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为什么矿山GIS一张图是智慧矿山解决方案总抓手?

时间:2022-06-19     【原创】   阅读

从上世纪80年代以来,GIS经过40多年的发展,地理信息产业已经迎来了蓬勃发展的阶段。但是在不同的行业间,GIS技术的应用程度又差异巨大,智慧城市领域的国土规划、市政设施管理是两个最先将GIS技术融入到政府行业管理的,TO C领域的百度地图、高德地图则早已飞入寻常百姓家,成为公众出行、生活必不可少的基本工具。

但是在有些事关民生的行业,GIS技术理应被广泛且深入应用,但由于种种原因,仍然未被广泛使用。比如能源行业中的矿山行业,在2020年国家提出矿山智能化的新要求以来,这个问题显得尤其重要且紧迫。

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一、路径共识:“人类活动所产生的信息80%以上与地理空间位置有关”简单来讲是什么意思?

联合国教科文组织的有关文献曾表明,人类活动所产生的信息80%以上与地理空间位置有关,类似信息被广为传颂,但是很少有人去思考这句话带给行业信息化从业者的结论究竟是什么?

今天我们可以把这句话的后半句补充完整:人类活动所产生的信息80%以上与地理空间位置有关,因此,GIS是组织信息最高效的方式,是信息组织途径众多“条条大路通罗马”中那万千种选择里的最短路径、最优路径,也是综合数学、计算机科学、社会科学全面衡量验证后组织数据途径的“最大公约数”。

再翻译得更直白一点儿就是:通过GIS技术来组织数据,能让更多的人能一看就懂(理解难度小),一点就透(掌握成本低)。

二、矿山智能化为什么必须且只能走GIS线路?

很不幸的是,矿山行业作为关乎能源行业的根基,理应早该在矿山的设计、生产、监管、经营过程中将GIS这个工具运用的炉火纯青。但残酷的现实是:在矿山的设计和生产过程中,CAD仍然是妥妥的顶梁柱。矿山尤其是井工矿,属于灰色地理信息系统,其内涵不确定,外延确定。

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(空间维特矿山地质保障系统效果图)

内涵不确定是指,在现实世界中那些真实存在,而且其空间形态等参数不会发生变化,但由于探测手段或认知缺陷,造成我们并不完全掌握的各类矿体空间数据,以及潜在的瓦斯、水文等分布形态等,因而造成我们的开采过程要面临不确定灾害风险,我们只能通过开采推进动态修正地质参数来实现安全生产。外延确定的含义就是要尽量安全的完成矿产开采这个目标是明确的。灰色地理信息系统带有一般控制系统自适应和动态调节的特征,越是这种空间形态不确定且需要实时动态修正的生产系统,越是离不开地理信息系统这个工具的支持。

这个本质就决定了矿山智能化,要达成目标必须使用GIS这个工具。

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(空间维特智慧矿山综合管控一张图总体架构

在矿山智能化的基础支撑层面,GIS可以作为数字化、智慧化的“操作系统”和作战指挥地图。

在矿山智能化的数据平台层面,GIS具有基于空间整合各类关联数据的天然优势,便于数据统一管理。

在矿山智能化的应用平台层面,GIS能够作为整个矿山各类数据融合展示的图形底座,能够支撑矿山开展精准采掘业务地质保障,能够实现各种设备的智能控制。

三、矿山GIS不仅仅是可视化?

很多人把GIS简单理解为可视化,尤其是三维地理信息系统出现后,很多人把可视化看做GIS,把可视化看成GIS的全部,它们是对等关系么?

从解决问题“看管控”三个维度看,可视化只是GIS具备的最基础能力,其核心能力是解决了“容易看”的问题,除此之外,GIS还具备“高效管”、“智能控”的能力。

据了解,目前市场上常见的实现矿山可视化的三种途径:组态软件、GIS技术和游戏引擎(u3d、UE)。这3种方式均在一定程度上实现了矿山部分内容的可视化。

那么,什么是GIS具有的强大优势但其它实现方式却不具备的呢?

在此,空间维特耿怀民认为,核心在于两点:空间数据管理能力和行业深入分析、预测能力。

空间数据的管理能力很容易理解,从空间数据采集、空间数据处理、空间数据入库、空间数据运维、空间数据更新等各方面,GIS是有一整套标准体系和技术工具来实现和保障的。而反观游戏引擎,大部分还停留在数据不入库、数据难管理、数据更新难等一系列问题,尤其考虑到矿山行业采掘过程中作业场景的不断变化,对数据更新的频率和更新质量要求较高,所以在矿山可视化方面还是“里外两张皮”。

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而行业的分析和预测能力,则是本轮矿山智能化的核心目标,尤其要实现高级智能化,就要做到自主智能化,甚至要到实现无人采矿的程度。行业分析和预测能力,一是要有对应颗粒度的空间数据支持,二是要有各类行业模型、行业算法的支持,这些正是GIS这40多年来在各行业沉淀的核心。比如矿山应用中的事故应急、避灾路线规划、风网解算等,对游戏引擎来说,目前实现起来还有一定难度。

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(矿山三维一张图避灾路线的自动规划

当然,GIS在可视化领域相比游戏引擎也存在短板,GIS平台渲染引擎的效果与靠场景取胜的游戏引擎还存在一些差距。我们可以看到GIS厂商也在努力弥补这个差距,解决思路是“GIS引擎来算”+“游戏引擎来炫”。比如空间维特自主产权的“时空GIS云平台”,借鉴和结合了游戏引擎UE来提升平台的高精度渲染问题,同时在“时空GIS云平台”的基础上扩展物理引擎能力,使平台可以具备重力、碰撞、反弹等现实世界的基本物理能力,旨在解决气体、流体等矿山灾害模型在巷道内的仿真和实时扩展推演问题。

四、矿山GIS一张图在矿山智能化规划中的位置:总抓手和第一入口!

基于图形化可视化工具的运用,大大降低了作业的门槛,提升了监管的效率,已经是不争的事实。

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(矿山智能风网解算仿真效果)

矿山在采掘机运通各环节中,作业人员对应矿山工作环境第一认知是基于空间位置,就是可视化的。因此,基于矿山GIS一张图的解决方案,矿山安全业务、生产业务、经营业务都基于GIS一张图来展开,本身就是最合理的选择。因此,矿山GIS一张图处于矿山应用层解决方案的第一入口:在GIS一张图上可以看到矿山所有子系统的实时数据,可以进行所有的生产、安全、经营等业务的管理及控制。

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(矿山地上地下GIS一张图)

从这个意义上说,矿山GIS一张图是矿山智能化业务的总抓手。

作为智慧矿山解决方案提供商,北京空间维特以自主知识产权的时空GIS云平台为基础,融合物联网、云计算、大数据和数字孪生等先进技术,为矿山综合管控、地质保障、数据治理、园区和经营管理提供整体管控解决方案。目前,空间维特GIS一张图的可视化智慧矿山解决方案已经被多家矿山采用,空间维特耿怀民称:在矿山数据综合管控方面,我们其实可以步子再大一些,直接基于三维矿山GIS一张图来实现数据接入、业务接入和决策支撑。





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