數(shù)字化礦山建設建議書

1、 - 1 - / 26目目 錄錄1 1 項目提出的背景與意義項目提出的背景與意義 1 12 2 建設數(shù)字礦山的作用和意義建設數(shù)字礦山的作用和意義23 3 數(shù)字化礦山的總體方案與其建設進程數(shù)字化礦山的總體方案與其建設進程 4 43.1 數(shù)字礦山建設的目標 43.2 數(shù)字化礦山的邏輯結(jié)構(gòu) 43.3 鋼鐵集團礦業(yè)公司數(shù)字化礦山的總體需求 63.3.1 數(shù)據(jù)中心功能 73.3.2 三維礦業(yè)軟件應用功能 73.3.3 企業(yè)管理功能 93.3.4 生產(chǎn)動態(tài)過程管控一體化功能 93.3.5 礦山信息管理系統(tǒng)的實時更新 103.3.6 與 ERP 系統(tǒng)的兼容 103.4 鋼鐵集團礦業(yè)數(shù)字化礦山建設進程安排 1

2、04 4 礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)需求分析礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)需求分析 11114.1 鋼鐵集團礦業(yè)礦山信息管理平臺研發(fā)容 114.1.1 數(shù)字礦山建模與 GIS 平臺開發(fā) 114.1.2 GIS 平臺開發(fā)環(huán)境 144.1.3 GIS 平臺開發(fā)的原則 144.2 礦山信息集成管理平臺的數(shù)據(jù)流程 155 5 礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)設計方案礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)設計方案 15155.1 系統(tǒng)開發(fā)的總體思路 155.2 系統(tǒng)架構(gòu)（硬件軟件）165.3 應用軟件系統(tǒng)的主要功能 175.4 應用軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫總體設計 175.4.1 礦山信息的結(jié)構(gòu)特征 175.4.2 數(shù)據(jù)庫設計方案 195.5

3、 系統(tǒng)開發(fā)的關鍵技術 226 6 系統(tǒng)開發(fā)的可行性系統(tǒng)開發(fā)的可行性 23236.1 技術可行性 236.2 經(jīng)濟可行性 247 7 系統(tǒng)開發(fā)流程、進度計劃安排系統(tǒng)開發(fā)流程、進度計劃安排 2424 - 1 - / 26數(shù)字化礦山建設一期工程礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)開發(fā)方案建議書礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)開發(fā)方案建議書1 1 項目提出的背景與意義項目提出的背景與意義鋼鐵集團礦業(yè)公司目前正以“新礦業(yè)、大礦業(yè)”的發(fā)展要求，努力打造“國最大、國際一流”的礦山企業(yè)。礦業(yè)公司以科學發(fā)展觀為指導，以服務鋼鐵主業(yè)為宗旨，以打造鋼鐵糧倉為目標，按照集團公司“掌控資源、增產(chǎn)增效、做大做強”的總要求，高起點謀劃，高品質(zhì)

4、打造，高效率推進，加快實施“雙一體兩翼一補充”發(fā)展戰(zhàn)略，力爭到“十二五”末，使鐵精礦產(chǎn)能達到 3500 萬噸規(guī)模。公司以四個一流即“管理一流、隊伍一流、產(chǎn)品一流、環(huán)境一流”為目標，重點加強精細管理。礦業(yè)公司最近根據(jù)省委省政府和集團公司“十二五”發(fā)展規(guī)劃編制視頻會議精神，研究部署了礦業(yè)公司“十二五”發(fā)展規(guī)劃編制和公司當前與明年重點工作。礦山設計研究院按照礦業(yè)公司的部署，目前正在研究編制科技創(chuàng)新和科技發(fā)展方面的發(fā)展規(guī)劃。在編制科技發(fā)展規(guī)劃的同時，礦山設計研究院根據(jù)四個一流的精細管理目標，提出了數(shù)字化礦山建設的思路，其主體思想是：緊緊圍繞公司的發(fā)展要求和總體目標，以數(shù)字礦山建設為技術平臺和重要手段，

