数字矿山建设实践

数字矿山建设实践（精选5篇）

数字矿山建设实践 篇1

地球空间信息科学的兴起:

1 数字矿山的含义

数字矿山的定义是:在矿山企业的生产范围之内, 通过运用现代化的先进技术, 传感器网络相关技术, 以及数据库的技术相关技术应用, 对矿山企业的各个环节以及各个生产要素, 进行相应的科学性的、数字性的、集成性的, 以及网络性的相关管理, 并且通过实际的具有应用要求, 对矿山进行相应的规划, 对矿山的安全问题进行管理, 经营管理, 以及相应的应急救援指挥等相关系统的应用。通过对矿山进行数学化的管理, 使矿山企业可以安全的进行生产, 各个生产经营业务流程可以数字化的进行, 并且加工成新的信息, 向各层管理者及时传达信息, 让各层管理者可以及时掌握动态的业务信息, 更有利于各层管理者做出最优的决策方案, 让企业的资源得到合理的配置, 在竞争激烈的市场环境下, 让企业得到最大的经济效益。

2 矿山测量的任务分析

矿山测量是一个相对独立, 并且是多学科交叉的专业。最近几年来, 人类社会面临着几大难题, 它们是环境、人口、资源, 以及灾害。有关学者对此进行了相关研究, 结果表明:在对生产矿区进行实时动态监测的同时要对环境进行相应的综合监测, 并且对以此得到的信息进行信息化的管理, 对矿产的生产经营进行综合性的治理, 都起到了很长关键的作用。目前逐渐兴起的由3S为主导的空间信息技术, 已经逐步的在矿区测量与矿区生产的过程中进行了应用, 3S为主导的空间信息技术的应用对进行现代化的采矿技术起到了非常重要的服务和辅助决策的作用。目前对矿山测量的主要任务包括以下几个方面:对矿山进行勘测、设计、开发和生产运营的各个阶段的过程中对矿区的地面工程和地下空间的相关资源进行信息化的收集和采集、分析和处理, 利用与开发, 并且对合理的资源进行有效的开发, 对环境进行很好的保护, 对环境进行治理和服务。现代化的矿山测量技术为矿山的合理开发和发展起到了关键的作用。

3 矿山测量的研究内容与目标

在对矿山的建设中, 矿山测量是非常重要的一个方面, 除了对矿井进行一般性的建设以外, 还要进行生产性测量, 主要的内容和目标包括以下几个内容:

3.1 关于矿图数字化和数字化成图的自动化矿山地学信息系统

矿山的GIS数据采集的手段包括两个方面, 一方面是矿图的数字化, 一方面是数字化的成图技术。为了有效的控制矿山中的GIS成本需要对数据进行自动化的实时采集, 通过对不同种的数据来源进行综合的使用, 包括:对井进行上和下的测量, 对矿图进行数字话的管理, 检测地勘的相关信息, 建立航测摇杆的相关信息技术等方面。通过对各种矿山进行建立不同种类的地理空间信息数据库, 并且进行相关信息和设备信息的分层整理, 对矿山建立相应的信息管理系统。与此同时, 还应该注重对相关的模式进行辨别, 进行相应的专家理论等方面。进行矿山的自动化矿山地学信息系统研究的主要目的是对矿图的数据采集系统进行完全的实现, 并且可以进行自动化的处理和识别。

3.2 关于矿山开采环境的综合评价与治理的矿山开采环境四维动态信息系统

对矿山的开采进行环境的综合评价与治理包括以下几个方面, 对开采沉陷进行传统形式的预测, 对安全的开采方案进行评估, 对矿区塌陷区进行综合方面的治理, 进行矿区塌陷区的动态环境监测与评估, 管理和规划矿区的土地应用情况等方面。在这些方面大多都需要应用GIS的技术方法。对矿山的开采空间的状态是根据实际的时间和空间的发展的变化而进行变化。在目前已有的GIS数据模型的基础上, 对矿山的开采空间的状态进行相应的研究, 开发关于相应的综合四维数据模型系统, 建立与之相对应的矿山地理信息系统。此系统包括以下几个方面的目标:第一, 通过此系统可以根据不同的地质采矿条件进行相应的开采沉陷的四维动态模拟, 可以为矿山的开采沉陷进行相应的治理提供重要的参考依据, 包括对建筑物的包括方面, 进行安全开采的方案, 对煤柱进行包括保护方面的设计, 以及进行采动滑坡治理等方面。第二, 通过此系统可以针对矿区的生产管理进行动态的模拟实现, 这样可以为相关的部门提供决策的依据。第三, 通过此系统可以对矿区的土地资源进行相应的自动化的管理, 包括相关的地面覆盖物情况, 地下的管道工程, 以及塌陷区生态复垦等方面, 这样可以为况且的开采环境的进行实时的监测和治理提供重要的参考依据。

