基于微服务架构的地质灾害监测预警预报系统设计

如何构建一个性能可动态扩展、数据和信息可以共享、具有动态服务扩展能力的地质灾害监测预警预报系统是需要研究的一个课题.引入领域模型将系统拆分为许多业务功能单一的、以独立的进程运行在OpenShift容器云平台的容器中的微服务,设计并构建了基于微服务架构的地质灾害预警预报系统.OpenShift为快速部署微服务,动态扩展系统的服务能力提供了技术支撑,其负载分区策略很好地为大流量、高并发的重点业务提供了流量隔离和保障.研究成果对进一步构建基于混合云的大型综合性地质灾害预警预报与应急指挥平台提供技术支持,具有一定的现实意义和实用价值.      

面向业务的空间信息服务应用开发体系链

为解决面向业务的空间信息服务构建复杂、集成部署的问题,提出了应用开发体系链,抽象面向业务的空间信息服务开发、部署和扩展的一般模式.应用开发体系链涵盖标准规范体系、资源体系、开发体系和部署体系4个元素.基于悬浮倒挂式支撑平台架构,应用开发体系链引入开发模式和功能仓库概念,界定服务开发层次关系和用户群体,融合服务开发和资源集成管理规范、服务开发和维护工具、部署模式等基本元素,形成优势应用,为国家级大型项目实施过程中系统集成部署提供开放的集成环境.      

基于SOA的GIS应用框架

由于现有的框架及开发模式较难灵活地完成地理信息服务和应用系统多层次的融合,也难以快速地构建Web下地理信息系统(geographic information system,GIS)平台的应用系统.提出了一种新的基于面向服务架构思想(service-oriented architecture,SOA)的GIS应用框架,通过将工作流引入到空间信息处理中,并结合面向服务的业务端构造模式来简化用户GIS应用系统开发模式.并在此基础上实现了由系统框架、工作流引擎和表单3部分组成的面向SOA的GIS应用框架.实际应用表明,基于面向服务架构的GIS工作流能灵活的为不同的应用提供不同粒度和不同功能组合的地理信息服务,而基于SOA的表单能快速地构建业务系统,它们为GIS软件的集成和应用开发提供了一种新的思维.      

基于WebGIS的地质灾害预警预报信息系统的设计与实现

论述了基于网络地理信息系统的地质灾害预警预报信息系统的总体框架结构、系统设计要点和系统功能特点,并对采用的关键技术进行了简要分析说明。系统采用部署灵活、扩展性强的三层体系结构,基于模块化思想进行设计与实现,以分布式架构集成异构的数据源,并建立了模型库管理决策模型。系统以地质灾害预警预报数据数学模型为核心,应用数据库技术、基于FeatureBase的地理信息系统技术和网络技术建立了融合通用地理信息功能与地质灾害预警预报业务功能的分布式软件系统,实现了地质灾害信息采集、传输、管理、分析、决策、发布的一体化平台。现场实施表明,该系统运行稳定,能有效为职能部门提供辅助决策支持和信息发布服务。     

透明地质关键技术及示范专题客座主编寄语

煤矿智能化建设是煤炭企业转型升级的技术方向,煤矿智能地质保障系统是《煤矿智能化建设指南(2021年版)》的基本建设内容,其核心是实现矿井地质信息的透明化.透明地质是以高精度地质探测和监测技术为核心,以三维地质可视化平台为支撑,建立地质与工程数据动态融合的高精度模型,为智能掘进、智能采煤以及智能安全监控等提供基础地质保障.为此,需要大力推广智能采掘T作面的随采智能探测、随掘智能探测与监测的技术装备,积极研发智能钻探、智能物探、智能探测机器人等新技术与新装备,并开展智能地质保障系统的技术集成和工程示范.     

