礦山信息模型MIM的來源和概念

BIM技術的快速發(fā)展為礦業(yè)信息化建設提供了新思路。但礦山工程又具有顯著的不同于地上建筑的特征。礦山建設的各個階段所使用的軟件、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技術體系建設，用于工程的設計、建造與管理，可以大量減少溝通損耗，降低建造風險，解決目前存在的設計施工過程中專業(yè)協(xié)同性差、數(shù)據(jù)不流通的問題，實現(xiàn)礦山真三維協(xié)同設計，實現(xiàn)“信息共享、協(xié)同工作”的核心理念，這是支撐綠色礦山、智能礦山建設的重要舉措，可達到優(yōu)化設計方案，提高礦山工程建設的質(zhì)量管理水平、降低建設成本和安全風險，提升工程項目的效益和效率的目的。

MIM是以三維數(shù)字技術為基礎，集成了礦山工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型，可實現(xiàn)礦山全生命周期動態(tài)變化過程的數(shù)字化表達。通過連接礦山生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，對礦山進行完整描述。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、方案設計、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態(tài)創(chuàng)建、管理和共享。

• 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、礦山設計、礦山基建、礦山生產(chǎn)及閉坑四個階段，礦山生命期的各個階段中，涉及的異構(gòu)系統(tǒng)類別較多，MIM將成為一個多維數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫，建立一套維護性強的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集標準方法，對礦山全要素、全流程、全業(yè)務的數(shù)據(jù)進行集成與融合。

• 協(xié)同工作與數(shù)據(jù)共享

基于MIM建設協(xié)同工作云平臺，收錄項目全生命周期的信息文檔。在需要投資方、建設方、施工方、設計方、咨詢方、監(jiān)理方、相關政府主管部門等多方參與且建設周期較長的工程建設項目中，MIM云平臺能及時收錄信息文檔并由參與各方共享。MIM云平臺還提供各建設階段的工作流程，更加方便進行項目管理工作，相比傳統(tǒng)設計階段工作模式，MIM 云平臺對其進行了整體的優(yōu)化。

• 可視化設計與分析

MIM是采用三維數(shù)字表達技術設計的礦山信息模型，這種模型具有信息的完整性、準確性與清晰性等特點。借助于三維建模、VR、AR的技術，實施三維瀏覽、碰撞檢測、施工模擬等，從而使工程的設計和施工工作在可視化的指導下進行，提升質(zhì)量和效率。

• 持續(xù)更新與改進

礦山建設及生產(chǎn)是一個動態(tài)變化的過程，礦山的物理狀態(tài)隨著開采的進行實時變化，其相關系統(tǒng)的信息也在隨時變化，MIM模型數(shù)據(jù)可不斷進行補充、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)云平臺技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)調(diào)管理，建立數(shù)據(jù)安全與共享機制。開放共享與安全是一個既互相矛盾又能夠有機結(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保障我們的數(shù)據(jù)安全。

• 設計階段：為礦山提供真三維設計、數(shù)字化交底

(1) MIM 真三維可視化設計

工程師可以在集成了地質(zhì)模型、礦體模型、巖石力學模型的統(tǒng)一平臺上進行真三維設計?？芍庇^地觀察工程布置和空間形式并檢查其準確性，通過三維模型可直接生成二維平面圖，對三維模型進行修改后，相關聯(lián)的二維平面也會自動修改，減少重復修改的工作量。

(3) 協(xié)同工作

MIM 技術為協(xié)同設計提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設計的技術含量。各個專業(yè)在同一平臺上進行工作，數(shù)據(jù)實時共享，大大降低了溝通損耗，提供設計工作的質(zhì)量和效率。

(4) 技術經(jīng)濟評價

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

(5) 全生命周期模擬

可以在項目設計過程對礦山進行全生命周期5D（3D 時間 經(jīng)濟）模擬、精確分析和優(yōu)化設計方案，對整個礦山的進度、資源和質(zhì)量進行統(tǒng)一考慮，以降低成本、提高質(zhì)量。

• 建設階段：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技術結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場視頻監(jiān)測，大大減少礦山建設與安全問題，減少返工和整改。