5、切實落實精細管理方針，實現(xiàn)精細管理目標?！皵?shù)字化礦山”(Digital Mine)是隨著計算機技術、微電子技術、信息技術和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展近幾年提出來的新概念?！皵?shù)字化礦山”是對真實礦山整體與其相關現(xiàn)象的統(tǒng)一認識與數(shù)字化再現(xiàn)，是一個能夠真實反映礦山本體、礦山開發(fā)與運行過程的“虛擬礦山”。數(shù)字礦山是以計算機與其網(wǎng)絡為手段，把礦山的所有空間和有用屬性數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)字化存儲、傳輸、表述和深加工，應用于各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)與管理和決策之中，以達到生產(chǎn)方案優(yōu)化、管理精細化和決策科學化的目的。數(shù)字礦山的特點為基礎信息數(shù)字化、生產(chǎn)過程虛擬化、管理控制一體化、決策處理集成化。 礦業(yè)公司的數(shù)字化礦山建設以精細化管理為中心

6、任務，在礦山技術、管理標準、規(guī)、制度的建立與執(zhí)行的約束環(huán)境下，建立礦山系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、三維地質(zhì) - 2 - / 26信息模型、礦山地理信息系統(tǒng)、礦山安全監(jiān)測系統(tǒng)、采礦技術、計劃和設計服務系統(tǒng)、選礦工藝流程監(jiān)控、管控系統(tǒng)、礦山生產(chǎn)經(jīng)營管控系統(tǒng)。 本項數(shù)字化礦山建設與 ERP 系統(tǒng)相結(jié)合，與 ERP 系統(tǒng)相銜接。數(shù)字化礦山建設主要以礦山地質(zhì)、資源儲量、采礦技術計劃、設計、礦業(yè)公司各礦山地理信息和礦山全息數(shù)據(jù)信息、礦山安全監(jiān)測、礦山生產(chǎn)工藝監(jiān)控等項目為主要管控目標，實現(xiàn)公司對各礦山資源、采選生產(chǎn)工藝、安全系統(tǒng)的可查、可控、可追逆、可優(yōu)化，實現(xiàn)領導對礦山系統(tǒng)信息的在線即時掌控，達到即時、全面、準確地管控

7、礦山的安全與生產(chǎn)經(jīng)營狀況，從而實現(xiàn)精細化管理的目標。數(shù)字化礦山概念包含三個層次：(1) 將礦山中的固本信息（即與空間位置直接有關的相關固定的信息，如地表地形地貌 , 水文地質(zhì)與地質(zhì)構(gòu)造、礦山地質(zhì)儲量、開拓開采方案、已完成的采礦工程等）數(shù)字化，按三維坐標組織起來一個數(shù)字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山的整體面貌；(2) 在礦山固本信息數(shù)字化基礎上，進一步嵌入礦山開發(fā)與運行相關信息（即空間位置間接有關的相對變動的信息，如儲量、安全、機電設備、人事、生產(chǎn)、技術、營銷等等）組成一個意義更加廣泛的多維的數(shù)字礦山。(3) 在多維數(shù)字礦山基礎上，融合現(xiàn)代計算機控制技術、管理決策技術，自動控制技術等對整個礦山的開發(fā)

8、與運行進行科學的預測、規(guī)劃、計劃、組織、控制和檢測，提高礦山資源利用水平、提高礦山企業(yè)生產(chǎn)運作效率，提高礦山企業(yè)安全生產(chǎn)水平、增強礦山企業(yè)的競爭力，使之實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。2 2 建設數(shù)字礦山的作用和意義建設數(shù)字礦山的作用和意義數(shù)字礦山的主要研究容包括礦山科學技術發(fā)展戰(zhàn)略、共享礦山數(shù)據(jù)資源、礦山可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、礦山經(jīng)濟發(fā)展、礦山安全和礦山科學技術創(chuàng)新的需要等，它把關于礦山系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成可以理解的信息，轉(zhuǎn)換成具有礦山經(jīng)濟價值的知識。數(shù)字化礦山是在測量、地質(zhì)、采礦、選礦、安全等各個專業(yè)知識和技術資料比較完備的基礎上,結(jié)合相應軟件建立起來的三維模擬圖形,可以相當真實地 - 3 - / 26立體