3.3 对GPS和GIS结合及其在矿山开采环境监测中的应用的矿山开采环境实时监测系统

美国在上个世纪七十年代开发了GPS定位系统, 实现了新一代的卫星导航和卫星定位系统, 现在这一系统在我国也得到的普遍使用。同时这样先进的技术也逐渐的应用于矿山的开采和环境的监测等方面, 其中主要应用于通过应用GPS定位技术对地面动态坐标数据进行相应的采集, 并且通过应用GIS技术对相关的采集数据进行管理并进行空间分析, 并且获得所需要的相关数据。并且通过对GPS技术对GIS的数据进行不断的更新, 建立一套完整的矿山开采环境的相关监测系统。

3.4 矿山开采环境信息系统的质量模型及其精度

关于矿山开采环境信息系统的特点是通过此系统得到的信息是三维方面的, 空间的目标关系是十分复杂的, 并且得到的信息是多种多样的。也就是说对此系统进行相应精度研究是具有很实际的作用的。这就对矿山测量的研究者提出了很高的要求, 不仅需要有深厚的理论研究功底, 也需要有很强的空间概念。进行研究的主要目标是:通过确定系统精度和可靠性的估算模型, 对属性数据精度和空间信息精度相互影响的规律进行相应的分析, 并且在此基础上建立关于矿山开采环境系统的一整套评价系统。

4 工程化的矿山测量技术

目前对矿山的生产研究已经取得了很大的进步, 工程化的矿山测量技术以及成为的矿山发展的必然趋势。工程化的矿山测量技术也就是在矿山的生产过程中不再使用繁重的测绘仪器, 而是使用现代测绘仪器, 对矿山测量工作者的素质要求也在逐渐向多样化的全能型人才转化。矿区的经济发展离不开交通运输、工业、农业等相关领域的飞速发展, 这些技术的发展会在很大程度上带动矿区的生产、测量、岩土工程等相关问题的解决, 矿业可持续发展过程必然是矿山测量工程化发展过程。

5 小结

目前, 矿山生产技术和矿山生产都进行很大的科学技术的进步, 矿山测量的重要性越来越凸显出来。本文首先对数字矿山的含义和矿山测量的任务进行了相应的分析, 其次对矿山测量的研究内容与目标进行了探讨, 最后对矿山测量的工程化进行了相应的系统研究。相信本文的研究一定能为矿山测量技术在矿山建设中的发展起到非常重要的作用。

数字矿山建设实践 篇2

公司所属各单位、各子公司：

根据公司行政一号文和省国资《关于进一步加强省属企业信息化工作的指导意见》文件要求，结合公司自身特点，努力构建大宝山矿业公司“数字化矿山”一体化格局。为积极稳健推进公司“数字化矿山”建设项目顺利进行，现由综合管理部负责组织相关单位对公司所属各单位、机关各部门的信息化情况、工作流程等展开前期调研。

希望各单位高度重视，安排专门人员按通知要求认真准备好相关材料，整理好本单位业务流程所产生的内、外部报表纸质版及电子版，并填写好附件的表格，电子版于2月29日前以OA便笺统一发送到综合管理部钟梅慷。各单位具体调研时间另行通知。如对填写表格有疑问，请与综合管理部钟梅慷联系（联系电话：6618487）。

特此通知

附件：

1、工作报表汇总表

2、各单位业务情况调研表

综合管理部

数字矿山特征及建设探析 篇3

数字矿山结合了采矿科学、信息科学、计算机技术、3S技术、人工智能技术,建立更加信息化的管理平台和管理方式,用更加科学的手段减少了危机发生的概率,同时还通过优化技术和管理提高了生产效率,逐渐成为我国煤炭企业发展的主流方向。

