数字矿山中多源异构数据融合技术研究

针对数字矿山对信息集成的要求,在深入分析矿山企业信息资源的异构特征基础上,对数字矿山建设过程中多源异构数据融合技术进行了研究,提出了数据融合解决方案.分别规划了不同应用层面上的数据存储与转换方式,并通过紧密耦合/松散耦合式的联邦数据库系统、数据仓库系统、数据访问中间件等三种多源异构数据融合技术的综合应片,来实现各层面应用系统问的数据共享与交互过程,解决了矿山企业数据的多源,异构及不完整性所带来信息集成问题,保证了数字矿山建设中基础信息平台的安全、稳定和高效.     

矿山地质环境“天—空—地—人”协同监测与多要素智能感知

矿区地质灾害突出、环境问题复杂,其多尺度、连续性和整体性监测及生态环境多要素耦合演变机理研 究,是我国矿区生态保护总体规划的主要工作内容。 为解决矿区地质环境多平台、多要素、多尺度和时空协同监测问 题,基于对地观测技术、地基设备和人工调查手段,建立了矿山地质环境“天—空—地—人”立体协同监测及多要素精 准感知技术体系。 在此基础上,通过构建矿区多源异构数据的智能融合模型,开发知识引导和数据学习双向驱动的 智能化地质环境信息提取方法,从而实现矿区全生命周期地质环境演变的智能反演与感知。 研究表明:“天—空— 地—人”协同监测与基于多源异构数据融合的多要素精准感知,是矿区生态环境多要素耦合演变机理研究的重要基 础,能够为矿山地质环境“信息智能获取—知识学习—辅助决策”大数据决策支持系统构建提供技术支撑,为矿区安 全高效开采和矿山地质环境保护提供科学保障。     

基于GML的多源异构空间数据集成和互操作

文中讨论了GIS数据集成和互操作以及GML的研究现状；分析了GIS数据集成和互操作的系统架构；提出了在该架构中采用GML作为多源异构GIS数据的统一描述格式，在数据层次上实现GIS数据的集成和互操作。     

大型矿区煤质与选煤计算机综合管理系统(二)——矿区煤质与选煤综合信息集成平台

矿区煤质与选煤综合信息集成平台采用模式集成和数据复制法相结合的综合型集成方法,通过标准字典统一共有的数据名称和编码,实现了多类型、多系统、多层次选煤煤质数据的集成,集成了生产、管理、离线、在线等不同类型数据;集成了选煤、煤质、煤销、采煤等多生产系统数据,集成了选煤厂、矿、集团公司、国家和行业不同管理层次数据,实现了跨ORACLE、SQLSERVER、ACCESS以及DCS系统组态软件自带等多数据库平台、跨CAD图形系统多媒体平台的数据交换与共享,解决了常见的"信息孤岛"问题。     

基于大数据的“长沙市城市地理信息资源综合管理与智能应用平台”的研究与建设

当前城市地理数据种类多,体量大,格式多样,传统方法与技术已不能实现海量数据集成与共享。文中分析数据现状,设计多源异构数据从加工处理、格式转换、服务创建、集成共享到分析应用的解决方案,基于SOA架构构建地理信息资源综合管理与应用平台。     

面向矿山地质环境传感器网络的数据服务系统研究

文中从多要素传感器数据集成和信息服务管理的角度出发,研究了面向矿山地质环境传感器网络数据集成和信息服务管理。根据矿山地质环境监测传感器的多要素特征,设计了面向矿山地质环境监测的数据集成与信息服务管理框架,并针对数据集成和信息服务管理两大核心功能提出异构传感器数据和信息服务标准化的方案,设计并实现了数据集成和信息服务管理平台的原型系统。该项研究结果可望对矿山地质环境监测中的异构数据集成处理和信息服务管理相关研究产生推动作用。     

透明工作面多属性动态建模技术

为满足煤矿智能化开采对高精度地质模型的需求,提出透明工作面多属性动态建模方法,探讨了工作面综合探测多源异构数据特征、多属性数据融合算法、动态可视化建模技术,并进行实例应用。利用综合探测技术对工作面进行逐级综合探测,可在不同阶段获得多属性、多维度和多精度的多源异构探测数据,按照数据产生的阶段和频度,将多源异构探测数据划分为静态、动态和实时数据;通过数据配准实现多源异构探测数据量纲和尺度统一;通过交叉验证实现多源异构探测数据相互验证和补充;通过井震、震电和多参数联合反演,实现煤层厚度、地层波速、电阻率及其他属性参数预测;利用局部搜索、内插和网格化等动态可视化建模技术,实现模型的局部快速更新;采用局部渲染和CUDA实时绘制技术,实现模型高效渲染和实时呈现。结果表明:多属性融合能够将多源异构探测数据统一到同一地质空间中,交叉验证可提高探测数据解释精度,联合反演可实现多源异构探测数据多属性融合,提高探测数据空间分辨率并丰富属性信息;动态可视化建模以静态数据和工作面精细探测动态数据构建的初始工作面地质模型为基础,融合回采过程中获取的动态探测数据和实时数据,可实现回采工作面前方煤层顶底板和构造等信息快速局部更新和可视化,模型精度逐步得到提高,推采前方逐步地质透明化。透明工作面动态建模技术以采前、采中产生的多源异构数据为基础,与开采系统循环互馈,可为智能工作面开采提供高精度地质导航。     