9、展示地質(zhì)形態(tài)和生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況。礦業(yè)數(shù)字礦山模型是把地質(zhì)勘探、資源估計儲量、測量數(shù)據(jù)收集等導入成三維視圖,同時融合了露天采礦和地下采礦設計等,它涵蓋了地面狀況、礦體賦存、斷層、水文地質(zhì)等從地表到地下的、完整的、具體的地質(zhì)數(shù)據(jù);還能設計多種現(xiàn)場生產(chǎn)方案與采區(qū)閉坑復墾方案、模擬方案實施效果,模擬再現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的調(diào)度指揮。管理者不僅可以通過不同設計方案的比較,實現(xiàn)最優(yōu)化的管理;站在整個礦山或公司的角度,整體評價和管控各個礦山、礦區(qū)、作業(yè)面的生產(chǎn)計劃,合理調(diào)配生產(chǎn)所需的各種資源;還可以在整體設計平臺之上,進行動態(tài)技術信息交流,與時改進測量、采礦、地質(zhì)工作和生產(chǎn)管理過程中出現(xiàn)的不足和漏洞。各生產(chǎn)單位也可借

10、助整體設計平臺,根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀科學合理地進行日常生產(chǎn)計劃安排。數(shù)字化礦山還可以作為檢驗監(jiān)測手段,將礦山邊坡、排土場、尾礦庫、地下采場和采空區(qū)等已發(fā)生危險的部位所設置的監(jiān)控設施統(tǒng)一進行在線監(jiān)控，進行安全的監(jiān)控預防；將其他合作單位提交的測量、勘探、設計等技術資料進行復核,找出其需要進一步完善的部分,提高項目成果的精確度,使設計能和礦山實際生產(chǎn)活動相結(jié)合,科學推動礦山長遠發(fā)展。數(shù)字化礦山的意義主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）改變礦山的生產(chǎn)方式，在礦山設計、施工、開采、安全、管理、教育、可持續(xù)發(fā)展、土地利用規(guī)劃以與科學決策等方面產(chǎn)生廣闊的社會和經(jīng)濟效益，促進大型產(chǎn)業(yè)的增長，提供更多的產(chǎn)業(yè)機會、安全監(jiān)測與決

11、策管理服務等；（2）為礦山科學技術的發(fā)展提供了強大的動力。使礦山規(guī)劃管理具有更高的效率、更豐富的表現(xiàn)手法、更多的信息量、更高的分析能力和準確性，從而提高礦山生產(chǎn)和管理的時效性、有效性、資源優(yōu)化配置水平、綜合實力，促進礦山的可持續(xù)發(fā)展，在有準確坐標、時間和對象屬性的多維虛擬環(huán)境中進行規(guī)劃、決策和管理，在處理礦山復雜系統(tǒng)問題時幫助人們更好地建立直觀感和全局觀念。對于采礦業(yè)來說,要走科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路,數(shù)字化、信息化是其發(fā)展的必然趨勢。 - 4 - / 263 3 數(shù)字化礦山的總體方案與其建設進程數(shù)字化礦山的總體方案與其建設進程數(shù)

12、字化礦山的基本特征是以高速企業(yè)網(wǎng)為“路網(wǎng)”、以采礦 CAD（MCAD）、虛擬現(xiàn)實（VR）、仿真（CR）、科學計算（SC）與可視化（VS）為“車輛”、以礦業(yè)數(shù)據(jù)和礦業(yè)應用模型為“貨物”、以真三維地學模型擬（3DGM）和數(shù)據(jù)挖掘為“包裝”、以多源異質(zhì)礦業(yè)數(shù)據(jù)采集與更新系統(tǒng)為“保障”和以礦山GIS（MGIS）為“調(diào)度”。數(shù)字化礦山的最終表現(xiàn)為礦山的高度信息化、自動化、智能化與高效安全開采，直至遙控采礦和無人采礦模式。數(shù)字化礦山建設是一個典型的多學科技術交叉的新領域，涵蓋了礦山企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的全過程。由于礦山企業(yè)普遍具有生產(chǎn)對象（資源）的不確定性、生產(chǎn)過程的動態(tài)性、生產(chǎn)環(huán)境的惡劣性，因此，數(shù)字化礦山既不