(2) 智慧工地

對材料進場實現(xiàn)信息化監(jiān)控、使用數(shù)字化條條形碼記錄施工項目主要材料的進出場情況，并在MIM系統(tǒng)上實時顯示。

(3) 進度管理

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

(4) 快速信息查詢

自動形成完整的信息數(shù)據(jù)庫，為管理人員提供快速查詢定位。內(nèi)容可包括：可行性分析報告、設計方案、勘察報告、設計圖紙、造價資料、設計變更會議記錄、施工過程記錄、簽證和技術核定單、設備相關信息、各種施工記錄、物料信息。所有信息化數(shù)據(jù)實現(xiàn)云存儲，分級按權(quán)限共享。

• 運營階段：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)技術可以使資產(chǎn)在礦山中的定位及相關參數(shù)信息一目了然。

(2) 維護計劃

MIM可以利用設備運行數(shù)據(jù)制定預防性維護計劃，降低設備故障發(fā)生率，保證礦山生產(chǎn)有序進行。對于深井高地應力的礦山，可基于巷道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)等分析巷道穩(wěn)定性，及時采取加固措施。

(3) 能耗分析與優(yōu)化

基于MIM的礦山能耗分析可進行更全面的性能分析，在設計階段就進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行大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化。

(4) 災害管理

MIM可以對礦山常見的突水、巖爆、滑坡等災害發(fā)生過程以及人員疏散救災等過程進行仿真模擬，災害分析發(fā)生原因，評估避災措施可行性和有效性。當災害發(fā)生后，基于MIM可以為救援人員提供人員定位信息、相關設備設施運行狀況信息、各種相應的監(jiān)測數(shù)據(jù)等，指導救災搶險工作。

• 真三維設計軟件平臺

構(gòu)建統(tǒng)一的模型體系是MIM系統(tǒng)的關鍵。目前缺乏集地質(zhì)資源、巖石力學、工程設計、礦山運營等統(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的關鍵。

• 礦業(yè)大數(shù)據(jù)分析與應用技術

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、設計、建設、運營全過程中動態(tài)變化調(diào)整。實時的對其中的數(shù)據(jù)進行整合、清洗、轉(zhuǎn)換為礦山大數(shù)據(jù)提供支撐。

• MIM標準化

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)融合接口也是MIM系統(tǒng)成功的關鍵之一。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工作流程標準，MIM模型交付標準等。

• 礦山信息模型可視化技術

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

• 井下物聯(lián)網(wǎng)技術

利用局部網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術把傳感器、控制器、機器、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)，實現(xiàn)信息化、遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡。基于MIM核心的物聯(lián)網(wǎng)技術應用，不但能為礦山實現(xiàn)三維可視化的信息模型管理，而且為礦山的所有設施或設備賦予了感知能力和生命力，從而將設施/設備的運行維護提升到全新高度。結(jié)合人工智能技術可實現(xiàn)智能按需通風、智能充填系統(tǒng)、固定設備無人值守，有軌及無軌設備的無人駕駛、采區(qū)自動化等。

• 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術的應用

MIM模型系統(tǒng)結(jié)合 VR/AR 技術可以更好的使設計方與用戶方進行交流，獲取用戶需求。將設計形成的三維模型快速轉(zhuǎn)為VR模型，通過身臨其境的感受，查看設計成果，發(fā)現(xiàn)問題并改進。利用AR技術可以將三維模型及相關信息疊加到二維圖紙上，工程材料、工程設備、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，實現(xiàn)圖紙承載信息的無限擴充。2100433B

一般礦山投產(chǎn)應達到的標準包括：

(1)礦山生產(chǎn)性主要工程、系統(tǒng)和各項設施，如基建開拓、內(nèi)外部運輸、提升、通風、排水、供電、供水、壓氣、機修、排土場，采礦工業(yè)場地、選礦廠或破碎廠，環(huán)保安全和工業(yè)衛(wèi)生設施等。已按設計要求建成。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)時礦山應達到的設計生產(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)準備工程，即三級礦量保有期限應符合設計中所規(guī)定的投產(chǎn)時保有的數(shù)量標準。

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

(5)礦山投產(chǎn)后有一定的盈利 。

《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》是我國第一部建筑信息模型應用的工程建設標準，提出了建筑信息模型應用的基本要求，是建筑信息模型應用的基礎標準，可作為我國建筑信息模型應用及相關標準研究和編制的依據(jù)。