摘要：随着科学技术的发展，我国的BIM技术有了很大进展，并在智能化矿山建设中发挥着重要的作用。基于BIM技术的三维平台建设可以实现智慧化架构，是智慧化矿山建设核心成果实现的途径之一。智慧化矿山重点内容主要体现在管理和数据两大方面。在明确BIM技术在智慧化矿山建设中的愿景后，论述了三维空间信息共享规划、矿井模型业务分划等BIM技术建设智慧化矿山时的实施内容，阐述了实现智慧化矿山的技术手段及实施步骤。BIM技术是打通煤矿虚拟世界与物理世界的隧道，建造人、机、矿可智能交互的综合信息集成中心，可为未来实现高科技煤矿提供一种思考架构和一套解决方案。
关键词：BIM技术；智慧化矿山；信息集成；信息模型
引言
随着智慧化成为继工业化、自动化、信息化之后科技革命的新突破，能源行业提出智慧矿山的理念，以对矿山的高效、安全生产带来新的助益。智慧矿山的理念虽已提出多时，但人们对其基本内涵尚未形成统一认识，对智慧矿山建设面临的关键问题和需要进行科技攻关的关键技术亦不十分明确。这些因素直接阻碍着智慧矿山理念的真正落地和智慧矿山建设的快速发展。
1BIM的定义
BIM（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）即建筑信息模型，由美国Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司于２００２年率先提出。BIM技术是在建筑的全寿命周期内将各种工程信息全部整合在一个三维模型信息数据库中，并通过数字化模型为管理者提供一个虚拟的科学协作管理平台，从而使整个工程项目在各个阶段都能够有效地节约资源、降低成本、提高效率和防止污染来促进实现可持续发展。
2智慧矿山基本内涵
（1）数字矿山是智慧矿山的基础和依托。数字矿山的核心要义是在统一的时间参照和空间框架下，通过三维可视化表达等不同手段获取海量、异质、异构、多维、动态的矿山信息，并对其进行科学有序的组织、管理、维护，进而建立矿山信息的分布式共享、协同和利用机制。由此可见，数字矿山的核心目标是矿山相关各类信息的数字化表征、存储与共享。这些信息是实现智慧化决策的根本依据。（2）智慧矿山的核心要义在于“智慧”。数字矿山实现了生产、安全和管理数据的集中采集、存储与展示，但未考虑数据价值的深度挖掘，对数据的综合利用能力欠缺，为煤矿精细化管理提供决策支持的能力不足。智慧矿山则强调对数据的深度利用能力，借助大数据、人工智能等技术，由数据上升为“智慧”，使整个矿山具有自我分析和决策的能力，为煤矿安全生产与管理提供强大的决策支持，使矿山的“人、机、环、管”处在高度协调的统一体中运行。（3）无人矿山是智慧矿山的高级阶段和终极目标。随着矿山智慧化水平的进一步提升，矿山掘进、开采、运输、安全、管理等各类决策对人的依赖程度进一步降低，最终借助机器人等技术实现无人矿山的目标。无人矿山是矿山安全的根本保障。地下完全无需人工作业，代之以机器人作业。少量高素质从业人员则主要工作在矿山调度指挥中心。智慧矿山是在原有数字化建设的基础上，将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算等与现代采矿技术紧密结合，实现对真实煤矿的全面感知，构成煤矿中人与人、人与物、物与物相联的网络，动态、详尽地描述并控制煤矿安全生产与运营全过程，实现矿井开拓、采掘、运通、洗选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程智能化运行，并最终实现少人以至无人矿山。
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3BIM技术建设智慧化矿山的实施内容
3.1BIM三维空间信息共享规划