1 数字矿山的特征

1.1 信息处理时效性

数字矿山与传统的煤炭管理有非常重要的区别,即信息的传送和处理更加依赖于现代网络通信技术。在传统的煤炭工作过程中,矿山技术人员在上午去矿山考察,记录下关键的数据之后,要下午才能够将信息传达到处理中心,然后还需要处理人员经过复杂的统计和分析才能够得到有效的数据信息,最后才能够依据这些信息进行决策,这样的信息处理速度是非常慢的,并且在很大程度上影响了信息的有效性。而数字矿山则利用网络通信方式有效地解决了信息处理的时效性问题。基于企业宽带,管理人员与矿山现场的工作人员和技术人员能够进行实时的信息交换,矿山的数据信息、地质信息以及开采的实时报告等都可以迅速传到控制中心进行处理;基于一些可视化的软件,还可以将矿山现场与控制中心进行连接,管理控制人员可以直接观察开采现场的具体情况,进行实时指挥和调度,及时监测矿井的排水、通风情况,检查边坡、排土场、尾矿库的稳定情况;控制中心也可以将信息及时反馈给采矿现场,提供更加及时的天气、地震情况等信息,让现场的工作人员能够及时进行防范。

1.2 开采安全性

在煤炭开采过程中,安全性是非常重要的主题,是开采过程中的第一要素。传统的煤炭管理方式由于信息交流速度慢、缺少模拟演示,很多时候都是在危险发生之后才会收到相关的信息,这时很可能已经造成了严重的人员伤亡。数字矿山则基于强大的信息传播和处理速度能够在很大程度上进行安全预警和危机分析,减少发生安全事故的可能性。比如说,基于数字矿山的模拟技术,能够先对将要开采的部位的地质情况进行分析,掌握各种岩层的稳定情况,甚至对可能发生的地质运动情况进行模拟,以此为依据,能够对开采的顺序、位置等进行相应的调整,尽量减少开采对地质带来的不利影响,这样能够有效降低危机发生的概率;或者是在出现危机预兆时,数字矿山能够通过实时的观察和监测及时做出预警,开采人员和控制人员都能够快速做出正确的反应,这样能够在很大程度上减轻危险带来的后果,从多个方面提高开采的安全性。

1.3 生产经济性

在煤炭产业中,经济效益也是非常重要的因素,落后的开采技术和管理方式会在很大程度上降低生产效率,影响煤炭企业的收益情况。数字矿山则能够快速提高生产的经济效益。首先,数字矿山能够减少管理和技术人力,只需要主要的系统操作人员就可以实现过去需要大量技术人员和管理人员才能够取得的管理效果;其次,数字矿山能够提供更有效率的开采技术和方案,在很大程度上能够提高生产效率;数字矿山还可以对开采人员进行模拟训练,提高开采人员的技术水平,这样也能够进一步提高生产效率。通过科学的方法和技术提高了开采的效率,自然能够有效促进煤炭企业收益的提高,促进企业发展。

2 数字矿山的建设策略

2.1 建立完善的可视化模型

资源和开采环境的可视化模型是整个数据矿山的基础,其中包括了各个方面的可视化模型,最主要的有地质数据及矿床模型等。通过建立完善的可视化模型系统,才能够发挥出数字矿山的作用,实现对地质情况和开采情况的实时控制、信息的实时交换和处理、危机的实时预警等作用。数字矿山可视化的模型建立基于不同的技术支持,以地质数据模型为例,该模型主要是基于RS、GPS、GIS等实时信息采集手段以及常规测量、取样化验等快速的信息处理手段,首先,系统使用信息采集技术可以获取矿山的具体空间和属性信息等;然后对信息进行预处理,比如说将图片信息进行量化、坐标转换处理等;最后使用GIS等软件将获取的地质、岩层、矿石等数据信息利用不同的图层进行管理和表示,并最终输出易于理解和分析的数据结果,帮助管理者下达决策。