13、是 GIS 概念的簡單延伸，也不是一般加工企業(yè) ERP 概念的簡單復制，而是一個包含兩者特征的嶄新的概念。所謂數(shù)字化礦山是采用現(xiàn)代信息技術、數(shù)據(jù)庫技術、傳感器網(wǎng)絡技術和過程智能化控制技術，在礦山企業(yè)生產(chǎn)活動的三維尺度圍，對礦山生產(chǎn)、安全、經(jīng)營與管理的各個環(huán)節(jié)與生產(chǎn)要素實現(xiàn)網(wǎng)絡化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化和科學化管理，使礦山企業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)安全、高效、低耗的局面。3.13.1 數(shù)字礦山建設的目標數(shù)字礦山建設的目標 （1）應用計算機技術、網(wǎng)絡技術、信息技術、控制技術、智能技術和礦山生產(chǎn)工藝技術，實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設備控制等信息的有機集成。 （2）通過應用軟件，實現(xiàn)經(jīng)營管理科

14、學化，生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過程控制最優(yōu)化。（3）保證礦山生產(chǎn)安全，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和競爭能力。 （4）促進礦山標準化、規(guī)化、示化目標的實現(xiàn)。 數(shù)字化山最終表現(xiàn)為礦山的高度信息化、自動化、高效率、高安全和高效益。3.23.2 數(shù)字化礦山的邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)字化礦山的邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)字礦山是以計算機與其網(wǎng)絡技術為硬件環(huán)境支撐，以計算機操作系統(tǒng)、 - 5 - / 26數(shù)據(jù)庫和各類工具軟件為軟件環(huán)境支撐的，融合礦山管理流程、工藝流程和自然情況的大規(guī)模綜合型應用軟件系統(tǒng)。數(shù)字礦山自下而上可分為四個主要級層，分別為：基礎信息化、作業(yè)信息化、管理信息化和決策信息化，每個級層中，根據(jù)處理的任務不同，

15、又可細化為不同功能層面。(1) 基礎信息化級層主要包含基礎數(shù)據(jù)管理和模型管理。基礎數(shù)據(jù)庫即實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的獲取、傳遞與存儲功能。數(shù)據(jù)獲取包括利用各種技術手段獲取各種形式的數(shù)據(jù)與其預處理；數(shù)據(jù)存儲包括各類數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)文件、圖形文件庫等。該層為后續(xù)各層提供部分或全部輸入數(shù)據(jù)。 模型管理即實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的形象表述。如空間和礦物屬性的三維和二維塊狀模型、礦區(qū)地質(zhì)模型、采場模型、地理信息系統(tǒng)模型、虛擬現(xiàn)實動畫模型等。該層不僅將數(shù)據(jù)加工為直觀、形象的表述形式，而且為優(yōu)化、模擬與設計提供輸入。 (2) 作業(yè)信息化層級主要包括模擬與優(yōu)化、設計規(guī)劃和執(zhí)行與控制。模擬與優(yōu)化即實現(xiàn)如工藝流程模擬、參數(shù)優(yōu)化、設計與計劃方

16、案優(yōu)化等。 設計規(guī)劃即實現(xiàn)計算機輔助設計，為把優(yōu)化解轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行方案或直接進行方案設計提供手段。 執(zhí)行與控制是生產(chǎn)方案的執(zhí)行過程，實現(xiàn)如自動調(diào)度、流程參數(shù)自動監(jiān)測與控制、遠程操作等。(3) 管理與決策支持信息化層級包括辦公自動化、ERP 與企業(yè)外部環(huán)境（供應鏈與客戶關系）管理。依據(jù)各種信息和以上各層提供的數(shù)據(jù)加工成果，利進行相關分析與預測，用決策支持軟件工具為決策者提供各個層次的決策支持。 數(shù)字化礦山的基本邏輯層次結(jié)構(gòu)如圖 1 所示： - 6 - / 26決策支持與商務智能DSS+BI辦公自動化OA辦公自動化OA企業(yè)資源計劃ERP供應鏈與客戶關系管理SCM+CRM方案設計生產(chǎn)計劃生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)設