以BIM三维空间数据为核心的海量多维业务数据一体化管理，实现各系统间的信息共享，其具体规划方案。通过BIM对物理世界中所有可见的物体进行快速建模（即空间数据管理），以此将物理世界中的信息全面管理起来。通过BIM将空间数据仿真为可操控的三维模型（即空间数据展示），完成数据从不可见到虚拟化的过程，实现用户对物理世界远程、直观、快速地查看、理解与控制。通过对物体在运行过程中的数据进行综合分析，并集成到三维模型中进行动态显示（即空间数据分析）。通过BIM信息技术实现“人的集成、界面集成、流程集成、业务集成、消息集成、应用集成”，为监管人员提供统一信息资源展示窗口，并根据用户的角色不同，提供个性化的服务。
3.2煤矿大数据技术
煤矿大数据技术应重点考虑所分析数据的全面性，并基于该要求设计一种能够容纳结构化、非结构化各类数据共同参与的分析平台，将传感器数据、监控视频流、音频流和人工产生的数据相结合，共同参与到大数据分析平台中。允许不同的大数据分析应用在同一个集群内共享计算资源，但在逻辑上又互相隔离，保证异构业务的正常运行。利用大数据技术，可分析矿山地质环境变化趋势，检测生产设备状态异常，预测环境中危险事件发生等，有助于更科学地进行安全生产管理。
3.3BIM矿井模型业务分划
①后勤固定资产管理：全面实现矿区三维场景的真实再现，包括全景、局部建筑场景、室内工作场景等。②可视化设备管理：全面实现各类工业设备的真实仿真建模、三维立体展示、运行状态动态监测、设备维护与保养分析等。③地下巷道及管网可视化管理：全面实现地下管网及巷道等不可见设施的数据管理、展示与查找，施工图纸与三维信息的二三维联动，以及管网规划管理，抢修、维修管理等。④安全实时监测数据集成管理：全面实现各类安全信息及时报警（包括：智能矿灯、通风、排水、顶板压力、顶板离层等安全监测内容）、动态监测数据、实时分析结果数据的可视化展示等。⑤全场视频监控视讯管理：BIM模型可以将在煤矿地面、井下等重要场所采集的工业视频信号集成并在三维环境中直观地进行实时展示。通过系统平台的配置和接口，对矿井所有监控视频通道进行管理，将所有摄像头的空间位置和三维摄像头模型定位到三维矿井可视化立体图系统中，实现在三维厂矿立体数字模型空间中，选择需要监控的摄像头，自动显示该视频图像信息，或者在视频摄像头名称列表中，点击选择任意摄像头名称，自动将三维场景及该摄像头定位到视图界面中心，同时自动显示视频实景图像。⑥巡检业务管理：全面实现线路巡检，以及巡检信息的即时展示。⑦培训教育及应急模拟演练管理：实现以三维仿真的形式进行工作原理讲解、设备故障分析、设备操作标准流程、安全及操作技能培训、虚拟现实（VR）展示等。⑧信息指挥中心数据集成大屏展示管理：全面实现3张网的数据集成展示，以及三维真实场景与业务数据的孪生联动控制，达到通过监测数据能够准确定位到发生位置，以及通过点选空间位置能够查看到监测数据的双向数据交互目标。
结束语
综上所述，智慧矿山在数字矿山的基础上，融合物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，具备全面感知、趋势预测、灾害预警及生产管理与安全管理智能决策支持等能力，是实现少人或无人化矿山的必经阶段。BIM信息技术最大程度地整合了社会的有效资源，提高了效率，提升了控制力。BIM技术是打通煤矿虚拟世界与物理世界的隧道，建造人、机、矿可智能交互的综合信息集成中心，可为未来实现高科技煤矿提供一种思考架构和一套解决方案。
参考文献：
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[3]张斌．浅谈智慧矿山总体规划［J］．矿业工程，2018，16（3）：51-53．
论文作者:孙晓亮,李腾飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/24
标签：矿山论文; 数据论文; 智慧论文; 技术论文; 信息论文; 煤矿论文; 模型论文; 《基层建设》2019年第22期论文;