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智能化煤矿建设的目标是将时空智能、工业互联网、云计算、大数据、数字孪生、机器人、智能装备等与现代煤炭开发技术进行深入融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等全过程的智能化运行。由于煤矿开采的地质对象、机电设备、人员等都处于地下，无法直观、全面看到煤矿生产状况，同时远程控制及巡检也需要真实的可视化场景，因此建立高精度、透明化的井上下透明化管控平台正是智能化煤矿的必备基础。

政策指引

在国家《煤矿智能化建设指南（2021年版）》（国能发煤炭规[2021]29号）中，明确指出了煤矿智能化的重点建设内容包括“建设地质信息与工程信息时空大数据库；建设GIS+BIM系统，实现地质信息、工程信息的有效融合及高精度建模”，其原因也正是因为高精度地质模型是智能化煤矿建设的基础，是智能化煤矿各子系统实现业务智能联动控制的资源底图。

2022年4月，国家能源局、科学技术部联合印发《“十四五”能源领域科技创新规划》，明确提出“煤矿数字化智能化技术”需集中攻关的领域包括：开发煤矿工程数字化三维协同设计平台，支撑煤矿智能化设计；重点突破精准地质探测、井下精确定位与数据高效连续传输、智能快速掘进、复杂条件智能综采、重大危险源智能感知与预警等技术与装备。

图1 煤矿透明化矿山平台

南宫28ng科技透明化矿山技术储备

煤矿地质、地理信息作为南宫28ng科技起步、最擅长的技术领域，依托二十余年矿山地理信息核心技术积累，在国内外首次全面研究并实现了透明化矿山构建的核心技术。南宫28ng科技除了在GIS协同“一张图”及智能管控平台等技术方面拥有领先优势外，在高精度地质模型、地质时空大数据、矿山数字孪生等方面也始终走在技术创新的前沿，拥有行业内独有的“基于空间对象拓扑关系自动构建包括逆断层在内的复杂地质构造矿山地质模型”等系列化核心技术，解决了传统矿山三维模型无法自动构建、不支持集成实时数据、地质模型与设备模型无法关联及动态更新等问题，并形成了“透明化矿山的构建方法”、“基于地测保障系统的管控平台构建”、“工作面煤层透明化三维地质模型构建”、“地质编录绘图系统”等核心发明专利组为支撑的相关技术壁垒，推出了南宫28ng科技智能化地质保障系统、透明化工作面管控系统、透明化矿山平台系统等服务于智能化矿山建设的实用化产品。

基于南宫28ng科技透明化矿山技术的项目成果山西中煤华晋能源“王家岭煤矿高精度地质模型及重大危险源预警系统”，早在2013年即被中国煤炭工业协会组织鉴定为“国内首创、国际先进”水平，并获得2014年度中国煤炭工业协会科学技术一等奖；“煤矿空间信息服务与管理关键技术研究及产业化应用”于2017年被中国煤炭工业协会鉴定为“国际领先”水平，并获得2018年度中国煤炭工业协会科学技术一等奖。

南宫28ng科技透明化矿山核心专利组

透明化矿山核心专利组主要包括四大创新型发明专利：（1）“用于透明化矿山的构建方法”；（2）“基于地质测量保障系统的矿山智能化管控平台建设方法”；（3）“一种回采工作面煤层透明化三维地质模型构建方法及装置”；（4）“一种矿山巷道地质编录绘图系统”。本组专利构建的三维矿山模型具有透明化、动态更新、设备拓扑联动等特点，形成具有真实地理坐标和虚拟场景的井上下一体化“GIS+BIM”增强现实环境，全面满足智能矿山建设中对透明地质保障、数字孪生管控平台的要求，是智能开采的关键支撑技术之一。

专利（1）“用于透明化矿山的构建方法”，提出了透明化矿山的构建方法，涵盖了矿山井上下地形地貌、建筑、设备、地层、开采环境、监测监控等业务建模方法，特别是提出的地质、设备、环境等模型建立规则及数据叠加、动态修正更新方法，通过全自动模型构建、平面-剖面对应分析和动态调整、不规则三角网地质模型局部更新与重构等创新技术思路，可以构建包含自适应三维地质模型、设备模型等井上下全环境模型的透明化矿山，能够动态局部更新所构建的三维模型。该专利是煤矿智能地质保障系统、智能化开采管控平台、矿山数字孪生平台等产品实现中必不可少的关键技术。2017年南宫28ng科技基于项目研发成果申请了发明专利，并于2019年获得授权。

