隨著礦山智能化建設的不斷深入,數字化技術正在重塑傳統 礦山的生產與管理模式。作為礦山空間數據管理的核心載體,GIS(地理信息系統)早已從早期的輔助工具,轉變為智慧礦山建設的核心底座。然而,在礦山從數字化向智能化躍遷的過程中,傳統二維GIS的局限性正在逐漸顯現,越來越多的礦山企業開始將目光投向二三維一體化的GIS技術,試圖破解長期以來的空間數據管理痛點。
長期以來,二維GIS都是礦山空間信息管理的主流方案,它能夠滿足基礎的平面數據管理、圖層展示等需求,在過去的很長一段時間里支撐了礦山的信息化建設。但隨著智慧礦山對數據的精度、維度、融合能力的要求不斷提升,二維GIS的短板正在被無限放大。
首先是空間信息的維度缺失。礦山是一個典型的三維空間系統,不僅包含地表的地形地貌,更包含了地下數百甚至上千米的巷道、地層、地質構造、水文分布等立體信息。但傳統二維GIS只能將這些三維信息投影到平面上進行展示,丟失了關鍵的深度、高程信息,導致管理人員無法直觀感知地下的真實空間結構。比如在水害防治工作中,傳統二維系統只能展示平面的水文監測點,無法直觀呈現含水層的三維分布與風險擴散趨勢,給預警決策帶來了很大的難度。
其次是多源數據的融合難題。智慧礦山的建設過程中,產生了大量的多源異構數據,包括地質勘探數據、巷道建模數據、設備監測數據、人員定位數據、視頻監控數據等等。傳統二維GIS無法有效整合這些三維的地質數據、動態的物聯網數據,導致各個系統之間數據割裂,形成了一個個的“信息孤島”,管理人員需要在多個系統之間切換才能獲取完整的信息,效率低下,也無法支撐全局的決策分析。
除此之外,傳統二維GIS的直觀性不足,也給礦山的安全培訓、應急指揮帶來了阻礙。二維的圖紙對于基層的作業人員來說,理解門檻很高,在應急救援的時候,無法快速的定位風險位置、規劃救援路線,很大程度上影響了應急處置的效率。
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圖1:二三維一體化GIS可同時兼容平面二維與立體三維場景
正是這些痛點,推動著礦山GIS從二維向二三維一體化升級。近年來,隨著國家對煤礦智能化建設的推進,《煤礦智能化建設指南(2021年版)》等政策明確提出,要推進透明地質、數字孿生礦山的建設,這對空間數據底座提出了更高的要求。二三維一體化GIS,正是解決這些問題的核心方案,它既能夠兼容傳統的二維數據管理能力,又能夠支撐三維的立體空間展示、分析,成為了當前礦山智能化建設的剛需。
從市場需求來看,越來越多的礦山企業開始意識到空間數據底座的重要性。根據行業調研數據顯示,當前我國智能化煤礦的建設覆蓋率已經超過了50%,而其中超過70%的礦山都在對原有的GIS系統進行升級,從傳統的二維向二三維一體化遷移。企業的需求也從早期的“能用”,轉變為“好用”,他們需要一個能夠整合所有空間數據、支撐全場景應用的統一底座,來支撐透明地質、安全管控、智能開采等核心業務。
二三維一體化GIS的落地,也為礦山帶來了豐富的應用場景,徹底改變了傳統的管理模式。
首先是透明地質與地質保障場景。通過二三維一體化的底座,礦山企業可以將鉆孔、勘探、物探等多源地質數據進行融合,構建高精度的三維地質模型,還原地下的真實地層、構造、水文情況,實現“透明礦山”的建設。
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圖2:礦山三維地質建模可還原地下地層、巷道的真實空間結構
基于這個模型,地質保障系統可以實現水害、瓦斯等地質災害的精準預警,管理人員可以直觀的看到風險的三維分布,提前采取防控措施。比如北京空間維特的地質保障系統,就基于二三維一體化的底座,實現了礦井地質數據的智能管理,為地測、通防、生產設計等業務提供了精準的空間數據支撐。
其次是全場景的安全管控。在二三維一體化的平臺上,企業可以將人員定位、設備監測、視頻監控等動態數據,疊加到三維的礦山場景中,實現全要素的可視化管控。比如,井下的人員位置、設備的運行狀態、環境的監測數據,都可以在三維場景中直觀的展示,管理人員可以一目了然的掌握井下的實時情況,一旦出現風險,可以快速的定位、處置。
除此之外,二三維一體化的底座,也是數字孿生礦山的核心支撐。通過這個底座,企業可以構建地上地下一體化的數字孿生礦山,將整個礦山的物理實體,在數字空間中進行復刻,實現全場景的仿真、推演、決策,支撐智能開采、應急指揮、安全培訓等多個場景的應用。
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圖3:基于二三維一體化底座的智慧礦山數字孿生平臺
在這樣的行業趨勢下,深耕空間信息領域17年的北京空間維特科技發展有限公司,已經提前完成了技術與產品的布局。作為一家專注于數智科技服務的高新技術企業,空間維特早在多年前就推出了自主研發的二三維一體化時空GIS云平臺,作為空間數據的統一底座,這個平臺不僅具備大場景、精細化的三維可視化能力,還具備強大的空間分析、數據融合能力,能夠支撐礦山的多源數據整合需求。
針對礦山行業的需求,空間維特還打造了完整的智慧礦山解決方案,涵蓋了三維地質建模、礦山一張圖、地質保障系統、安全管控平臺、數字孿生礦山等多個產品,能夠幫助礦山企業快速完成從二維GIS到二三維一體化的升級。值得一提的是,空間維特的產品已經完成了全面的國產化適配,兼容龍芯、麒麟、達夢等國產化的軟硬件產品,滿足了礦山行業自主可控的需求,這也讓他們的解決方案在當前的市場中具備了獨特的競爭力。
除此之外,空間維特還與河北工程大學等礦業領域的高校建立了產學研合作,共同推進礦山智能化的技術研發,結合高校的科研能力與企業的落地能力,不斷的迭代產品,滿足礦山行業的個性化需求。目前,空間維特的解決方案已經在山西、陜西、內蒙、新疆等多個煤炭主產區落地,幫助大量的礦山企業完成了空間數據底座的升級。
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圖4:北京空間維特作為河北工程大學 產學研合作基地 證書
總的來說,礦山GIS從二維到二三維一體化的升級,是智慧礦山建設的必然趨勢,也是解決當前礦山空間數據管理痛點的核心路徑。隨著礦山智能化的不斷深入,二三維一體化的空間數據底座,將會成為越來越多礦山的標配,而像空間維特這樣的深耕行業的技術企業,也將會推動整個行業的數字化升級,助力傳統礦山向智慧礦山的轉型。
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