礦山信息模型

• 面向礦山全生命周期的多維數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

礦山全生命周期包括礦產(chǎn)資源勘查、礦山設(shè)計(jì)、礦山基建、礦山生產(chǎn)及閉坑四個(gè)階段，礦山生命期的各個(gè)階段中，涉及的異構(gòu)系統(tǒng)類別較多，MIM將成為一個(gè)多維數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫，建立一套維護(hù)性強(qiáng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)方法，對(duì)礦山全要素、全流程、全業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成與融合。

• 協(xié)同工作與數(shù)據(jù)共享

基于MIM建設(shè)協(xié)同工作云平臺(tái)，收錄項(xiàng)目全生命周期的信息文檔。在需要投資方、建設(shè)方、施工方、設(shè)計(jì)方、咨詢方、監(jiān)理方、相關(guān)政府主管部門等多方參與且建設(shè)周期較長(zhǎng)的工程建設(shè)項(xiàng)目中，MIM云平臺(tái)能及時(shí)收錄信息文檔并由參與各方共享。MIM云平臺(tái)還提供各建設(shè)階段的工作流程，更加方便進(jìn)行項(xiàng)目管理工作，相比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段工作模式，MIM 云平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行了整體的優(yōu)化。

• 可視化設(shè)計(jì)與分析

MIM是采用三維數(shù)字表達(dá)技術(shù)設(shè)計(jì)的礦山信息模型，這種模型具有信息的完整性、準(zhǔn)確性與清晰性等特點(diǎn)。借助于三維建模、VR、AR的技術(shù)，實(shí)施三維瀏覽、碰撞檢測(cè)、施工模擬等，從而使工程的設(shè)計(jì)和施工工作在可視化的指導(dǎo)下進(jìn)行，提升質(zhì)量和效率。

• 持續(xù)更新與改進(jìn)

礦山建設(shè)及生產(chǎn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，礦山的物理狀態(tài)隨著開采的進(jìn)行實(shí)時(shí)變化，其相關(guān)系統(tǒng)的信息也在隨時(shí)變化，MIM模型數(shù)據(jù)可不斷進(jìn)行補(bǔ)充、完善并始終保持模型的一致性。

• 開放性與安全性

MIM通過大數(shù)據(jù)云平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)調(diào)管理，建立數(shù)據(jù)安全與共享機(jī)制。開放共享與安全是一個(gè)既互相矛盾又能夠有機(jī)結(jié)合的共同體：一方面我們需要共享給我們帶來更大的便捷,另一方面我們還需要在共享的同時(shí)保障我們的數(shù)據(jù)安全。

• 真三維設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)

構(gòu)建統(tǒng)一的模型體系是MIM系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前缺乏集地質(zhì)資源、巖石力學(xué)、工程設(shè)計(jì)、礦山運(yùn)營(yíng)等統(tǒng)一考慮的模型體系，而它是構(gòu)造統(tǒng)一MIM三維仿真軟件或平臺(tái)的關(guān)鍵。

• 礦業(yè)大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用技術(shù)

MIM系統(tǒng)中包含礦山生命周期中大量重要的多維信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息在礦山勘探、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全過程中動(dòng)態(tài)變化調(diào)整。實(shí)時(shí)的對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、清洗、轉(zhuǎn)換為礦山大數(shù)據(jù)提供支撐。

• MIM標(biāo)準(zhǔn)化

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)融合接口也是MIM系統(tǒng)成功的關(guān)鍵之一。目前的礦業(yè)專業(yè)軟件數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，文件格式各不相同，數(shù)據(jù)共享及集成難度較高。另外需建立MIM工作流程標(biāo)準(zhǔn)，MIM模型交付標(biāo)準(zhǔn)等。

• 礦山信息模型可視化技術(shù)

MIM模型是包含有多維數(shù)據(jù)的大型平臺(tái)模型，最終表現(xiàn)形式是可視化的多維度、多用途、多功能的計(jì)算機(jī)圖形模型。MIM文件模型較為復(fù)雜，直接將其原始模型上傳讓工程各方都能基于這個(gè)模型進(jìn)行討論，不管是上行和下行都不方便，如果能輕量化，其運(yùn)用范圍更為廣泛。