基于模型驱动架构的GIS应用开发研究

模型驱动架构是一种通过用于定义模型和推动不同模型类型之间的转换实现系统与平台无关性的设计和实现方法。提出基于模型驱动架构进行GIS应用系统开发思想--用模型驱动的原理隔离GIS应用系统的系统设计和系统实现来独立建模业务行为和领域元素,使二次开发者关注系统应用的本身,而不是将特定的GIS基础平台作为系统开发的中心。并对通过建立领域应用模型和通用GIS服务模型来构建应用系统的平台无关模型、利用GIS平台提供的UML Profile将平台无关模型影射到平台相关模型、以及利用建模工具软件将平台相关模型生成应用代码的原理和方法进行了论述。     

基于混合架构的地学信息数据库管理系统的实现

文章在已经建设完成的高放废物地质处置地学信息数据库的基础上,采用B/S和C/S混合架构,基于.NET平台和JAVA Web等编程技术,在完成基础GIS系统、多源数据集成技术和数据应用表述功能等基础开发工作的前提下,实现了地学信息数据库管理系统所有功能模块的集成,尤其是专业数据管理服务和全文检索服务两大重要服务功能的实现,为高放废物地质处置领域科研数据管理与二次利用提供了便利的基础支撑。     

北京开建城市地质安全保障服务系统

本刊讯（记者段金平）近日,北京市发改委批准北京市地勘局建设北京城市地质安全保障服务系统,项目总投资1960万元。其主要任务是整合城市地质资源,初步构建地质专业数据中心;开发建设平原区地下水环境分析、地面沉降分析、数据管理与服务、地质安全综合分析等系统;实现地勘业务跨专业、跨系统的数据应用与分析处理。     

煤层气地质工程一体化平台的建设构想

基于国内煤层气井产量普遍较低,煤层气行业地质研究与工程脱节较严重的实际情况,迫切需要引入地质工程一体化思路,有助于形成科学的工程决策。提出煤层气地质工程一体化平台的理论构想,规划设计平台的业务架构与功能架构,集成Petrel地质建模、Compass钻完井设计、MFrac压裂设计、CBM-SIM储层数值模拟等各类专业软件工具,建立地质工程一体化共享数据库、产气贡献监测平台和智能排采远程控制平台,固化标准的地质工程一体化技术工作流程,并建立相应的专业知识库。通过平台的建设打通煤层气勘探开发上下游的专业壁垒,实现全流程数据与成果共享,打造集煤层气开发的地质评价、工程设计优化、数据共享于一体的服务平台。以煤储层三维地质模型为基础,开展地质及煤储层综合评价研究,对钻井、固井、压裂、排采等工程作业方案进行设计及动态优化,集成气井产气贡献监测和智能排采远程控制系统,实现煤层气地质工程一体化和项目全生命周期管理,同时可以减少重复工作量,提高煤层气勘探开发工程效率和气井产量,实现降本增效。      

ZDY4500LFK全自动钻机开发与应用

为加速推进煤矿智能化建设,满足矿井透明地质保障系统构建需求,提高各类钻孔施工的自动化程度,减少井下工人数量,开发了ZDY4500LFK型全自动钻机,并配套开发了钻机的地面监测和控制系统。提出了该钻机结构设计方案,钻机地面监测和控制系统的组成和方案。并结合钻机在淮河能源西部煤电集团唐家会煤矿透明地质保障系统钻孔施工应用中遇到的问题,提出了杆仓列定位、自动接卸扣等关键技术,提高了钻机的可靠性、自动化程度。工业性试验结果表明:开发的地面监测和控制系统功能性、实时性满足使用要求,采用相关技术后,全自动钻机各系统运行可靠,杆仓列定位精准,主动钻杆丝扣磨损明显减少。研制的ZDY4500LFK型全自动钻机及其配套监测和控制系统减少了井下施工人员的数量,实现了稳定的全自动钻孔作业,为唐家会煤矿透明地质保障系统提供了可靠装备支撑。      

煤炭智能开采地质保障技术及展望

煤炭智能开采是我国煤炭工业在新一轮技术变革下的战略选择,是实现煤矿安全高效生产的必由之路,地质保障技术可为煤炭智能开采提供准确可靠的地质数据支撑,且能有效探查隐蔽致灾地质因素以减少煤矿生产灾害事故的发生。我国煤炭地质保障技术从服务于资源勘查、高产高效矿井建设到服务于煤矿安全高效生产,从基础地质勘查工作、GIS系统到隐蔽致灾因素探查,不同时期的煤炭地质保障技术具有鲜明的特点。分析了在煤炭智能开采背景下地质保障技术面临的3个难题:地质条件探测精度不足、动态地质信息监测困难与智能开采缺乏统一的地质基础。在前期研究的基础上,论述了面向煤炭智能开采的地质保障技术体系,主要包含高精度综合探测、一体化智能在线监测、工作面地质透明化三大关键技术,通过煤炭开采过程中地质信息综合精准感知、动态融合、同步映射和孪生反馈,实现地质保障的数字化、三维可视化和智能化。面对新一轮能源科技革命和产业变革,针对新形势下煤矿安全发展新要求,提出了煤炭智能开采地质保障云平台、技术标准体系构建的发展方向,平台化、标准化的技术体系可为煤炭安全高效智能绿色开采提供可靠的地质保障。      

