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产品介绍

数字矿山VR系统(DM VR)

以矿山安全、高效生产为目标,通过地理信息系统(3DGIS)、虚拟现实技术(VR)以及物联网等技术,对矿山复杂生产系统进行精确建模、实时感知、仿真模拟,提高响应速度、优化调度决策,实现科学分析、“透明”管控。

  • 产品简述
  • 主要功能
  • 特点与特色
  • 应用价值
  • 案例介绍
 

 一.需求背景
    1.虚拟现实:现代信息技术和通讯技术得到了前所未有的迅猛发展,虚拟现实技术已经渗入到各个领域,尤其在医学、军事航天、工业仿真及应急推演等领域得到了广泛应用。矿山企业生产环境恶劣、作业空间狭小,更加需要一套虚拟现实系统,模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般。通过系统,使用者可以在远程显示终端实时了解井下的生产和安全状况,而不需要亲临现场,大大降低安全风险。
    2.矿山生产数据不可视:目前,一些矿山已经建立了基础的资源模型及工程模型,实现了矿山技术层面的信息化。但要与生产管理紧密结合,这些是远远不够的,需要将实时生产数据进行可视化重现,实现生产过程中的设计、计划、生产的对比结合与预警,才能达到安全、高效生产的目的。
    3.缺少空间基准:监测数据之间缺乏共同的空间参照基准,不能使安全监测数据与矿山地质背景、采掘工程数据等一起进行空间配准和可视化关联分析,也无法进行不同种类安全监测数据之间的实时融合和整体可视化分析。因此,面对大量不断产生的矿山生产与安全监测数据,矿山技术人员不能有效利用和形象分析,更难以对矿山安全隐患进行及时预警和超前预报。
    4.高度集成的综合管控:随着数字矿山的建设,用户已经采购了不同方面的子系统,能够在一定程度上解决某个具体领域的问题,但是矿山毕竟是复杂系统,用户在应用过程中越来越需要系统能够将各个子系统信息采用统一平台方式进行集中展示、集中管控,尤其是面向矿山集团公司的综合管控更是如此。
    5.现有系统信息孤岛现象严重:随着数字矿山的建设发展,目前许多矿山单位已有众多矿山安全与生产管理相关子系统,众多的硬件厂商设备都已部署到位,但不同硬件厂商供应的硬件数据通讯接口协议不一样,存储的数据库形式也不一样,缺乏空间数据集成与共享环境,导致矿山静态、动态数据分别管理、相互独立,不能或难以进行融合与共享。面对众多的矿山信息孤岛,人们难以认识和发现不同数据之间的联系及隐藏的有用信息。
二.产品定义
    VR系统的定义:一个实际存在的自然的系统与虚拟的较为理想的子系统相互结合,基于现代控制理论、仿真技术和计算机通信等,对复杂的、无法直接物理建模的实际系统实现较为精确的建模,从而对其进行分析和科学管理。
    数字矿山VR系统的定义:以矿山安全、高效生产为目标,通过地理信息系统(3DGIS)、虚拟现实技术(VR)以及物联网等技术,对矿山复杂生产系统进行精确建模、实时感知、仿真模拟,提高响应速度、优化调度决策,实现科学分析、“透明”管控。

三.解决的主要问题
    DM MPS 数字矿山VR系统是以矿山安全生产可视化管控为目标,解决矿山生产与管理各子系统的数据统一采集、同一时空虚拟环境下的展示、可视化管理以及综合分析与决策等关键问题。主要包括:
    矿山生产环境可视化表达;
    生产过程仿真与模拟;
    生产过程实时监测与调度;
    各子系统集中管控;
    解决现有系统信息孤岛现象;
    安全监测预警;
    安全生产教育培训虚拟仿真;
    灾变发生时的可视化应急救援调度指挥。
            

