數(shù)字礦山軟件國內(nèi)現(xiàn)狀(共11頁)

1、數(shù)字礦山軟件國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀 姓名： 學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院 班級： 學(xué)號： 摘要：數(shù)字礦山被定義為，以計算機及其網(wǎng)絡(luò)為手段，把礦山的所有空間和有用屬性實現(xiàn)數(shù)字化存儲、傳輸、表述和深加工，并應(yīng)用于生產(chǎn)與管理和決策之中。近年來，我國礦山數(shù)字化進程發(fā)展較快，取得了一些成就，但總體數(shù)字化程度不高，與國際先進水平仍有很大差距。 關(guān)鍵詞：數(shù)字礦山；數(shù)字化；應(yīng)用；現(xiàn)狀 數(shù)字化礦山(Digital Mine)或簡化/簡稱為“數(shù)字礦山”，是對真實礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識與數(shù)字化再現(xiàn)，是一個“硅質(zhì)礦山”，是數(shù)字礦區(qū)和數(shù)字煤礦的一個重要組成部分。核心是在統(tǒng)一的時間坐標(biāo)和空間框架下，科學(xué)合理地組織各類礦山信息，

2、將海量異質(zhì)的礦山信息資源進行全面、高效和有序的管理和整合。 隨著計算機技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展與深入研究，信息化在采礦工程及礦山生產(chǎn)技術(shù)管理中，也發(fā)揮著越來越重要的作用。信息技術(shù)的快速發(fā)展和浪潮般的推廣應(yīng)用，為礦山企業(yè)帶來了機遇，也帶來了壓力，“數(shù)字礦山”應(yīng)運而生。數(shù)字礦山是以計算機及其網(wǎng)絡(luò)為核心手段，實現(xiàn)礦山信息的獲取、存儲、傳輸、表述、深加工及其在各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和管理與決策中的應(yīng)用。它是一個由多個相互關(guān)聯(lián)的軟、硬件分系統(tǒng)組成的龐大系統(tǒng)。礦山數(shù)字化的最終目標(biāo)，是應(yīng)用礦產(chǎn)經(jīng)濟、數(shù)學(xué)地質(zhì)、信息技術(shù)的原理與方法，通過計算機及軟件，把礦床地質(zhì)、礦產(chǎn)開發(fā)等有關(guān)信息，以地理坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)

3、有機集成起來。并通過數(shù)學(xué)分析研究，建立這些數(shù)據(jù)的三維空間聯(lián)系，實現(xiàn)現(xiàn)實礦山實體的數(shù)字化、可視化，從而解決礦山生產(chǎn)動態(tài)管理、生產(chǎn)方案優(yōu)化決策、礦山生產(chǎn)規(guī)劃、礦床邊深部找礦增儲、資源的合理開發(fā)利用等技術(shù)問題，以便減少資源的浪費和環(huán)境污染，提高礦業(yè)開發(fā)的社會經(jīng)濟效益。1.礦山數(shù)字化的必要性及其應(yīng)用從世紀(jì)年代中期起，計算機在我國礦山開始得到應(yīng)用，經(jīng)過學(xué)術(shù)界與工業(yè)界近年的努力，取得了不小進展。數(shù)字礦山則是數(shù)字地球和數(shù)字中國理念及技術(shù)，在礦山勘探、開發(fā)及礦山管理中的具體應(yīng)用，是一種未來礦山的嶄新體系，是對真實礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識與數(shù)字化再現(xiàn)。礦山數(shù)字化的實現(xiàn)對礦山企業(yè)的發(fā)展具有極其重要的意義。1