图2 透明化矿山复杂地质模型构建

图3 透明化矿山实时数据融合

专利（2）“基于地质测量保障系统的矿山智能化管控平台建设方法”，提出了以地质测量多维数据为基础的智能化矿山管控新模式，通过建立统一数据中心、多维地质测量保障系统平台，实现地质测量数据的动态处理和多维可视化展示，完成矿山智能化管控基础平台和可视化操作界面建设；以多维地质测量保障系统为基座，构建并接入各类安全生产系统场景和数据，实现可视化巡查、数字孪生和远程工业控制；实现地测多源数据与安全生产经营数据的深度融合、决策分析与可视化协同管控，形成基于地质测量保障系统的矿山智能化管控平台。南宫28ng科技于2022年获得该项发明专利授权。

图4 透明化矿山地质保障系统全地层三维模型

图5 基于透明化矿山地质测量保障系统的智能管控平台

专利（3）“一种回采工作面煤层透明化三维地质模型构建方法及装置”，提出了动态修正回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型的技术方法，能为矿井透明化工作面智能开采提供精细化煤层三维地质数据。针对回采工作面高精度透明化三维动态地质模型必须满足智能开采对地质条件的时空需求，一方面实现了回采工作面前方未采区域一定范围内煤层地质条件的“透明化”，为生成相对精准的预想截割线提供数据支持，另一方面实现了根据最新实测和分析数据快速完成回采工作面煤层高精度三维地质模型的动态修正，实时反应煤层在三维空间的最新变化，为煤矿生产提供自主割煤指引服务。南宫28ng科技于2021年获得该项发明专利授权。

图6 透明化工作面地质模型构建

图7 透明化工作面智能开采

专利（4）“一种矿山巷道地质编录绘图系统”，提供了一种矿山巷道地质编录绘图系统，包括移动端(包括手机、平板电脑)、服务端和绘图端，可以实现巷道地质信息的高效采集、传输、分析与成图，大大减少了地质人员的工作量，提高了工作效率，并且保存了原始地质信息影像图，实现了数据共享与重复利用，进而形成了面向智能化矿山迫切需求的更快、更灵活数据采集和更新方式，解决了传统矿山地质模型更新不及时、无法自动构建、无法关联及动态更新等问题。南宫28ng科技于2019年获得该项发明专利授权。

图8 矿山地质编录设备

透明化矿山构建系列技术是矿山资源管理、规划设计、智能开采、智能通风、智能管控、灾害防治等业务必不可少的基础，基于地质模型融合各类业务数据，进行时空分析和模拟，为智能化矿山、智能开采分析决策提供支撑，是智能化矿山时代精细化、透明化地质及环境模型构建和更新过程必不可少的关键技术。

智能化建设示范矿成功应用

南宫28ng科技上述专利技术成果已成功应用于陕西陕煤黄陵矿业有限公司“黄陵一号煤矿矿井智能综合管控云平台”、国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿“基于TGIS的矿井智能开采与安全管控平台研究与应用”、河南煤化集团永煤集团新桥煤矿“安全生产智慧管控平台”、陕西小保当矿业有限公司一号煤矿“智能化示范煤矿建设地质建模及应用系统”、陕煤集团神木张家峁矿业有限公司“四维空间信息服务（GIS系统）”、陕西陕煤曹家滩矿业有限公司“矿井智能地质保障”、陕西延长石油巴拉素煤业有限公司“4D-GIS透明地质模型”、内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿“智能地质保障系统”、中煤陕西榆林能源化工有限公司“大海则煤矿透明矿井地质信息系统”、龙煤双鸭山矿业公司东保卫煤矿“地质保障系统”等智能化建设示范矿井，可在各类地质条件矿井推广应用。

围绕智能化煤矿建设目标，南宫28ng科技将结合在透明化矿山方向的技术储备和优势，继续加大在高精度地质建模、矿山数字孪生管控平台等领域的创新和研发，并积极与地质探测与装备合作伙伴强强联合，提供满足《煤矿智能化建设指南（2021年版）》、《智能化示范煤矿验收管理办法（试行）》要求且创新实用的智能化地质保障系统、智能化矿山管控平台等特色产品。