矿区全景:乌山露天矿 

图某矿区全景 

图矿体及井巷工程模型

图井下生产过程仿真

水泵房

北科大信集闭教学演示系统

图露天卡调实时监控

图视频监控系统集成

 图有毒有害气体监测与分析

图局部撤离路径优化

四.社会效益及经济效益
    (1)社会效益
    1 塑造企业形象,提示竞争能力
    通过三维综合管理平台的建设,能够更直观准确的展现出企业的生产场景和主要工况信息,使各级管理人员能够对企业韵整体情况有更加深刻的了解和认识。相对以往普通的二维图纸展示和单调的视频展示,基于人机交互的三维可视化技术,带给用户更强劲的视觉冲击。无疑会提升企业形象,达到宣传的目。
    2 大幅提高生产调度,应急指挥能力
    通过三维综合管理平台的建设,一方面,可以实时监测主要工作场所的生产环境,结合各个业务系统的实时数据,可以进行综合分析和安全评价,当灾变发生时刻自动扁动应急预案,从而为防灾减灾赢得时间,最大限度的减少人员的伤亡和财产损失。一方面,在日常的生产过程中以及应急抢险过程中,可以利用三维综合管理系统,统一认识,达成共识,使用三维综合管理系统可以消除了二维认知的差异,使现场环境清晰地展现在眼前,从而使决策效率更高,大幅提升管理者的调度和指挥能力。
    3 节省决策时间,降低决策风险
    通过三维综合管理系统的数据资源特性,可以为企业生产与决策提供高质量的数据保障。通过三维综合管理系统的时效性,可以节省决策时间。两方面结合起来,可以提升决策质量,降低决策风险。如在矿山生产阶段,可根据精确的地测数据和不断更新的各类信息,进行矿体精细建模,结合生产自动化提供的数据,和各类监测数据,可以动态调整生产布局,优化采掘设计。相比以往的平面图,决策的效率大大提离。
    4 为统一指挥,协调发展建立基础
    企业发展需要从宏观角度作出正确的规划,但因为信息系统建设的历史原因,导致信息孤岛大量出现,企业难以及时汇总,统筹各个方面的信息,从而无法做出宏观决策。基于三维综合管理系统,矿山的生产状况,环境信息,设备运转情况,人员考勤情况,系统运转情况在统一的可视化环境下呈现,管理者可以站在全局的角度来协调各个都门,各个环节的发展。
    5 能够提高运转效率,提升执行力
    企业传统的金字塔的管理方式,使得各部门之间信息隔离,矿山企业各级之间沟通不畅,执行效率不高。通过三维综合管理系统的建设,矿山企业各部门之间可以直接基于统一的工作场景进行横向沟通,各级管理部门之间可以纵向交流,因为平台的统一,所以信息的准确性,时效性大大提升,可以实现企业管理过程的透明化,从而提升决策效率,执行力在潜移默化中得到提升。
    (2)经济效益
    1 高效培训与应急演练
    通过DMMPS系统三维虚拟现实模拟现场,极大提高新进员工对矿山熟悉培训效率,增进其对矿山各个业务系统了解,达到减少50%培训时间的目标,大大减少应急预演的成本。
    2 整合业务系统,节约维护成本  
    通过DMMPS整合矿山分散独立的人员定位、监测监控等业务系统,使得一次性投入和后续维护成本至少减少20%。
    3 支持扩展,避免重复开发
    DMMPS系统框架支持扩展,使得矿山后续信息系统能够完美接入,基于mps系统上部署业务系统成本节约20%以上。

 

 

矿山复杂生产系统建模;
基于物联网技术的数据采集;
矿山生产过程模拟;
海量生产过程数据管理;
基于3DGIS的空间分析;
可视化分析、决策平台;
强大的二次开发能力。

 