4、.1化解礦山風(fēng)險隱患，增強安全系數(shù)數(shù)字礦山建設(shè)的目的，就是要通過將礦山各種信息系統(tǒng)、計算技術(shù)和工業(yè)控制的有機整合，最大限度合理調(diào)配各種資源，最優(yōu)化地控制與調(diào)度各種裝備與設(shè)備，實現(xiàn)礦山管理的科學(xué)性和生產(chǎn)的安全、高效、經(jīng)濟和礦產(chǎn)資源利用的最優(yōu)化。數(shù)字礦山是對真實礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一性認(rèn)識與數(shù)字化再現(xiàn)，可以有效利用數(shù)字化的方式，對環(huán)境進行監(jiān)測和監(jiān)視。對生產(chǎn)空間的各種信息進行采集，建立各種分析模型。對采集的信息進行加工處理，化解開采過程中的高危險、高危害因素，預(yù)防可能發(fā)生的各種災(zāi)害事故，做到重大事故的提前處理，把事故消滅在隱患之中。降低開采風(fēng)險，降低工人勞動強度和保障生產(chǎn)人員的安全。通過礦山數(shù)字

5、化，提高礦山安全生產(chǎn)管理能力，進一步提升礦山技術(shù)管理水平，為安全生產(chǎn)決策提供技術(shù)保障，最終實現(xiàn)基于數(shù)字化、信息化和管理現(xiàn)代化的本質(zhì)安全型礦井。1.2合理開發(fā)資源，減少資源浪費和環(huán)境污染隨著現(xiàn)在高品位的礦山、易采礦石越來越少，低品位礦石和埋藏深度大的礦石越來越多，越來越難采、難選。數(shù)字化礦山，一方面可以重新圈定礦體和計算儲量，另一方面也可以為降低采礦成本提供有效的途徑。礦山數(shù)字化后，可優(yōu)化工業(yè)指標(biāo)，根據(jù)不同產(chǎn)品的廠家對原料的要求，通過有目的、有計地采礦，富礦石與中低品位礦石按一定比例配礦成為商品礦石，也增加了中貧礦石的利用率。數(shù)字礦山有利于合理開發(fā)資源，充分利用中低品位礦石，綜合利用多組分礦物資

6、源，優(yōu)化品位指標(biāo)。同時，通過建立礦物模型，查明三維空間各礦物定量分布規(guī)律，通過定點采礦和按比例配礦，保持人選礦石中礦物含量有利配比，提高選礦回收率，降低選礦藥劑的用量，減少資源浪費和環(huán)境污染。1.3降低礦山勞動強度，提高工作效率通過礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)，可以了解整個礦山所涉及的信息過程，特別是礦山系統(tǒng)多體之間信息的聯(lián)系和相互作用的規(guī)律。以計算機為工具建立的原始資料數(shù)據(jù)庫和礦床模型，可隨時在計算機上高效、便捷查尋。利用這些數(shù)據(jù)建立地質(zhì)模型；進行不同礦種不同品位的資源管理和資源評估，也可以利用地質(zhì)模型進行礦山設(shè)計、井下測量、安排生產(chǎn)進度、優(yōu)化參數(shù)等功能。數(shù)字化礦山以開采生產(chǎn)計劃編制為基礎(chǔ)，依據(jù)實際的

7、礦石開采量和礦石品質(zhì)數(shù)據(jù)，調(diào)整計劃目標(biāo)和重新編制生產(chǎn)計劃。針對實際生產(chǎn)過程中設(shè)備生產(chǎn)能力改變、突發(fā)故障等不確定情況，研究采礦設(shè)備調(diào)度優(yōu)化方法，在無線網(wǎng)絡(luò)的支持下，對現(xiàn)場開采生產(chǎn)進行監(jiān)控并提出動態(tài)調(diào)整建議和措施，使得采礦生產(chǎn)滿足計劃要求以及采礦生產(chǎn)成本最小化，提高生產(chǎn)效益和社會效益。2礦山數(shù)字化系統(tǒng)構(gòu)架數(shù)字礦山建設(shè)的目的，是以信息的無縫鏈接來融合礦山生產(chǎn)過程中的各個生產(chǎn)單元，無論是組成、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各個方面，數(shù)字礦山都是一個非常龐大的信息系統(tǒng)。它采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機圖形學(xué)、組件技術(shù)及技術(shù)等，建設(shè)礦山統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)采集、存儲、輸出、查詢與分析平臺，構(gòu)建服務(wù)于生產(chǎn)技術(shù)人員的地測