2.2 建立高效的通信系统

数字矿山包括了整个矿山与管理机构甚至企业的通信系统,高效的通信系统是信息交流的保证,矿井的通信承担着生产调度、信息传递、抢险救灾的重要任务。目前,数字矿山中的通信系统主要可以采用有线骨干网加无线WIFI的组合形式来构成,有线骨干网是整个网络通信系统的主要部分。通过假设光纤来支持矿井深处的通讯,一般采用千兆光纤,这样能够保证通讯效果,并且能够更好地阻止外界对通讯情况的干扰;除了有线网络的构建以外,还可以增加无线网络进行辅助,无线网络不需要网线接入,可以弥补有线网络对于地点和设备的限制,但是无线网络的信号容易受到干扰,因此需要通过有线+无线的方式来构建整个数字矿山的通信系统,提高通讯的效率。

2.3 建立科学的决策支持系统

数字矿山基于可视化模型和通信系统,能够为矿山的管理者提供非常多的信息,尽管这些信息已经是处理过的有效信息,但是如果不进行更加详细的分类管理,也很难起到辅助决策的作用,因此,为了发挥数字矿山辅助决策的作用,应该建立更加系统科学的决策支持系统。例如将整个决策系统分为财务管理系统、生产成本控制系统、人事管理系统、工程计算系统等,将数字矿山产生的大量数据信息进行分类,分别传送到相应的系统内部进行更加详细的分析,煤炭企业不同的管理部分负责人就可以参考更加有效的管理信息,根据这些信息处理结果进行决策分析和判断。高效的决策支持系统能够减少决策过程中的冗余过程,提高煤炭企业管理者的决策效率,进而对整个开采工程的生产、管理都能够起到积极的促进作用。

3 结束语

数字矿山基于现代信息技术和信息采集技术,能够为煤炭企业提供更好的管理效率,具有时效性、安全性、经济性等优点,煤炭企业应该提高自身的技术水平,通过建立可视化模型系统、矿山通信系统、决策支持系统来形成完整的数字矿山系统,利用该系统能够有效克服目前煤矿开采中存在的各种问题,提高生产效率,既能够提高煤炭企业本身的发展,更能够促进我国煤炭工业化、现代化的发展,加快我国煤炭技术的创新发展速度。

摘要：随着我国煤炭产业的不断发展,煤炭产业技术变得更加工业化、信息化,并逐渐产生了数字矿山的概念。数字矿山是采矿科学、信息科学、计算机技术、3S技术、人工智能等技术发展结合的产物,在煤炭产业中起到了非常重要的作用,有效提高了我国的煤炭开采效率和经济效益。本文深入分析数字矿山的特征,提出建设数字矿山的关键策略。

关键词：数字矿山,特征,建设策略

参考文献

神华集团数字矿山建设研究 篇4

煤炭是我国的重要能源,在我国能源生产结构中的占比为74.29%,在我国能源消费结构中的占比为71.26%[1]。如何在21世纪运用信息技术、数字技术保障煤炭资源的安全、高效、可持续开采,对保障国家能源安全、促进经济平稳较快发展具有十分重要的意义。神华集团有限责任公司(以下简称神华集团)作为国内规模最大、现代化程度最高的煤炭企业和世界上最大的煤炭经销商,为了响应国家煤炭安全生产的产业政策要求,顺应煤炭生产从自动化向信息化和智能化过渡的趋势,保持行业竞争优势,引领煤炭行业发展,在建设具有国际领先的一流能源企业过程中,于2011-05启动了数字矿山科技创新项目。该项目共分为5个研究课题:数字矿山规划研究,一体化平台开发,示范矿井建设,中央集中区域控制系统研究以及新技术、新产品研发工作。本文在规划研究的基础上,探讨了数字矿山的内涵及特征、神华集团建设数字矿山的意义及目标。

1 数字矿山内涵及特征

数字矿山也被称为智能矿山,目前还没有一个准确定义[2,3,4,5]。笔者认为,数字矿山的研究、建设要立足于现有科技水平,并随着科学技术的发展和应用不断丰富其内容,是一个开放的、不断完善的过程。基于神华集团建设数字矿山的现状,给出数字矿山定义:数字矿山是吸收成熟、先进的信息技术,并进行应用创新,在统一的时空框架下,对矿山资源勘探、规划建设、安全生产、经营管理和决策等全过程进行数字化的表达,并对相关属性进行加工、处理、利用,实现信息的集成和共享,实现矿山生产管控一体化,建设“安全、绿色、智能、高效”的现代化矿山。

数字矿山具有如下特征:

