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矿山测量向智能化转变的相关技术研究

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：田程辉

[导读] 摘要：智慧矿山建设是矿山企业发展战略的趋势，要求以信息化与工业化融合发展规划为指导，以信息标准化为基础，以需求为导向，充分运用云计算、大数据、移动互联网、物联网、人工智能技术，将工业技术、信息技术、管理技术高度融合，按照统一规划、分步实施的建设思路；突出风险预控，实时成本、优化管理、远程诊断等流程，打造安全、协同、共享、高效的智慧矿山。

        赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司内蒙古赤峰 024000
        摘要：智慧矿山建设是矿山企业发展战略的趋势，要求以信息化与工业化融合发展规划为指导，以信息标准化为基础，以需求为导向，充分运用云计算、大数据、移动互联网、物联网、人工智能技术，将工业技术、信息技术、管理技术高度融合，按照统一规划、分步实施的建设思路；突出风险预控，实时成本、优化管理、远程诊断等流程，打造安全、协同、共享、高效的智慧矿山。依据实时测量传感系统，实现高精度三维地质模型支持下数据采集、分析的科学与真实性，实现矿山无人状态下机器智能化测量，智能化无人透明生产。
        关键词：矿山测量；智能化；相关技术
        1矿企智能化转型升级需求
        矿山通过智能信息技术的应用，使矿山具有与人类的思维，反应相类似的行动能力，实现物与物、物与人、人与人之间全面信息集成和主动感知、分析、响应能力，并且迅速对采矿系统作出正确处理，把人为影响因素降到最低，将企业人力、财务、生产、营销、仓储等环节能够自动协调运行，使矿山企业实现集约、高效、可持续发展。国内智慧矿山建设正处于起步阶段，很多系统功能不完善、可操作性差，低水平重复建设现象严重，智能化矿山测量技术同样处于这样的阶段，真正完全的取代人工测量尚需时日，但是，人工测量与普通的机械测量，会受到一些因素的影响，产生误差，现在测量以效率相对较高数字化测量技术为主，数字化技术能在短时间内获取精确测量数据，对矿山生产过程中的所有数据进行优化。
        2优化测量工作方法
        （1）在导线测量时可采用三脚架法进行导线测量，在测量前分别在前后视点、观测点安装一个三脚架并整平对中，第 1 个测站测量完成后，在进行其他测站测量时只需将前视点三脚架前移整平即可，从而减少整平对中次数，降低仪器对中误差。（2）为了降低井下测角误差，在导线测量一定距离后可采用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角，从而避免测量误差传递现象［3］；同时可将原棱镜垂球更换为大质量垂球，避免巷道风流对垂球垂直对中影响，造成测角观测值误差。（3）在进行巷道腰线测量时，可采用全站仪免棱镜法代替传统的水准仪测量，这样不仅可以简化测量工序，降低劳动作业强度，而且可以大大提高巷道中腰线测量精度。
        3无人机技术内业数据处理
        相关技术工作人员在结束工作之后，要对影像数据进行处理，还要处理航拍影像的内部数据，利用计算机技术进行数据信息化处理，用平面坐标计算数据的空三加密，并把得到的不同数据重新组合起来，利用数据处理平台重新计算，设计处理无人机测量的操作流程，提高测绘的准确度，大大提高航拍相机的影像清晰度和辨识度，提升航测技术。另外，航测的相关工作人员要利用计算机软件处理数据，并将所得到的数据导入到计算机的数据处理软件中，要不断分析数据流程，为以后采集矿山数据打下坚实的基础，创造更好的数据处理流程。在完成上面的所有流程之后，系统会对成果图件依次进行检查，分析地质图是否自动合成，如果在操作过程中发现不合理的情况，要及时改进，利用调绘操作进行处理，否则检查质量无法达到操作需求，操作的比例也无法达到需要的精确度，只有严格规范操作流程，才能生成最精确的成果图件。
        4 矿山测量未来发展方向
        在测量技术水平逐步提高、测量设备的精密度上升到更高的层次以及煤矿行业的进一步发展的推动作用下，未来矿山测量技术能够获得更加广阔的应用空间和更多的发展机遇。