城市地质特定领域软件体系结构

城市地质信息管理与服务系统是典型的面向特定领域的软件系统.为解决城市地质领域中信息系统软件构建重用问题, 将现代软件工程中特定领域软件体系结构设计思想引入城市地质信息系统研发中, 提出了城市地质特定领域软件体系结构: 异构结构风格、软件框架结构、总体业务处理流程等几个重要方面的内容.采用这一设计思想, 不同城市应用系统的构件重用程度相当高, 便于系统开发的组织管理, 可大大降低开发成本, 同时系统也具有较好的可扩展性.实践证明, 城市地质特定领域软件体系结构及其设计思想可应用于不同城市城市地质信息系统或类似大规模系统的开发工作当中.      

我国煤矿井下智能化钻探技术装备发展与展望

煤矿井下智能化钻探技术装备是煤矿智能化建设的重要组成部分,也是当前煤矿企业深入推进减人增效工作所急需的先进技术装备。系统总结了“十三五”期间我国煤矿井下智能化钻探技术装备所取得的阶段性成果,重点介绍了自动化钻机、随钻参数监测系统和旋转导向系统等关键技术装备的发展现状。全面分析了制约井下智能化钻探技术装备研发与应用的关键因素:钻机智能化水平较低、随钻探测数据类型少、多系统集成控制难。在此基础上提出深入推进数字化、网络化、智能化技术与传统坑道钻探技术结合,强化多学科融合和协同创新能力;并不断加强智能化钻探技术装备研发与应用人才的培养力度,以技术装备为支撑、以数字化平台为保障、以人才队伍建设为基础;在智能化钻机、高精度数据获取与传输技术、钻孔轨迹智能优化与控制技术、辅助关联设备集成控制技术、数字化钻进平台开展攻关,以实现煤矿井下钻孔全流程智能化施工作业。      

TBM施工岩巷掘探一体化技术研究进展与思考

煤矿岩巷全断面掘进机(TBM)施工,是满足集约化、现代化、智能化大型矿井深部高强度开发采掘平衡与高效建设生产的重要方法之一。但是,TBM掘进对于不良地质条件适应性较差,尤其是破碎带、断层、软弱岩层及富水区等复杂地质条件会造成坍塌、卡机、卡盾、涌水等问题,从而限制了其发展。为充分发挥TBM快速掘进效率,将超前探测仪器与TBM机械进行一体化设计,开展随掘探测是煤矿岩巷TBM掘进发展亟需突破的关键技术。从TBM施工岩巷的掘探一体化技术研究出发,回顾了近年来隧道、煤矿岩巷随掘探测技术新进展,介绍了包括随掘地震、随掘电法、随掘瞬变电磁等掘探一体化技术;围绕提高随掘超前探测精度,实现高精度异常体成像,论述了岩巷TBM掘探一体化技术的发展方向,包括超前探测数据采集系统、信号处理方法、巷道界面成像新方法新技术等。认为掘探一体化设备要向自动化、信息化、智能化方向发展,要形成以智能化控制系统为核心的掘进、探测、预报集成化管理平台,实现掘进参数的智能选取、超前探测数据的实时处理与叠加成像,形成掘探一体智能控制与地质条件融合判识系统,为深部煤炭资源的精准开发利用与煤矿智能化建设提供透明地质条件支撑。      

基于GIS煤炭勘查地测空间信息系统

为改变地测行业生产与管理模式,提高信息化程度,基于组件GIS开发了煤炭勘察地测空间信息系统。该系统采用了.net2003 C#语言,其良好的开发界面和方便快捷的开发模式,保证了系统开发的简易性,节约了时间成本,且在功能设计上立足煤炭、地勘行业特点和实际情况。系统不仅适用于地勘、地测部门,也可以广泛应用于采矿等相关技术部门,是一种通用的数据库及图形处理专业化软件。应用实例表明该系统具有实用、专业、高效、易操作、动态预测可视化等特点。     