(1)数字矿山建立在统一的时空框架下,以面向矿山业务为依托,以数据互联互通为原则,以信息的整合、利用为核心。

(2)数字矿山以矿山生产过程自动化为基础,以煤矿井下少人或无人作业为根本,从而落实煤矿井下“无人则安”的安全理念,实现矿山的安全生产。

(3)数字矿山是以统一的传输网络平台为骨架,以统一的软件平台(自动化操控平台,生产执行平台)为手段,以绿色开采技术、装备技术、信息技术为支撑,以标准体系为保障,以“安全、绿色、智能、高效”为建设目标的现代化矿山。

(4)从研究范围上讲,数字矿山包括矿山资源勘探、建设规划、生产运营、环境保护、土地复垦等全寿命周期;从核心功能上讲,数字矿山覆盖生产计划、指挥调度、灾害预防、事故抢险、经营决策等生产管理过程。

(5)数字矿山是管控一体化的矿山。数字矿山以矿山的自动化和信息化为基础,而自动化与信息化之间是相互联系、相互作用的,管理与控制之间存在着信息的交互和共享。实现管控一体化可以大大提升管理和作业效率。

(6)数字矿山应用系统的人机界面应该是友好、丰富多彩和易于使用的,系统界面的展示方式将包括但不限于三维立体化方式。数字矿山应用系统支持PDA、手机和移动手持终端等多种终端设备,甚至采用iPad化菜单界面和使用风格等。

(7)数字矿山应用系统应该是智能的。数字矿山将应用多种人工智能技术,如智能挖掘、知识发现、专家系统等。

(8)在数字化的矿山开采条件下,煤炭的生产应该采用资源节约型、环境友好型的生产方式。

(9)矿山数字化是一个系统的、动态的持续过程。

2 神华集团建设数字矿山的意义

(1)建设数字矿山是落实科学发展观、走新型工业化道路的必然要求

以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路,这是我国工业化和现代化的战略选择。

当前我国煤炭生产存在着资源保障程度低,采出率和利用率低,资源开发与生态环境恶化矛盾十分突出等问题,使可持续发展面临重大挑战。建设数字矿山,探索低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续发展的煤炭生产方式,是落实科学发展观、走新型工业化道路的必然要求。

(2)建设数字矿山是争创世界一流的睿智选择

目前经济全球化深入发展,我国经济持续高速增长。这是一个需要大企业而且产生了大企业的时代,更是需要世界一流企业的时代。要建成世界一流企业,就必须领先全球科技。当前,煤炭行业面临高速发展的历史机遇,神华集团应抓住机遇,坚持内涵发展与外延发展并重,积极推进煤矿技术、安全、管理、创新、社会责任、环保的全面进步,成为行业中最强大、最有效率的企业,成为行业规则的领跑者和标准、规则的制定者,引领行业发展。因此,神华集团建设数字矿山是争创世界一流的睿智选择。

(3)建设数字矿山是建设“五型企业”的有力保障

神华集团作为中国乃至全球最大的煤炭生产、销售商,始终坚持高起点、高技术、高质量、高效率、高效益的方针,建设数字矿山是实现本质安全型、质量效益型、科技创新型、资源节约型与和谐发展型企业的有力保障。

(4)建设数字矿山是提升企业核心竞争力的重要举措

企业的核心能力是指企业获取、配置资源,形成并保持竞争优势的能力。核心能力是以知识和技术为基础的综合能力,是企业赖以生存和稳定发展的根基,主要通过企业的产品、服务而体现出来。但从根本上来说,企业的实力在于支撑产品的核心技术能力。企业核心竞争能力包括研究和开发能力、创新能力、将技术和发明成果转化为产品或现实生产力的能力、组织协调各生产要素并进行有效生产的能力以及应变能力。

当前,国际上企业间的竞争主要是在决定其全球领导地位的核心能力方面展开。建设数字矿山是促进物流、信息流、资金流的快速高效运转,促进制度、流程、管理、机制、工艺等方面的创新,推动产业升级,全面提升核心竞争力的重要举措。

