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数字隧道/数字矿山VR管理系统

兴特电气 2021-04-04 11:53:33

2017年10月18日,中国铁建重工集团有限公司中央研究院罗建利副院长带领技术团队亲临长沙兴特通用电气有限公司考察指导工作,并共同参观了DIGITALMINE数字矿山/数字隧道VR信息管理平台。铁建重工电气研究院副院长伍涛,科研管理院副院长梅博士,实验中心副主任廖博士及相关技术部门研发工程师一同参加。



兴特电气和DIGITALMINE作为战略合作伙伴,长期专注于数字矿山/数字隧道领域,建立了以矿山/隧道物联网为基础,涵盖技术与经济、生产过程管控、安全与生产管理等层面的数字矿山/数字隧道产品体系。凭借专业化与标准化的服务,已成功将产品和解决方案应用于交通、冶金、煤炭、黄金、化工、建材、核工业、国土资源等行业和领域,成为集自主研发、技术咨询、系统集成等产品、技术与服务于一体的矿山/隧道信息化智能化领军企业。 



数字矿山/数字隧道是基于信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化、决策处理集成化为一体,将采矿技术/隧道掘进技术、信息技术、人工智能、计算机技术、3S技术高度结合。


数字矿山/数字隧道VR信息管理系统是以矿山和隧道安全、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,对矿山和隧道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。



 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/隧道生产环境恶劣、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作业现场的生产和安全状况,大大降低安全风险。


    2.矿山/隧道生产数据不可视:目前,一些矿山/隧道已经建立了基础的资源模型及工程模型,实现了矿山/隧道技术层面的信息化。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/隧道地质背景、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/隧道生产与安全监测数据,技术人员不能有效利用和形象分析,更难以对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/数字隧道的建设,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,但是矿山和隧道毕竟是复杂系统,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。



    5.现有系统信息孤岛现象严重:随着数字矿山和数字隧道的建设发展,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,导致静态、动态数据分别管理、相互独立,难以进行融合与共享。面对众多的信息孤岛,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.解决的主要问题

    数字矿山/数字隧道VR信息管理系统是以矿山安全生产和隧道安全生产可视化管控为目标,解决矿山/隧道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/隧道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。 



三.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。

    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,当灾变发生时自动启动应急预案,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。另一方面,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。

     4 为统一指挥,协调发展建立基础

    基于三维综合管理系统,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

    通过三维综合管理系统的建设,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

    通过系统三维虚拟现实模拟现场,极大提高新进员工对矿山和隧道的熟悉效率,增进其对各个业务系统的了解,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  

    通过系统整合矿山/隧道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

    系统框架支持扩展,使得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。

 


     铁建重工是集高端地下装备和轨道设备研究、设计、制造、服务于一体的专业化大型企业。其在隧道掘进装备和矿山开采装备智能化、信息化等方面,与兴特电气DIGITALMINE存在诸多契合点。



     罗建利副院长及其技术考察团高度认可数字矿山/数字隧道VR信息管理系统,对其应用前景和与铁建重工项目建设的契合给予了高度评价,并邀请相关人员赴铁建重工现场了解产品和项目详细情况,以加快技术对接速度,共同讨论系统的应用方案,推动双方深度有效融合。







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