基于多源数据集成的煤矿应急救援平台的研究

基于枣矿集团的网络通讯环境和安全监测监控系统,研究开发了基于多源数据集成的煤矿应急救援平台,分析了该救援平台的"1139"结构模式,详细介绍了多源数据统一集成与共享服务、多源数据统一集成平台逻辑结构和多源数据统一集成的实现方式。通过对不同应用系统的集成整合,初步实现了煤矿安全生产事故灾难的统一监测监控、预警预测、综合研判、信息共享、多级联动、协同救援和应急调度管理。枣矿集团通过应急救援平台的建设,提高了企业应急救援的快速响应能力和决策指挥的科学性。     

矿区岩土施工安全监测系统设计及应用

为保障矿区岩土施工的安全性,设计基于多源异构数据的矿区岩土施工安全监测系统。结合矿区岩土施工特征分析其施工中可能存在的安全风险,针对此类安全风险设计包括施工现场多源异构数据采集层、数据融合与传输层、远程监测预警层的矿区岩土施工安全监测系统。通过采集层的异构设备采集模块与FPGA可编程控制模块,并行采集施工安全参数的多源异构数据,经由数据融合与传输层融合后,通过GPRS通信传输至远程监测预警层,该层依据接收数据完成存储、监测、呈现及预警等功能。应用结果表明,该系统可实现快速平稳的岩土施工现场安全参数多源异构数据并行采集,具有稳定可靠的数据传输性能,可有效监测岩土施工各安全参数,为提升施工的安全性提供保障。     

数字化矿山中异构数据集成研究

为了解决煤矿企业异构数据的共享和互访,针对煤矿企业异构数据现状和集成需求,在分析其数据环境基础上,搭建系统集成环境,选用基于中间件的集成方案,构建基于XML的煤矿企业异构数据集成框架,并给出异构数据集成的流程,将XML作为公共数据模型,XML Schema作为描述数据源的模式语言,XPath作为全局查询语言,通过DOM/SAX接口实现对XML文件的操作,结合Java技术,完成模式集成,并实现煤炭企业基于XML的异构数据的中间件集成.通过系统的测试和运行,其实现了煤矿企业各种结构化、半结构化和非结构化数据资源的共享.异构数据的集成提高了矿山安全生产和管理中数据处理效率.     

智能化综采管理平台中多源异构数据处理

针对智能化综采管理平台存在的信息孤岛以及子系统割裂等煤矿建设中存在的一系列问题,提出了智能化综采管理平台中的多源异构数据处理系统为主体的智能化煤矿建设体系架构。通过对大数据的采集、存储、分析以及系统实现,在井下构建智能化的多源异构大数据平台,成功建成了各个子系统之间能够统一管理、信息之间能够共享的格局。分析认为,多源异构数据处理系统可实现各类多源异构数据的高效传输和快速处理分析,能消除信息孤岛,以及设备持续开采的周期寿命进行预警预判和自动分析。     

智能化煤矿数据模型及复杂巨系统耦合技术体系

煤矿井下同步运行着通信、传感、控制等大小上百个子系统,形成了越来越复杂的智能化巨系统.针对整个矿井智能化巨系统缺乏统一数据模型、传感器数据不完备、跨系统数据融合等难题,提出统一的多源异构数据融合处理方法——基于"分级抽取-关联分析-虚实映射"的数据逻辑模型,构建了完整的煤矿井下跨系统全时空信息数字感知体系,形成集井下现...     

基于OSG技术的矿山三维信息化系统设计

为了实现矿山企业在三维信息化条件下进行安全生产、管理,根据矿山多源异构数据特征,提出了利用并扩展Oracle Spatial数据库组件的方法完成数据集成,并以VS2010软件平台和OSG图形开源库搭建矿山三维信息化系统。结果表明,系统实现了勘探信息、人员定位信息、视频监控信息和设备监测信息等的无缝集成,为矿山企业实现智能化管理提供技术支撑。     