3 神华集团数字矿山的建设目标

神华集团数字矿山的建设目标是配合神华集团建设世界一流煤矿的需要,实现煤矿生产和运行的“安全、绿色、智能、高效”。

(1)数字矿山必须是安全的

安全是生产的前提条件,没有安全就无法生产。建设数字矿山的一个重要目的就是为了使煤炭生产更安全,即在煤炭生产活动中,通过人、机、物料、环境、方法的和谐运作,使煤炭生产过程中潜在的各种事故风险和伤害因素始终处于有效监测和控制状态,切实保护劳动者的生命安全和身体健康。也就是说,通过建设数字矿山使煤炭生产过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行,防止人身伤亡、财产损失等生产事故,消除或控制危险、有害因素,保障劳动者的安全、健康,使设备免受损坏、环境免受破坏。

数字矿山通过水文地质在线监测、矿压微震在线监测、顶板/离层在线监测、束管监测、三维勘探等新技术的应用,使影响矿井安全的各种危险源可以实时感知和提前预测,实现了安全监控智能化和安全状况预警化,将生产事故由事后分析转为事前防控;通过对设备进行实时在线监测分析,采取预知性维修策略,避免重大机电事故的发生;通过高清工业电视系统可从多角度、全方位地实时展现井下情况;通过精确车辆和人员定位以及调度通信、矿井广播系统建设,确保下井人员与地面的实时、有效联系和准确定位;通过大量使用自动化设备和机器人,并采用遥测、遥控等手段,做到井下无人或少人值守,减少人员伤亡概率。

(2)数字矿山必须是绿色的

绿色是环保的代名词。建设数字矿山要求矿山开采不损害环境,不以牺牲环境为代价。数字矿山把环保要求纳入到煤炭生产、流通和消费的全过程。

数字矿山通过在勘探、规划、开采、洗选、运输等过程中的不断创新,减少对环境的破坏和影响。在可能的情况下,未来数字矿山的开采将占用更少的土地,减少对环境的实际影响;在矿山开采的同时,注重土地复垦。广泛推行清洁生产,采用节能降耗技术,防范和应对污染事故,构建低消耗、少污染的现代生产体系。通过对综采、掘进、通风、运输、供电、供排水等系统进行自动化控制和智能联动,提高采掘效率和开采率,加强资源综合利用,以构建和谐有序、良性互动的内外发展环境为目标,实现低消耗、少排放,能循环、可持续,资源节约、环境友好,形成与生态环境相互依存、和谐共处的良好发展局面。

(3)数字矿山必须是智能的

数字矿山将能对感知、采集到的信息进行分析、归纳、比较和判断,并做出相应的决策来实现管理和控制;将减少人们的手工操作,给煤炭的生产带来便利和舒适。

数字矿山将通过个性化的客户终端设备的使用,使信息随时处于掌控之中;通过真三维展示技术,更加逼真地显示井下情况;通过商务智能(BI)和数据挖掘技术、知识发现技术和专家系统,使管理者对各项关键指标了如指掌,如同坐在管理驾驶舱中一样运筹帷幄。

(4)数字矿山必须是高效的

高效意味着在开采一定数量和质量的煤炭时所耗费的资源最少。建设数字矿山是为了提高矿山生产和运行的效率和效益,因此必须体现高效性。

数字矿山通过条码、传感器、RFID等自动采集数据;通过集成和共享技术减少数据的重复录入,并对数据进行实时加工、处理和利用;通过大量使用自动化设备和自动控制技术,使生产效率大幅提高;通过提高设备的可靠性,采取预防性、预知性维修,提高设备综合性能(OEE);通过系统之间的横向互联和纵向互通,实现管控一体化,从而大大提升管理和作业的效率。

4 结语

神华集团数字矿山的规划研究工作已经完成,并通过了专家验收。目前,神华集团的数字矿山建设按照“统一规划、统一建设、统一投资、统一设计、统一标准、统一管理”的六统一原则,秉承“安全、绿色、智能、高效”的理念和建设目标,正在有序推进,争取在最短时间内取得最大成效,促进信息化与工业化的有机融合,为把神华集团建设成世界一流的煤炭综合能源企业、为中国煤炭事业发展做出积极贡献。

摘要：探讨了数字矿山的内涵及特征、神华集团建设数字矿山的意义及目标,得出结论:数字矿山以面向矿山业务为依托,以数据互联互通为原则,以信息的整合、利用为核心,以矿山生产过程自动化为基础,以统一的传输网络平台为框架,以统一的软件平台为手段,以绿色开采技术、装备技术、信息技术为支撑,以标准体系为保障,其建设目标为“安全、绿色、智能、高效”。

关键词：数字矿山,煤炭生产,信息化,自动化

参考文献

[1]孙继平.煤矿自动化与信息化技术的回顾与展望[J].工矿自动化,2010(6):26-30.