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同时，矿山测量技术人员也会随着煤矿企业的逐步重视，在数量与质量上相较以往有大幅度的上升，企业通过组织学习和开展专业培训，能够使矿山测量人员的操作规范性与专业性得到显著提高，对于整个煤矿行业而言均具有非常重大的影响和重要的发展意义。另外，测量人员技术水平和仪器精密度的提高还能够降低工作难度、减少人工失误现象的发生，技术缺陷与测量误差问题得到了解决，煤矿企业便能够更加准确、全面的把握矿区的地质情况，从而通过制定有效的安全防范措施与更科学的施工计划减少煤矿开采安全事故的发生。
        5三维激光扫描测量技术
        近年，在我国矿山测量中，三维激光扫描测量技术具有操作管理简单、安全系数高、测量精度高、速度快、成本低等众多优点，应用比较广泛。三维激光扫描是一种非接触式测量技术，主要有光学传感器件、激光反射器与发射器等许多部件组成，通过该项技术一些复杂的地形实地测量问题，能够得到有效解决，可涉及矿山边坡监测、露天矿储量管理、地表沉降监测等。特别对露天矿山的测量，在实地勘查不能了解露天矿山全部状况的情形下，采用三维激光扫描测量技术，不需要实地考察，就能对矿山或矿井内情况有一个相对完整的了解，矿山的开采状态，开采相关数据和开采图像都可以保持一致，实现矿山建设的动态监测，该技术现已广泛应用于露天矿测量。并且，测量技术还能准确探测出矿区具体储量，便于企业根据测量结果合理控制相应的开采规模。这项技术采用国内设备和软件较少，以进口为主，主要来源于Rigel、Leica、Trimble、Optech等几家国际公司。通过对数据采集、处理和应用结果的分析，三维激光扫描测量技术仍存在一定的不足：某些方面数据采集质量差、点云数据匹配精度无法提高、点云数据滤波算法精度不高、在特殊监测领域效果不明显等问题。该领域下一步主要研究方向：开发拥有自主知识产权的点云数据处理软件，包括点云数据智能匹配算法、智能高精度点云数据过滤算法；包括 InSAR、激光雷达、倾斜摄影测量、地面三维激光扫描等，对天、地、空间高精度集成数据采集方案；后期三维激光点云数据的应用，包括地表变形监测理论与方法、大数据技术、人工智能技术与三维激光扫描实时动态监测方法相结合，推动我国这项技术在矿山测量领域的应用，将大幅提高矿山测量技术人员的空间三维数据处理的工作效率，帮助工作人员对地表和地下地质条件有更深入的了解，提供更精确的地理数据，提升数据分析的科学性和真实性，使企业在具体的操作过程中获得良好的综合效益。
        结束语
        人工智能技术的有效研究具有一定的复杂性，在研究的过程中，需要采用智能机器对这些复杂的工作任务进行解决。如果把人脑比作一部机器，无疑这部机器是极其精密而且复杂的，利用高科技技术可以对人脑的思考过程进行模拟，智能机器本质上是在模拟人脑的基础上实现的，并在此基础上通过对实际信息的有效研究和反馈的实现新的技术业态。为不断提升效率，很大程度上依赖于打破各生产环节信息孤岛，使点状的数据形成线状的信息流支撑分析决策面。对全面信息系统建设提出较高的要求，采用智能化技术实现矿山智能化是重要的手段。矿山测量技术由数字化向智能化转变符合智能矿山发展要求，矿山测量智能化技术的发展与进步，测量工作效率的提高，为智能矿山提供更准确的地理数据，将会提高生产效率，提升企业生产力。
        参考文献：
        [1]井春雨，韩冬冬.试析矿山测量对矿山安全生产的作用[J].世界有色金属，2019（23）：121-122.
        [2]曾祥凯.矿山控制测量技术的优化与应用[J].世界有色金属，2019（21）：19+21.
        [3]邱立广.无人机航测技术在矿山大比例尺地形图测量中的应用[J].世界有色金属，2019（24）：24+26.
        [4]满东辉.矿山测量对矿山安全生产的作用及发展趋势[J].科技风，2019（31）：218.
        [5]周海.无人机遥感技术在现代矿山测量中的探讨[J].世界有色金属，2019（14）：14-15.