李建強

（甘肅煤田地質局一四六隊，甘肅 平?jīng)?744000）

沒有發(fā)展地理信息，就不可能實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)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(guī)劃與開發(fā)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(yè)還要以礦山建設為基礎，對測繪地理信息在礦山發(fā)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(fā)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(shù)字化發(fā)展的產(chǎn)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(wǎng)絡信息技術為基礎構建的礦山，可以極大的提升礦企經(jīng)濟效益。有學者曾經(jīng)表明“現(xiàn)在是資訊信息和數(shù)據(jù)的年代。”信息數(shù)據(jù)充斥著人類的日?；顒樱瑸槿祟惖娜粘；顒犹峁┝藰O大便利，比如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術的興起，有效提升了礦山開發(fā)和建設工作，再比如物聯(lián)網(wǎng)處理系統(tǒng)，在線服務系統(tǒng)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(xiàn)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(chǎn)企業(yè)提供更加優(yōu)質的服務。

2 測繪地理信息的必要性

在對礦山地理數(shù)據(jù)進行縝密的分后建立了智慧礦山?，F(xiàn)如今，中國基本實現(xiàn)了地理信息數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)系統(tǒng)，從海洋、陸地到山川、河流、空氣，從靜止到動態(tài)，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(fā)展提供一個更加準確和完整的地理信息數(shù)據(jù)，從而促進礦山更好的發(fā)展[2]。

首先，要確定礦山位置。礦山建設工程規(guī)劃是影響礦山建設發(fā)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(shù)據(jù)，才能得到詳細的規(guī)劃信息，并根據(jù)礦企發(fā)展的需要進行規(guī)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(qū)開發(fā)計劃的優(yōu)化完成項目選址工作。

其次，開發(fā)和建設礦山的物聯(lián)網(wǎng)。在智慧礦山建設中，物聯(lián)網(wǎng)技術是一項重要的基礎性工作，而地理信息系統(tǒng)就是利用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對礦山開采和工程施工地區(qū)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(yōu)越性，所以隨著智慧礦山的建設與發(fā)展，必須加快物聯(lián)網(wǎng)的建設。加強物聯(lián)網(wǎng)信息的準確性是加強礦山網(wǎng)絡監(jiān)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(xiàn)礦山智能化就必須要有一個統(tǒng)一的信息化系統(tǒng)，而信息化系統(tǒng)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(fā)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(fā)展和建設的一項關鍵舉措，而智慧礦山的發(fā)展和應用也需要地理信息數(shù)據(jù)共享服務技術的支撐。

3 智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務發(fā)展現(xiàn)狀

智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務涉及煤礦產(chǎn)業(yè)的全生產(chǎn)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(shù)據(jù)技術，不同技術之間相互獨立又相互聯(lián)系，搭建了整體的信息數(shù)據(jù)共享服務體系。

3.1 智能規(guī)劃與設計

智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務的成功應用，使得信息技術煤礦產(chǎn)業(yè)在設計、施工、管理、運維等不同階段發(fā)揮強大的功能，可以不拘泥于單一領域，在煤礦產(chǎn)業(yè)建設全生命周期內發(fā)揮出色的技術優(yōu)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(shù)據(jù)共享服務方面起著舉足輕重的作用。BIM技術是以數(shù)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(jù)，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(xié)同完成項目。從世界范圍看，美、北歐等國家地區(qū)的BIM技術應用起步早且技術發(fā)展成熟，強制技術推廣應用；英、韓、新等國家地區(qū)的BIM技術強制應用進入快車道；日、澳等國家地區(qū)未進行強制，但已有本土化的BIM執(zhí)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(xiàn)在施工階段[4]。隨著現(xiàn)代煤礦產(chǎn)業(yè)建設節(jié)奏的加快，以及更多企業(yè)對BIM技術保持緊密關注。作為行業(yè)的先驅，很多煤礦企業(yè)計劃并利用BIM技術開展方案規(guī)劃與圖紙設計，通過測繪地理信息數(shù)據(jù)共享模擬煤礦全景，強調設計重心前移、共享協(xié)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(yè)的科學性，統(tǒng)籌在方案創(chuàng)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(yōu)化改良煤礦挖掘作業(yè)方案。

3.2 智能信息與裝備

我國現(xiàn)代煤礦產(chǎn)業(yè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(fā)達國家走在世界發(fā)展前列，德國更是早在2012年就推行“工業(yè)4.0計劃”，以服務機器人為重點加快智能機器人的開發(fā)和應用。但是據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年，全球人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模已超過370億美元，中國人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模占比超過15%[5]。這意味著我國在智能數(shù)據(jù)方面已經(jīng)占據(jù)了一席之地，我國智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)服務也以此為依托，獲取了大量高質量數(shù)據(jù)信息，為我國煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(shù)據(jù)共享服務的不斷創(chuàng)新和應用，讓現(xiàn)代煤礦的功能價值持續(xù)得到增強。從現(xiàn)階段看，搭載先進數(shù)據(jù)基礎形成的智慧礦山，可積極對煤礦挖掘設計和施工各環(huán)節(jié)進行信息化、智能化融合改造。在數(shù)據(jù)共享過程中，云計算和大數(shù)據(jù)技術是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)用戶對資源進行共享的一種新型模式，從服務器到網(wǎng)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(wǎng)絡系統(tǒng)可實時按照用戶需求完成動態(tài)部署、配置以及監(jiān)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(qū)的煤礦擁有著不同的地質水文條件，直接使得各個地區(qū)都有適配自身的智慧礦山運行模式。部分以煤礦業(yè)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(fā)展提供了扎實的基礎。而部分煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢的省份由于缺乏經(jīng)驗，在地理測繪信息共享的發(fā)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(yè)整體發(fā)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(qū)之間的差異越來越大，最后打破了煤礦業(yè)平衡，否則反而會導致經(jīng)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(tǒng)煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，各地煤礦業(yè)的發(fā)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(tài)破壞問題，對煤礦行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)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(yè)的整體穩(wěn)定。信息共享服務若想順利發(fā)展，就一定要建立健全煤礦生產(chǎn)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(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展，滿足生態(tài)需求，為智慧礦山測繪地理信息服務在我國的發(fā)展提供扎實的基礎[6]。