[2]潘涛,梁宏.数字煤矿特点及关键技术[J].工矿自动化,2011(3):59-62.

[3]吴立新,殷作如,邓智毅,等.论21世纪的矿山——数字矿山[J].煤炭学报,2000,25(4):337-342.

[4]吴立新,殷作如,钟亚平.再论数字矿山:特征、框架与关键技术[J].煤炭学报,2003,28(1):1-7.

[5]吴立新.数字矿山技术[M].长沙:中南大学出版社,2009.

[6]孙豁然,徐帅.论数字矿山[J].金属矿山,2007(2):1-5.

[7]吴立新.中国数字矿山进展[J].地理信息世界,2008,10(5):6-13.

[8]吕鹏飞,郭军.我国煤矿数字化矿山发展现状及关键技术探讨[J].工矿自动化,2009(9):16-20.

[9]张申,丁恩杰,赵小虎,等.数字矿山及其两大基础平台建设[J].煤炭学报,2007,32(9):997-1001.

自动化理念下的数字矿山建设分析 篇5

1 数字矿山建设概述

采矿工业的发展关系着国家可持续发展、人身安全、环境保护和资源利用, 数字矿山建设一直以来是各国科技研究的重要内容。建设数字矿山是指将矿山中相对固定的空间位置信息, 如矿山运输、排水、供电、提升以及井下地质构造等内容, 准确、全面地描述出矿山生产运营的三维控制模型, 综合矿山企业的过程控制系统、生产执行系统和资源计划等构成一个信息广泛的数字矿山, 对矿山采掘、生产运营和自动化管理控制等系列活动进行可视决策、调度指挥、智能分析、仿真模拟和现实虚拟[1], 实现智能化和自动化的矿山管理, 提高矿山生产的经济效益和社会效益。

2 数字矿山建设的现状

传统矿山生产多是人工作业, 采矿质量和工作效率有限, 并且易发生各种安全事故, 威胁采矿工作人员的人身安全, 传统矿山企业管理粗放、装备和技术水平落后, 生产、设计、决策等环节依赖于经验, 自动化程度较低。而随着市场竞争、生产安全、经营管理等因素的影响, 建设数字矿山势在必行, 但需结合矿山实际统筹规划, 改善矿山日常生产运营存在的问题, 应积极引进现代化科学技术, 基于数字矿山平台, 集成管理系统和生产应用, 提升矿山安全管理水平和市场竞争力。当前, 我国数字矿山建设起步较晚, 很多矿山企业没有将信息资源作为一种重要资源进行综合利用和统筹开发, 数字矿山的信息基础薄弱, 系统性能不够稳定。一方面, 矿山企业对于数字矿山建设的认识不全面, 混淆了数字矿山建设和信息化建设的概念。数字矿山建设是自动化现场作业、三维模拟、信息自动化的有机结合体, 由于矿山企业对数字矿山建设的经验不足, 而且矿山生产运营又有着个性化的特点, 可参考和借鉴的内容较少[2], 使得数字矿山建设存在较大难度。另一方面, 数字矿山系统孤立, 数字矿山的安全管理、信息监控、辅助设计和信息系统之间, 信息不共享。

3 自动化理念下的数字矿山建设

3.1 三维辅助决策系统 (GIS)

数字矿山建设以三维辅助决策系统为核心, 通过仿真虚拟技术和三维建模过程, 虚拟再现矿山采掘、生产和运营环境, 集成矿山生产运营决策、安全调度指挥、生产计划调度以及采掘生产管理, 实现对矿山经营管理和安全生产的实时监控、可视化调度和分析决策, 为矿山应急救援指挥、技术调度以及安全生产管理提供重要的技术支持。