8、、通風(fēng)、安全、生產(chǎn)技術(shù)、調(diào)度、機電、運輸、設(shè)備及辦公自動化等專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)平臺。2.1數(shù)字礦山的基本結(jié)構(gòu)數(shù)字礦山以技術(shù)為基礎(chǔ)，通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)接入測繪系統(tǒng)、地質(zhì)勘探單元，融合遙感航拍等數(shù)據(jù)，建立豐富詳盡的基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并對這些基礎(chǔ)信息通過三維地學(xué)建模系統(tǒng)進行處理和可視化表達，進一步分析、提取相關(guān)背景知識，為采礦設(shè)計與決策支持系統(tǒng)提供依據(jù)。通過決策與支持系統(tǒng)的進一步知識升華，將直接能夠提供給采礦指揮系統(tǒng)參考信息，來生成生產(chǎn)的指導(dǎo)計劃。2.2數(shù)字礦山的系統(tǒng)組成按照功能劃分，數(shù)字礦山包括六大類系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)獲取與管理系統(tǒng)、數(shù)字開采系統(tǒng)、礦區(qū)地理信息系統(tǒng)、選礦數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、決策支持系

9、統(tǒng)，每個系統(tǒng)分別定義了具體的功能要求。其中，數(shù)字開采系統(tǒng)是核心系統(tǒng)，也是效率和效益的主要創(chuàng)造者。數(shù)字開采系統(tǒng)完成與開采各工序直接相關(guān)的所有工作，它有礦床模型系統(tǒng)、地質(zhì)模型系統(tǒng)、優(yōu)化與模擬系統(tǒng)、輔助設(shè)計系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成。國際上有名的礦山專業(yè)軟件公司，都把開發(fā)重點放在數(shù)字開采系統(tǒng)上。2.3數(shù)字礦山的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次從數(shù)字礦山的技術(shù)與結(jié)構(gòu)進行分析，可以將復(fù)雜的數(shù)字礦山系統(tǒng)分為了個層次，每個層包含了對應(yīng)的應(yīng)用功能，各個層次和功能之間相對獨立又能保持良好的相關(guān)性，很好的處理了內(nèi)聚與耦合的辯證要求。數(shù)據(jù)層，即數(shù)據(jù)獲取與存儲層，為后續(xù)各層提供部分或全部輸入數(shù)據(jù)；模型層，即表述層，它不僅將數(shù)據(jù)加工為直觀

10、、形象的表述形式，而且為優(yōu)化、模擬與設(shè)計提供輸入；模擬與優(yōu)化層，實現(xiàn)工藝流程模擬、參數(shù)優(yōu)化、設(shè)計與計劃方案優(yōu)化等；設(shè)計層，即計算機輔助設(shè)計層，為把優(yōu)化解轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行方案，或直接為進行方案設(shè)計提供手段；執(zhí)行與控制層是生產(chǎn)方案的執(zhí)行者，如自動調(diào)度、流程參數(shù)自動監(jiān)測與控制、遠程操作等；管理層，包括與辦公自動化；決策支持層，依據(jù)各種信息和以上各層提供的數(shù)據(jù)加工成果，進行相關(guān)分析與預(yù)測，為決策者提供各個層次的決策支持。3礦山數(shù)字化現(xiàn)狀及存在的問題3.1我國礦山數(shù)字化現(xiàn)狀長期以來，我國的礦山一直處于勞動密集型的機械化初級水平，管理粗放，技術(shù)和裝備水平落后，決策、設(shè)計、生產(chǎn)等許多環(huán)節(jié)中都是依賴于經(jīng)驗，科學(xué)性

