一 引言

“数字矿山”是指在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。目前，国际上矿业发达国家的数字矿山建设主要是实现远程遥控和自动化采矿。加拿大国际镍公司（Inco）正在研究整个采矿过程的遥控操作，并已制订出到2050年的远景规划，即在加拿大北部边远地区建设一个无人化矿山，通过卫星操控矿山的所有设备实现机器破碎和自动采矿。美国已成功开发出大范围的采矿调度系统，即采用计算机、无线数据通信、调度优化及GPS技术进行露天矿生产的计算机实时控制与管理，基本实现露天矿无人采矿。在软件方面，具有代表性的有英国Datamine公司开发的Datamine采矿软件，美国Intergraph公司、Rockwell公司开发的Intergraph交互式图形处理系统和Whittle FourD露天矿优化设计软件等。

2001年以来，国内有关学术组织相继召开了一系列以数字矿山为主题的学术会议。2006年煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会”，提出了建设安全、高效、绿色、和谐的新型现代化矿井的目标。山东新汶矿业集团翟镇煤矿是我国第一座数字矿山，在国内首开数字化矿井技术应用之先河。随后，国内一些大型矿业公司积极地投入到数字矿山建设中，广泛应用各种先进适用的信息技术，有效提升了生产效率和管理水平，如神华集团神东公司的综合自动化采煤系统，开滦集团的企业信息化与电子矿图系统，枣庄柴里矿的生产与安全集中监测监控系统等。其中，潞安集团漳村煤矿综合自动化与信息管理系统在国内、甚至在国际上都处于领先地位。此外，国内一些煤炭高等院校相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发，以及矿业软件的开发研究工作，但仍处于起步阶段。

近年来，国内一些单位研制开发了一体化的安全生产管理信息系统，但由于对数字矿山本体认识的不一致及软硬件开发环境不同，各个系统相互独立，存在很大程度的异构性，难以共享和互操作，且与空间地理信息没有实质性的联系。随着测绘地理信息技术、三维可视化技术、信息获取与传输技术、传感网技术等的快速发展，信息化、可视化与网络化正逐步应用于社会的不同领域，并成为各行业数字化管理的重要手段，在企业管理与决策中发挥十分重要的作用。因此，利用现代化的信息技术将矿山六大系统建设纳入统一的井上下一体化三维信息管理平台，从根本上提高安全生产信息化管控能力，提高矿山数字化、智能化管理水平，是亟待解决的关键问题，也是数字矿山发展的主要趋势。

二 平台架构及特点

井上下一体化三维管理平台是矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室研发的基于三维数字矿山的管理系统，能够将煤矿井下六大避险系统和井上地理信息系统有效集成在一个三维可视化管理平台。该平台运用先进的网络技术、海量数据处理等技术可有效集成多源信息，构建集矿井远程监测监控、分析计算、督办调度和安全管理于一体的实时三维影像可视化信息系统，综合矿井的实时安全监测、通风系统、采掘跟踪、隐患排查、调度指挥管理、地质灾害动态监测与预计等功能，能够实现对矿山安全生产的多级监控和应急管理，并具有功能完备、安全可靠和较强的实用性和经济性等特点。

（一）平台架构

系统架构分为四个层次。一层是服务器集群，利用互联网技术将整个矿区的服务器、交换机、网络设备组成一个局域网络作为系统运行的硬件基础，作为系统运行和信息传输的载体；二层是数据层，采用数据库将地理数据、影像数据、模型数据、专题数据及各类生产数据等进行存储和管理，并建立它们之间的有效联系，便于数据的快速检索和更新；三层是业务逻辑层，以IGIS组件及其他中间件为基础，负责实现系统的核心逻辑功能；四层是用户层也称表示层，主要是用户界面及各类操作接口，负责将矿区所有硬件采集到的信息和通信系统信息存入数据库中，如摄像仪采集的图像、人员出入井信息、人员位置信息、供水通风、提升系统、机电设备传感器等的数据和通信信息，并提供与用户交互接口界面。如图1所示。

图1 系统架构

（二）平台特点

系统能对矿井生产情况实现无人自动