3.2 协同办公管理系统

自动化理念下数字矿山建设需要构建协同办公管理系统, 协同办公是以政府单位和企业信息化建设为核心的软件系统平台, 基于该软件系统平台建设资金流、物流、信息流和工作流的信息化应用框架, 加强个人消息、公共信息、系统数据、知识文档等信息的沟通交流。同时对协同办公管理系统设计工作交流管理、信息管理、资源管理、会议管理、档案管理、公文管理、表单管理、邮件管理、首页管理和系统管理等功能模块。

3.3 矿山企业资源计划

矿山企业资源计划 (ERP) 结合矿山企业的实际生产运营计划, 进一步优化生产管理的流程和功能, 从而确定财务管理、销售管理、人力薪资管理、选冶管理、仓库管理、采购管理、运输管理、设备能源、安全管理、生产管理、计划管理、储量管理、系统管理等功能模块[3]。

3.4 井下地表通讯系统

井下地表通讯系统以电缆、光缆为信息传输媒介, 建立井下局域网, 基于TCP/IP协议, 实现和Internet、矿山局域网的信息通讯。井下地表通讯系统需设置视频监控模块、井下工作人员与设备调度、跟踪和定位模块以及语音通讯模块, 实现监测与交通监控之间的数据传输。通过对井下地表通讯系统设计模块化结构, 结合数字矿山建设实际情况, 在不同阶段, 分步、分期进行实施。

3.5 生产执行系统

生产执行系统 (MES) 是面向矿山企业生产车间的实时信息系统和生产管理技术, MES为矿山企业提供精细化、有弹性、快速反应的制造环境, 有助于矿山企业按期交货、降低成本, 提高服务质量和产品质量。MES实现的关键在于矿山生产与计划的密切配合, 车间管理人员通过MES了解矿山生产现场的情况, 及时做出准确判断, 快速采取应对措施, 确保矿山生产计划的快速执行。MES为矿山企业管理人员进行矿山生产运营过程管理和监控、控制生产成本和产品质量提供了重要工具。

3.6 过程控制系统

3.6.1 人机定位管理。

人机定位管理主要实现以下功能:第一, 自动记录升降井工作人员, 显示具体每个人准确的上井和下井时间;第二, 识别卡管理, 包括人车识别卡匹配查询、识别卡分配、新卡入库管理等;第三, 重大危险信息警示, 动态显示矿山井下的危险信息, 提醒工作人员注意所在区域的危险和风险因素, 采取有效安全防护措施, 在井下危险场合, 如盲巷, 设计语音站, 组织工作人员随便进入;第四, CAS/PDS反碰撞系统, 在车辆与车辆、工作人员与车辆相遇时, 提前发出报警信号, 提醒行人和司机, 避免发生安全事故;第五, 实时定位, 通过人机定位管理系统, 在屏幕上显示任一时刻井下车辆和人员的位置, 实时查询井下车辆和人员的数量和分布情况。

3.6.2 通风排水控制。

实时监测矿井通风机的反风和开停、电机绕组温度、轴承温度、通风机功率、风量以及风压等状态信号, 一旦发现矿井异常情况, 快速发出报警信号, 并传送到矿山信息管理中心, 按照紧急预案有效处理。

3.6.3 尾矿库预警监测。

通过尾矿库预警监测系统对尾矿库库区筑坝、尾矿排放等情况进行巡检和观测, 准确高效地指挥尾矿库生产, 实时观察牲畜或者闲杂人员进入尾矿库等情况, 及时发出报警信号。

3.6.4 安全生产调度指挥。

安全生产调度指挥系统是一个集矿山信息采集、调度、决策、显示、控制、切换、处理等为一体的综合性系统, 实现整个矿山生产运营的有效、全面和持续监管, 随时掌握矿山安全生产情况, 识别安全风险, 对可能存在的风险提前预警, 提高化解和防范矿山风险能力, 确保矿山安全、稳定、高效运行。

4 结束语

随着矿山开采越来越深, 对于矿山企业的生产运营要求也越来越高。矿山的安全生产运营离不开技术创新和科技支撑, 通过建设数字矿山, 实现标准化、系统化、规范化的采矿生产运营, 实现最大化的经济效益, 推动矿山企业的快速发展。

参考文献

[1]吴立新, 汪云甲, 丁恩杰, 等.三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿[J].煤炭学报, 2012, 3:357-365.

[2]杨光.试分析自动化、信息化与数字矿山[J].机械管理开发, 2013, 5:68-69+72.