11、程度不高。主要表現(xiàn)為：礦山地質(zhì)、測量、采礦技術(shù)工作手段落后，設(shè)計編制人為因素較大，施工、生產(chǎn)過程自動化控制程度低，作業(yè)安全保障程度低，生產(chǎn)可視化程度低、通信手段落后，生產(chǎn)設(shè)備落后、工人缺乏安全生產(chǎn)與合理操作培訓(xùn)，管理理念陳舊，系統(tǒng)不健全，信息傳遞速度慢等。這些問題，主要是由于礦山的管理水平較低，管理創(chuàng)新能力不足，經(jīng)營觀念陳舊、管理基礎(chǔ)薄弱、管理手段和方式落后，導(dǎo)致先進技術(shù)、系統(tǒng)和手段上的引進、建設(shè)力度不夠。由此造成了生產(chǎn)科學(xué)性不高、安全程度低、開采合理性不夠、生產(chǎn)效率低、上傳下達滯后、缺乏有效的安全預(yù)警手段和機制等問題。為保障礦山生產(chǎn)的安全、合理、高效，加強礦山的數(shù)字化建設(shè)就顯得尤為重要。3.

12、2礦山數(shù)字化存在的問題在我國，數(shù)字礦山的研究已掀起一股熱潮，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，我國數(shù)字礦山也已經(jīng)開始從理論分析階段逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用。數(shù)字礦山技術(shù)復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，是一個涉及領(lǐng)域很廣的新興學(xué)科，數(shù)字礦山的建設(shè)也是一個龐大的系統(tǒng)工程。雖然我國數(shù)字礦山技術(shù)研究取得了一定的成績，但是礦山數(shù)字化總體水平還很低，在礦山數(shù)字化進程上還是存在著不少問題，與國際先進水平有很大差距。3.2.1礦山開采的復(fù)雜性和分散性礦山是以自然資源開發(fā)利用為對象的生產(chǎn)企業(yè)。賦存于地殼淺層中的礦產(chǎn)資源，不僅其所賦存的地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜，而且，對礦體本身而言，其空間位置、形態(tài)、元素品位分布等均極富變化，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)。而且，其主

13、要作業(yè)場所都會隨著時間的推移而不斷發(fā)生變化，正常的生產(chǎn)過程一般都要經(jīng)歷采切、鑿巖、崩礦、出礦、充填等環(huán)節(jié)，與其他加工企業(yè)工藝流程相比，具有離散（即工藝不連續(xù)）、分散（即作業(yè)場所多）等特征。3.2.2礦山數(shù)據(jù)豐富但知識貧乏隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的迅速發(fā)展以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在礦山廣泛應(yīng)用，礦山積累的數(shù)據(jù)越來越多。激增的數(shù)據(jù)背后，隱藏著許多重要的礦山生產(chǎn)經(jīng)營信息，人們希望能夠?qū)ζ溥M行更高層次的分析，以便更好的利用這些數(shù)據(jù)。目前的信息系統(tǒng)，可以高效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、查詢、統(tǒng)計等功能。卻由于缺乏有效的數(shù)據(jù)分析和挖掘工具，無法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的關(guān)系和規(guī)則，無法根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預(yù)測礦山的發(fā)展趨勢，從而導(dǎo)致“數(shù)據(jù)爆炸但知

14、識貧乏”的現(xiàn)象。3.2.3礦山信息標(biāo)準(zhǔn)化工作滯后大部分大中型礦山企業(yè)已經(jīng)建立了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，但是絕大多數(shù)企業(yè)起到的作用僅僅是停留在媒體的簡單擴充上，沒有充分利用網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)深層的信息資源挖掘，缺乏共享的、網(wǎng)絡(luò)化的信息資源。企業(yè)的產(chǎn)品編碼、管理編碼和統(tǒng)計指標(biāo)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不一，不能使企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)與客戶、供應(yīng)商、業(yè)務(wù)伙伴的信息流暢通，更談不上電子商務(wù)的運用。4數(shù)字礦山發(fā)展建議基于礦山數(shù)字化的一些問題，應(yīng)建立礦山數(shù)據(jù)倉庫、礦產(chǎn)資源管理數(shù)字化、采、供、銷管理數(shù)字化、礦山安全管理數(shù)字化、礦山地、測、采專業(yè)的數(shù)字化的應(yīng)對策略。4.1礦山地、測、采專業(yè)的數(shù)字化地質(zhì)、采礦、測量是礦山的主體專業(yè)，是直接為礦山