东北地区煤炭可持续发展研究方法

在中央振兴东北老工业基地总体战略部署的新形势下,对东北地区煤炭工业基地的可持续发展与国民经济建设保证程度进行客观、深入的分析研究,是非常必要的。根据东北地区煤炭工业现状,对东北地区煤炭资源保证程度、煤炭工业区生态环境、地质灾害、区域经济等有关战略问题的影响因子进行论证与分析;并依据指标体系建立原则,结合煤炭城市特点,将13个评价因子25个评价指标引入煤炭工业区可持续发展评价体系;基于GIS数字化管理技术,以资源一环境一经济发展为主线建立影响因子融合模型,在定量分析与空间分析基础上,提出了利用产生式原则构建专家系统以表达专业领域知识和专业问题的解决方案。     

煤矿水害精准探查钻探技术

为了保证煤矿井下安全生产,对煤矿水害精准探查钻探技术进行了系统的分析与研究。针对桑树坪煤矿3110工作面230 m皮带巷道物探探测结果,对富水异常区域布设探查钻孔,采用随钻测量定向钻探技术与常规回转钻探技术相结合的钻探方法进行区域探查试验。桑树坪煤矿现场试验结果表明,精准钻探技术能通过富水区域空间位置灵活布设钻孔的方式对煤矿井下富水异常区域进行探查,同时,可以有效地推断出地质异常区域范围,避免异常富水区域突水淹井事故,确保了桑树坪矿11号煤巷道的安全掘进,为煤矿区地质异常区探测提供技术支持,为煤矿井下安全生产提供保障。     

透明地质保障技术构建方法

煤炭地质保障技术贯穿于煤炭工业的全生命周期,是实现煤炭资源安全高效智能绿色开采的基础和前提,在灾害防治、隐蔽致灾因素探查、煤炭智能开采等方面发挥着关键作用,而地质透明是提高智能分析与决策、自动精准控制与高效采煤能力的关键核心任务。以乌海矿区为例,为解决矿区智能化建设面临的地质条件复杂、透明地质保障能力薄弱的问题,采用以随掘地震、随采地震为代表的智能探测技术,获取采掘工作面实时地质数据;通过构建数据底座,利用多源数据融合技术,实现海量地质数据的融合分析;基于多源数据融合结果,构建三维地质几何模型和水、火、瓦斯等多属性模型,利用实时地质数据驱动模型更新,实现构造、水、火、瓦斯等隐蔽地质规律与分布特征的数字化表达。以地质模型为基础,融合地质异常体空间位置、几何大小、属性信息等,构建透明地质保障系统,实现隐蔽致灾因素的地质预报,为煤矿安全高效开采提供智能决策。研究成果为实现乌海矿区煤炭智能化开采提供地质保障,对于推动全国煤矿智能化建设具有重要的借鉴意义。      

煤炭绿色开发地质保障体系的构建

煤炭资源的大规模、高强度开采诱发了煤矿区地质条件和生态环境的损害,开展煤炭开采引起的地质结构–地下水环境–生态环境动态演化的耦合机制研究,发展煤炭绿色开发地质保障理论和技术,对于推动我国煤炭工业高质量发展有重要意义。结合当前煤炭开采技术,分析了煤炭绿色开发地质保障的研究现状,提出了“煤炭绿色开发地质保障体系”的科学内涵。主要包括:(1)开采前煤炭赋存综合地质条件勘查、评价,开采区生态环境类型划分:通过三维地质结构、水文地质条件、岩土工程性质和生态环境等系统调查分析,阐明煤炭开采区损害类型及其主控因素。(2)煤炭采动作用下地质条件变化与地质结构功能系统演化:阐明煤炭开采条件下覆岩变形特征及地质条件响应模式和损害机理,揭示开采过程中应力场、变形场、渗流场等多场耦合作用下生态环境的时空演化特征和损害规律。(3)采后煤炭绿色地质保障技术与生态环境功能重建:研究采后覆岩结构、地质结构功能、生态环境的相互作用,提出采空区与遗留资源的利用途径,恢复煤炭开采区生态环境功能。基于精准勘查与监测,创建含地层结构、水文地质结构和岩体力学性质等信息的数据库,建立煤炭开采地质结构演化动态模型,构建生态脆弱区煤炭...