行全周期建模，根据井下各系统的运行反馈状态进行智能化自动校正、反馈保障系统在合理区间运行；
所述智能监测监控系统基于BIM对矿井内所有监控监测区域进行全周期建模，建立井上下统一的环网系统，对矿井总体运行状态进行实时态势感知。
5.根据权利要求4所述的基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：所述智能采煤系统包括采煤运行自动化、运行姿态自动调控系统及故障诊断系统；采煤运行自动化包括自动调高系统、自动调速系统、工况监视系统。
6.根据权利要求4所述的基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：所述智能掘进系统包括自动掘进机、自动锚固机、智能化故障诊断系统，实现巷道掘进、锚固自动化一体化作业，自动掘进机、自动锚固机包括自动化履带掘进锚固机、工况监视系统。
7.根据权利要求4所述的基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：所述智能机电系统具体包括：
主运输系统供电包括顺槽运输系统智能供电，采区巷道运输系统智能供电，大巷运输系统智能供电；
主通风系统供电包括主通风机供电系统、局部通风机供电系统、备用通风机供电系统；
主排水系统供电包括矿井水仓供电系统、采区水仓供电系统；
主提升系统供电包括矿井主提升电机供电系统、矿井附提升电机供电系统；
监测环网系统供电包括矿井井上监测供电系统、矿井井下监测供电系统；
井上生活系统供电包括矿井井上居住保障供电系统、矿井井上娱乐设施供电系统；
模块化智能化主电路巡检系统供电包括智能化自我巡检供电系统、智能化矿井备用系统供电；
模块化智能巡检井下机电设备系统供电包括智能机电设备井下巡检供电系统、智能化机电故障设备反馈供电系统；
智能化调控电力系统分布包括智能化调控供电系统、智能化调控反馈供电系统；
故障诊断系统包括动态感知故障诊断系统、动态感知故障反馈系统。
8.根据权利要求4所述的基于BIM+GIS技术全周期智慧矿山模块化综合信息系统平台，其特征在于：所述智能监测监控系统包括采煤自检校正系统、掘进自检校正系统、机电自检校正系统、运输自检校正系统、通风自检校正系统、排水自检校正系统、地面保障自检校正系统、地质数据库自检校正系统、一通三防动态感知系统；所述一通三防动态感知系统包括矿井通风动态感知、矿井瓦斯动态感知、矿井煤尘动态感知、矿井防灭火动态感知。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116431613A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-07-14 | 山西科达自控股份有限公司 | 一种面向智慧矿山生产的系统级m-cps架构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116431613A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-07-14 | 山西科达自控股份有限公司 | 一种面向智慧矿山生产的系统级m-cps架构 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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