• 井下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等在MIM模型空間中聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。基于MIM核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，不但能為礦山實(shí)現(xiàn)三維可視化的信息模型管理，而且為礦山的所有設(shè)施或設(shè)備賦予了感知能力和生命力，從而將設(shè)施/設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提升到全新高度。結(jié)合人工智能技術(shù)可實(shí)現(xiàn)智能按需通風(fēng)、智能充填系統(tǒng)、固定設(shè)備無人值守，有軌及無軌設(shè)備的無人駕駛、采區(qū)自動(dòng)化等。

• 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

MIM模型系統(tǒng)結(jié)合 VR/AR 技術(shù)可以更好的使設(shè)計(jì)方與用戶方進(jìn)行交流，獲取用戶需求。將設(shè)計(jì)形成的三維模型快速轉(zhuǎn)為VR模型，通過身臨其境的感受，查看設(shè)計(jì)成果，發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)。利用AR技術(shù)可以將三維模型及相關(guān)信息疊加到二維圖紙上，工程材料、工程設(shè)備、方案描述、安裝位置、施工要求等全部工程信息都可以隨意調(diào)取查看，實(shí)現(xiàn)圖紙承載信息的無限擴(kuò)充。2100433B

BIM技術(shù)的快速發(fā)展為礦業(yè)信息化建設(shè)提供了新思路。但礦山工程又具有顯著的不同于地上建筑的特征。礦山建設(shè)的各個(gè)階段所使用的軟件、所需要的信息都與建筑行業(yè)差別很大，因此提出了礦山信息模型（Mining Information Modeling，MIM）的概念，通過MIM技術(shù)體系建設(shè)，用于工程的設(shè)計(jì)、建造與管理，可以大量減少溝通損耗，降低建造風(fēng)險(xiǎn)，解決目前存在的設(shè)計(jì)施工過程中專業(yè)協(xié)同性差、數(shù)據(jù)不流通的問題，實(shí)現(xiàn)礦山真三維協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“信息共享、協(xié)同工作”的核心理念，這是支撐綠色礦山、智能礦山建設(shè)的重要舉措，可達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高礦山工程建設(shè)的質(zhì)量管理水平、降低建設(shè)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，提升工程項(xiàng)目的效益和效率的目的。

MIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了礦山工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，可實(shí)現(xiàn)礦山全生命周期動(dòng)態(tài)變化過程的數(shù)字化表達(dá)。通過連接礦山生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，對(duì)礦山進(jìn)行完整描述。MIM可解決分布式、異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題，支持包括資源勘查、方案設(shè)計(jì)、基建施工、生產(chǎn)管理及閉坑等在內(nèi)的礦山全生命期中工程信息的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、管理和共享。

• 設(shè)計(jì)階段：為礦山提供真三維設(shè)計(jì)、數(shù)字化交底

(1) MIM 真三維可視化設(shè)計(jì)

工程師可以在集成了地質(zhì)模型、礦體模型、巖石力學(xué)模型的統(tǒng)一平臺(tái)上進(jìn)行真三維設(shè)計(jì)?？芍庇^地觀察工程布置和空間形式并檢查其準(zhǔn)確性，通過三維模型可直接生成二維平面圖，對(duì)三維模型進(jìn)行修改后，相關(guān)聯(lián)的二維平面也會(huì)自動(dòng)修改，減少重復(fù)修改的工作量。

(3) 協(xié)同工作

MIM 技術(shù)為協(xié)同設(shè)計(jì)提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)含量。各個(gè)專業(yè)在同一平臺(tái)上進(jìn)行工作，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，大大降低了溝通損耗，提供設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率。

(4) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

MIM可提供詳細(xì)的工程量和材料量統(tǒng)計(jì)，可用于前期設(shè)計(jì)過程中的成本估算、在業(yè)主預(yù)算范圍內(nèi)不同設(shè)計(jì)方案的探索或者不同設(shè)計(jì)方案建造成本的比較。

(5) 全生命周期模擬

可以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程對(duì)礦山進(jìn)行全生命周期5D（3D 時(shí)間 經(jīng)濟(jì)）模擬、精確分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)整個(gè)礦山的進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一考慮，以降低成本、提高質(zhì)量。

• 建設(shè)階段：為礦山提供施工數(shù)字化管理

(1) 基于MIM的三維虛擬施工

通過MIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)測(cè)，大大減少礦山建設(shè)與安全問題，減少返工和整改。