15、生產(chǎn)服務(wù)的，是礦山的核心技術(shù)。這部分工作技術(shù)含量大，實施難度也大，對人才的要求也高，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是很必要的。在該數(shù)據(jù)庫中，存儲礦山地形、地質(zhì)資料，巖層和礦體的產(chǎn)狀，礦石儲量資料，開采設(shè)計資料等礦山一系列的原始、動態(tài)資料。該數(shù)據(jù)庫可以方便地質(zhì)、測量、采礦設(shè)計人員和管理人員隨時查詢，了解礦山的整體開采狀況和局部工作面的工作進度，為地質(zhì)、測量、采礦設(shè)計人員極大的減輕了工作負(fù)擔(dān)，也方便了管理人員進行資料管理。4.2建立礦山數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)是礦山生產(chǎn)、管理的重要依據(jù)，而礦山現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分散到企業(yè)的不同層次、不同部門，無法進行深入、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，更不能滿足管理者的決策分析需求，建立一套全面的礦山數(shù)

16、據(jù)顯得非常重要。礦山數(shù)據(jù)倉庫，是實現(xiàn)礦山價值鏈從勘探、采礦、選礦、銷售到礦山復(fù)墾全礦范圍的信息倉庫。4.3數(shù)字礦山的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)加強數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)，掌握信息化核心技術(shù)開發(fā)的自主知識產(chǎn)權(quán)，對數(shù)字礦山建設(shè)至關(guān)重要。要建立企業(yè)級共享礦業(yè)地理管理信息系統(tǒng)，開發(fā)礦山專用軟件與模型，改進井下多媒體通訊與無線傳輸技術(shù)，加大智能采礦技術(shù)研發(fā)力度，提高虛擬現(xiàn)實與可視化技術(shù)等。5結(jié)語數(shù)字地球的概念在美國提出之后，采礦業(yè)發(fā)達國家就已開始利用數(shù)字信息技術(shù)來改造和提升采礦業(yè)，不僅變革了傳統(tǒng)礦業(yè)沿襲百年的生產(chǎn)工藝和組織管理模式，且極大地提高了礦山企業(yè)的生產(chǎn)效率和安全水平。建設(shè)我國礦山數(shù)字化，也將是社會經(jīng)濟、資

17、源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要方向。數(shù)字礦山是未來礦山的發(fā)展方向。礦山應(yīng)根據(jù)實際情況，整體規(guī)劃礦山的數(shù)字化建設(shè)，有重點、分步驟地實施。建立礦山信息管理系統(tǒng)，為礦山數(shù)字化搭建好軟硬件網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)礦山管理數(shù)字化。參考文獻：1 李育泉礦山數(shù)字化技術(shù)及其在杜兒坪礦的應(yīng)用J科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009(23）2 王青，吳惠城，牛京考數(shù)字礦山的功能內(nèi)涵及系統(tǒng)構(gòu)成J中國礦業(yè)，2004(1）3 王豐收，付光梅，李寶健，等礦山數(shù)字化系統(tǒng)的研究J工業(yè)安全與環(huán)保，2008(10）4 秦德先，陳愛兵，燕永鋒，等礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)及其應(yīng)用研究J中國工程科學(xué)，2005(4）5孫豁然，徐帥論數(shù)字礦山J金屬礦山，2007(2）出師

18、表：先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。 親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三