特点与特色

1)系统级综合服务:VR系统是系统级的集中管控平台,能做到将各独立的子系统级的数据进行耦合统计分析和决策。
2)综合辅助决策:辅助决策的前提是信息获取全备、实时、准确,由于一般的综合决策都需要来源于不同的子系统数据,VR系统在于外界硬件数据通讯接口方面有很好的适应能力,能够很好地利用第三方离线数据和实时数据,为综合辅助决策提供重要数据依据。
3)三维真空间再现:VR系统是三维虚拟现实系统,可扩展到做大屏幕、立体显示、三维电子沙盘等高端应用;
4)三维地理信息系统服务于矿山:VR系统不仅仅是虚拟现实展示系统,同时还是3D-GIS的应用系统,将GIS空间信息在平台中得到展现和应用;
5)语音感应交互技术的应用:语音识别技术作为新型交互手段目前应用于矿山的设备搜索、人员定位、视频监控,使得交互方式更加便捷,减少了传统的大量界面UI操作。该系统将语义划分为规则,并进行编码解译,系统内部通过良好的设计可以扩展新的词汇和规则,而不需要对原有模块进行任何修改,以此满足用户的指令增加需求。
6)智能视频摄像头优选与定位技术:系统充分发挥了3DGIS在通视分析、空间地理坐标分析的优势,实现了事故发生时摄像机自动优选与定位问题,避免了以往繁琐的人为判断、手动调节的步骤,也满足了事故发生时快速响应的迫切需求。
7)与矿山设计和生产计划软件兼容:面向矿山行业的专业软件如Surpac、Micromine只公布了有限的向往通讯接口,而VR系统在底层完全与业内专业的Dimine平台软件实现了数据的互通,使得生产前的研究设计成果、生产过程中的计划成果、路网维护成果也能进入VR系统,使得三维系统不是与研发和生产脱节,而是紧密结合,发挥作用;
8)与生产执行系统结合:VR系统通过与生产执行层面的相关的数据和业务流程发生作用,使得三维可视化系统与用户业务系统关联起来,提高工作的效率,降低沟通成本,展现更加直观。
9)数据专业化存储与管理:数据存储物理结构标准化、支持网络化共享访问数据、大型空间数据库的支持、数据访问服务化;
10)扩展性强:基于该平台的提供的强大二次开发功能,可以很方便地实现相关应用:比如培训、应急训练等。
11)一体化集团级管控平台:VR系统基于三维地理信息系统平台,能方便地实现集团公司的矿山管理,实现集中管控。

 DM MPS数字矿山VR系统应用场景:
1、矿山电子沙盘;

图 1首云矿山 

 

图 2 月度生产计划

图 3 地下矿体与巷道

图 4 露天境界

 图 5 采空区

图 5 乌山露天卡调与监控检测系统 

图 6 乌山露天卡调与监控检测系统

 图 7 乌山露天卡调与监控检测系统

2、工艺流程编辑与展示;

 3、生产作业环境监测

 

 4、生产过程监控与调度

 

 

 

 

 

图 7 通风排水系统检测

5人员跟踪与定位

 

6救灾演练 

 

7应急指挥

 

8教育培训

 

 图 8 信集闭教学演示系统

1.VR系统在内蒙古乌山铜钼矿业有限公司
    接入子系统:露天卡调三维可视化管控系统、路网三维可视化维护系统、配矿资源可视化管理系统;
2.北京科技大学综合矿山教学系统
    接入子系统:信集闭系统、人员定位系统、监测监控系统。
3.同煤集团同忻煤矿三维调度指挥系统
    接入子系统:水泵监控子系统、环境检测子系统、原煤仓监控子系统、风机监控子系统、胶带运输集控子系统、综采面监控子系统、瓦斯抽放监控子系统、注氮监控子系统。
4.开磷矿业马路坪矿三维可视化管控系统
    接入子系统:通风子系统、排水子系统、供电子系统、皮带运输子系统、井下破碎子系统、充填制备子系统、计量子系统、视频监控子系统和避灾子系统。
5.云南铜业狮子山铜矿三维可视化管控系统
   
接入子系统:环境监测子系统、通风子系统、排水子系统、地压子系统、视频监控子系统、人员与车辆定位子系统。
6.中国黄金集团总部三维可视化调度指挥系统
    第一期接入矿山:湖北三鑫矿、内蒙太平矿等共6个示范矿。接入子系统有人员与车辆定位子系统、环境监测子系统、通风子系统、排水子系统、供电子系统、地压子系统、计量子系统、视频监控子系统。
7.云南驰宏锌锗会泽采选厂三维可视化管控系统
    接入子系统:环境监测子系统、通风子系统、排水子系统、地压子系统、视频监控子系统、人员与车辆定位子系统。
8.武钢金山店铁矿三维可视化管控系统
    接入子系统:环境监测子系统、通风子系统、排水子系统、地压子系统、视频监控子系统、人员与车辆定位子系统。
9.西部矿业锡铁山矿通讯与人员定位系统
10.西部矿业获各琦矿通讯与人员定位系统
11.湖北大冶铜绿山铜铁矿人员定位系统