(2) 智慧工地

對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信息化監(jiān)控、使用數(shù)字化條條形碼記錄施工項(xiàng)目主要材料的進(jìn)出場(chǎng)情況，并在MIM系統(tǒng)上實(shí)時(shí)顯示。

(3) 進(jìn)度管理

通過直觀真實(shí)、動(dòng)態(tài)可視的施工全程模擬和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工模擬，可以展示多種施工計(jì)劃和工藝方案的實(shí)操性，合理安排進(jìn)度計(jì)劃并優(yōu)化施工方案。

(4) 快速信息查詢

自動(dòng)形成完整的信息數(shù)據(jù)庫，為管理人員提供快速查詢定位。內(nèi)容可包括：可行性分析報(bào)告、設(shè)計(jì)方案、勘察報(bào)告、設(shè)計(jì)圖紙、造價(jià)資料、設(shè)計(jì)變更會(huì)議記錄、施工過程記錄、簽證和技術(shù)核定單、設(shè)備相關(guān)信息、各種施工記錄、物料信息。所有信息化數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)，分級(jí)按權(quán)限共享。

• 運(yùn)營(yíng)階段：為礦山提供生產(chǎn)數(shù)字化管理

(1) 資產(chǎn)管理

利用MIM可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)監(jiān)控、查詢、定位管理可視化。支持全過程的資產(chǎn)數(shù)據(jù)管理，通過MIM結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使資產(chǎn)在礦山中的定位及相關(guān)參數(shù)信息一目了然。

(2) 維護(hù)計(jì)劃

MIM可以利用設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)制定預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃，降低設(shè)備故障發(fā)生率，保證礦山生產(chǎn)有序進(jìn)行。對(duì)于深井高地應(yīng)力的礦山，可基于巷道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等分析巷道穩(wěn)定性，及時(shí)采取加固措施。

(3) 能耗分析與優(yōu)化

基于MIM的礦山能耗分析可進(jìn)行更全面的性能分析，在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行的能耗模擬能及早發(fā)現(xiàn)存在的問題，基于MIM形成的數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)δ芎倪M(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化。

(4) 災(zāi)害管理

MIM可以對(duì)礦山常見的突水、巖爆、滑坡等災(zāi)害發(fā)生過程以及人員疏散救災(zāi)等過程進(jìn)行仿真模擬，災(zāi)害分析發(fā)生原因，評(píng)估避災(zāi)措施可行性和有效性。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后，基于MIM可以為救援人員提供人員定位信息、相關(guān)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀況信息、各種相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，指導(dǎo)救災(zāi)搶險(xiǎn)工作。

一般礦山投產(chǎn)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)包括：

(1)礦山生產(chǎn)性主要工程、系統(tǒng)和各項(xiàng)設(shè)施，如基建開拓、內(nèi)外部運(yùn)輸、提升、通風(fēng)、排水、供電、供水、壓氣、機(jī)修、排土場(chǎng)，采礦工業(yè)場(chǎng)地、選礦廠或破碎廠，環(huán)保安全和工業(yè)衛(wèi)生設(shè)施等。已按設(shè)計(jì)要求建成。并能滿足生產(chǎn)要求。

(2)礦山主要工藝沒備已安裝配套，經(jīng)試生產(chǎn)已形成一定生產(chǎn)能力。正式投產(chǎn)時(shí)礦山應(yīng)達(dá)到的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為：大型礦山-25%~30%；中型礦山-30%~50%；小型礦山：-50%。

(3)完成投產(chǎn)初期所需的生產(chǎn)準(zhǔn)備工程，即三級(jí)礦量保有期限應(yīng)符合設(shè)計(jì)中所規(guī)定的投產(chǎn)時(shí)保有的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。

(4)職工宿舍和必要的行政、生活福利設(shè)施。能適應(yīng)投產(chǎn)初期的需妄。

(5)礦山投產(chǎn)后有一定的盈利 。

《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》是我國第一部建筑信息模型應(yīng)用的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提出了建筑信息模型應(yīng)用的基本要求，是建筑信息模型應(yīng)用的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，可作為我國建筑信息模型應(yīng)用及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究和編制的依據(jù)。