4 智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務模式探討

4.1 持續(xù)更新測繪地理信息服務模式

智慧礦山在開展基礎技術創(chuàng)新的同時，還要進一步優(yōu)化服務職能，強化實效性，充分發(fā)揮其綜合效益，提升資源可利用率，為智慧礦山的發(fā)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(yè)發(fā)展的方方面面，所以在礦山企業(yè)發(fā)展過程中，就要針對企業(yè)發(fā)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(yè)的技術創(chuàng)新也要圍繞著礦山企業(yè)的發(fā)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(yōu)化智慧礦山的基礎設施和提供的服務，推動技術創(chuàng)新，提高測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務能力。

4.2 融入大數(shù)據(jù)技術，構建服務條件

隨著科技的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)日益成為人類社會發(fā)展的一個重要內容，人們生活中的每一項活動都可以創(chuàng)造出大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息存在生活著中的各個方面。將大數(shù)據(jù)技術引入到測繪地理信息系統(tǒng)中，可以有效的提升數(shù)據(jù)準確率，并將數(shù)據(jù)服務理念融入其中，將各種礦山地質勘查信息的數(shù)據(jù)融合在一起，既可以有效提升信息數(shù)據(jù)的處理速度，又可以在智慧礦山開發(fā)中融入礦山發(fā)展數(shù)據(jù)作為參考，使各類數(shù)據(jù)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(fā)展做好服務。當今世界是一個充滿數(shù)據(jù)和信息的時代，數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到了人們日常生活的各個環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)的使用已經(jīng)成為規(guī)劃礦山發(fā)展和建設的重要內容，是推動智慧礦山發(fā)展的關鍵因，融入大數(shù)據(jù)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(fā)展中發(fā)揮出應有的作用，使之能夠更好的適應智慧礦山的發(fā)展，達到智慧礦山可持續(xù)發(fā)展的目的。

4.3 防止成本超支

無論多么專業(yè)的團隊，在大型沒煤礦項目中都會出現(xiàn)超出預算的現(xiàn)象。智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務為煤礦開采提供技術支持，根據(jù)整體開采工程規(guī)模、工程開發(fā)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(yè)素養(yǎng)，有效節(jié)約了培訓過程中的人力資源成本，同時有效節(jié)約了項目生產(chǎn)的時間成本，進而縮短工期，加快礦山建設，使其迅速投產(chǎn)。

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(guī)劃、設計、建造和管理建筑物和基礎設施。為了規(guī)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(chǎn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)共享服務可將設計過程中存在的變量進行統(tǒng)一整理，同時自動依據(jù)工程規(guī)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(chǎn)中存在的風險。每個煤礦生產(chǎn)過程中都會有伴生風險，其中包括煤礦生產(chǎn)質量，煤礦礦井生產(chǎn)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(yè)，導致其風險發(fā)生概率與礦山規(guī)模成正比。如今將智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務運用到煤礦生產(chǎn)之中，可以有效識別風險，根據(jù)風險優(yōu)先級確定規(guī)避方案，項目施工方可以充分利用現(xiàn)有資源有效避免事故發(fā)生。

4.6 項目規(guī)劃

智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務在煤礦生產(chǎn)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(shù)據(jù)導入，以此為項目制定合理間距。如果煤礦生產(chǎn)過程中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，相關領域的處理人員就可以及時發(fā)現(xiàn)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(yōu)化的備選方案，既能促進煤礦生產(chǎn)項目合理規(guī)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(shù)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(yè)加快智慧礦山測繪地理信息數(shù)據(jù)共享服務的運用。煤礦生產(chǎn)企業(yè)開始使用信息化技術來合理規(guī)劃工作人員與自動化器械，通過多種排列組合選取最優(yōu)化的人工與機器配合方案，項目負責人可根據(jù)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(shù)據(jù)共享服務將通過智能技術使煤礦生產(chǎn)工程變得更加智能和自主。

4.8 人工智能和建設中的大數(shù)據(jù)

在信息化時代，創(chuàng)建大數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為了各行各業(yè)在時代中持續(xù)發(fā)展的重中之重，利用信息化技術，龐大的煤礦測繪地理數(shù)據(jù)被匯總到數(shù)據(jù)庫當中，成為建筑項目可以依賴的可靠經(jīng)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(shù)據(jù)掃描設備所獲取的數(shù)據(jù)信息，都互相交織成龐大的信息網(wǎng)絡，最終匯總到信息數(shù)據(jù)庫，這為煤礦生產(chǎn)行業(yè)專業(yè)人士和提供了分析數(shù)據(jù)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(fā)展和進步，礦山企業(yè)在實際發(fā)展建設中逐漸融入了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術，進而產(chǎn)生了智慧礦山，推動了礦山建設快速發(fā)展。為適應智慧礦山發(fā)展需求，測繪地理信息數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)技術，構建服務條件、預防頂板事故發(fā)生、監(jiān)督采掘工程質量等服務作用，為礦山的可持續(xù)發(fā)展夯實基礎。