煤炭智能精准开采工作面地质模型梯级构建及其关键技术

随着国家大力推进工业化与信息化融合,煤炭智能精准开采已经成为行业大趋势,众多煤炭企业和科研院所开展了一系列试验研究和工业示范工程。然而,地质条件的适应性不足已经成为制约煤炭智能精准开采的技术瓶颈,迫切需要构建高精度、透明化的工作面三维地质模型。以黄陵煤矿某智能化工作面为例,分析了智能精准开采对地质透明化的时空需求,一方面要确保工作面前方未采区域一定范围内地质条件的"透明化",另一方面要在采煤机完成一次截割的时间内完成透明化工作面三维地质模型的动态更新。统筹分析工作面地质探测技术现状和智能开采的集控水平,提出了构建透明工作面三维地质模型的总体思路:按照不同的地质、采掘阶段,将回采工作面地质模型分为4个层级,即黑箱模型、灰箱模型、白箱模型和透明模型。在工作面设计阶段,基于地面钻探与采区三维地震资料,可以构建工作面的"黑箱模型",其精度处于"十米级";在工作面掘进阶段,开展三维地震资料地质动态解释,可以构建工作面的"灰箱模型",其精度处于"十米级～米级";在工作面采前阶段,综合利用槽波、坑透等工作面地质勘探技术,可以构建工作面的"白箱模型",其精度能够达到"米级～亚米级";在工作面回采阶段,动态融入回采揭露的地质信息,并进行随采地震动态监测,可以构建起工作面前方50 m的工作面"透明模型",其精度达到"亚米级"。为此,亟需研发一批关键技术与装备,主要包括三维地震资料地质动态解释技术、煤矿井下孔中物探技术与装备、回采工作面随采地震监测技术、工作面监测数据地质信息提取和多源异构地质信息动态融合技术等,逐级构建智能开采工作面的地质模型,渐次实现工作面的三维地质透明化,为煤炭智能精准开采提供地质保障。     

煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

我国绿色煤炭资源量有限,实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路,其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合地球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面,系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向。通过大数据、云计算、互联网等技术平台,采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数信息,构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系,为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探测与成像智能化仪器设备,实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测,以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系,对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控,不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP,逐步完成煤炭资源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度信息化和智慧化,切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素质复合型地质专业技术人才培养,开展大尺度模拟实验和技术攻关,做到创新发展和技术引领,着力推进煤炭资源开发利用的新发展。     

基于三中台架构的煤矿生产技术管理平台

为了提高煤矿生产技术管理水平和保障煤矿高效安全生产,通过基于业务中台、数据中台和AI中台的三中台架构研发煤矿生产技术管理平台,实现业务协同、数据共享和数据驱动智能决策。结果表明,AI中台使用特征工程完成数据预处理、特征选择、降维等工作,融合多源异构数据,可以提升数据质量,并对数据进行分类和聚类,找出数据之间的关联性,挖掘数据价值;微服务架构体系技术以组件化的方式分解多个服务,使数据和信息在各要素间、各系统间的无缝传递。煤矿生产技术管理平台能够快速构建业务应用,解决数据的价值传递、业务系统协同等难题,满足煤矿智能化和大数据的深度融合与应用需求。     

透明化矿山管控平台的设计与关键技术

在分析国内外研究现状的基础上,提出了透明化矿山的概念和核心内容以及构建透明化矿山需要遵循的5个原则,并基于空间信息技术的最新发展,阐述了包括三维引擎层、智能煤矿平台层和生产操作层的透明化矿山系统构建的体系架构,并针对煤矿井上下空间对象的建模规范、多源时空数据的存储与集成、高精度地质体模型的构建和动态修正、海量数据三维可视化、机电设备模型构建与仿真以及自动化远程可视化控制等关键技术问题提出了解决方案,为矿山的透明化远程管控提供参考。部分技术已在阳泉煤业（集团）有限责任公司得到实际应用。     

无线电波透视技术在探测极复杂底分层工作面煤厚中的应用

随着采煤机械化程度的提高,对采煤工作面的地质条件要求也越来越高,这就要求更为精确地探测工作面内的地质构造及煤层赋存情况。以往的井巷地质编录和地质分析已无法满足生产需要,而无线电波透视技术（又称坑透）具有理论成熟、施工快速简便、探测效果明显的优点,通常用来探测采煤工作面中的断层、破碎带、陷落柱、薄煤带等地质构造异常体,是煤矿中常用的一种物探勘探技术。对无线电波透视的探测机理进行了简单论述,使用多频段结合的探测方法,以实例准确地探测出复杂底分层工作面内煤厚的变化情况,划定采煤工作面内的薄煤区和相对厚煤区,为矿井的生产安排提供决策依据,避免了不必要的投入。经过实际回采的验证,取得了良好的效果,较好地指导了煤矿综采生产工作。     

基于数字化砂岩型铀矿的多源数据组织管理研究

砂岩型铀矿资源开发已进入数字化、智能化发展的新时代,迫切需要大量多源、综合性数据资源的支撑。针对数字化砂岩型铀矿对多源数据的需求,厘清了地质勘查、技术经济评价、设计建设、采冶生产和退役治理等全周期业务流程的数据来源及其特征,研究了数据分类及其组织结构,提出了数据分类编码方法和一体化数据组织管理框架,为建立砂岩型铀矿标准化数据体系和数据的统一采集、传输、存储、管理和应用奠定了技术基础。