17、備生產(chǎn)工藝安全監(jiān)測與監(jiān)控礦產(chǎn)資源管理，資源模型及評估參數(shù)檢測與傳送基礎自動化過程自動化計算機，通信網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫，專業(yè)工具軟件傳感器，控制器支撐支撐支撐支撐決決策策信信息息化化（經(jīng)經(jīng)營營決決策策模模型型與與算算法法）管管理理信信息息化化（管管理理流流程程模模擬擬，管管理理模模型型，方方案案設設計計與與優(yōu)優(yōu)化化算算法法）基基礎礎信信息息化化（數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫，圖圖形形文文件件，二二/三三維維地地質(zhì)質(zhì)模模型型，采采場場模模型型等等）作作業(yè)業(yè)信信息息化化（工工藝藝流流程程模模擬擬，方方案案設設計計與與參參數(shù)數(shù)優(yōu)優(yōu)化化等等）指令指令指令信息信息信息圖 1 數(shù)字化礦山的邏輯結(jié)構(gòu)3.33.3 鋼鐵集團礦

18、業(yè)公司數(shù)字化礦山的總體需求鋼鐵集團礦業(yè)公司數(shù)字化礦山的總體需求數(shù)字化礦山是將數(shù)字礦山中的固有信息數(shù)字化，按三維坐標組織起來一個數(shù)字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山與礦體的基礎上再嵌入所有相關信息組成一個意義更加廣泛的多維的數(shù)字礦山。礦山系統(tǒng)是一個復雜的、動態(tài)的、開放的巨型系統(tǒng)，各部分之間互相影響、互相制約。對于這樣的系統(tǒng)，只有快速、準確地了解各個系統(tǒng)的運行情況，并使各個子系統(tǒng)配套、一致，再在此基礎上予以優(yōu)化，才能實時、科學地做出決策，發(fā)揮數(shù)字礦山系統(tǒng)的最大能力和最佳效益。圍繞數(shù)字礦山建設的具體目標和基本容有：礦山地質(zhì)信息系統(tǒng)、礦體三維模型展示系統(tǒng)、地測地理信息系統(tǒng)、采礦技術、計劃、設計系統(tǒng)、安全監(jiān)測

19、監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、井下通風與風機監(jiān)測系統(tǒng)、井下人員定位和管理系統(tǒng)、井下采礦實況仿真監(jiān)視系統(tǒng)、礦壓監(jiān)測與分析系統(tǒng)、水文監(jiān)測與分析系統(tǒng)、礦井火災束管監(jiān)測系統(tǒng)、輸配電地理信息系統(tǒng)、智能化礦井通防系統(tǒng)、給排水地理信息系統(tǒng)、綜合管線管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、設備與物資、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、礦山生產(chǎn)成本管理系統(tǒng)、系統(tǒng)集成平臺建設、礦山綜合管理系統(tǒng)等；數(shù)字礦山建設是一個復雜的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就，需要各學科、高校、科研院所和礦山企業(yè)的科技人員協(xié)同作戰(zhàn)、長期奮斗才能實現(xiàn)的。基于數(shù)字礦山建設的目標和主要容，對現(xiàn)代先進技術進行集成創(chuàng)新，根據(jù)不同的礦山 - 7 - / 26企業(yè)的特點制定符合企業(yè)實際的數(shù)字礦山

20、建設總體技術方案。通過對企業(yè)現(xiàn)有技術應用情況的調(diào)查和對國一些大的礦業(yè)公司的數(shù)字化建設的分析對比，確定了鋼鐵集團礦業(yè)公司數(shù)字化礦山系統(tǒng)所要具備的主要功能。3.3.13.3.1 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心功能功能數(shù)據(jù)中心按數(shù)據(jù)倉庫概念進行設計與開發(fā)。對于地質(zhì)、測量、采掘等礦山對象的幾何基礎數(shù)據(jù)、空間拓撲規(guī)則和幾何網(wǎng)絡信息分別按地段、時間、資源類別等關鍵字段進行組織和管理；對于礦山生產(chǎn)作業(yè)設備、作業(yè)狀態(tài)、安全等數(shù)據(jù)對象按發(fā)生時間、地點，性質(zhì)分類進行組織與管理，并與基礎地礦信息進行有機融合，形成三維可視化實體信息。在實現(xiàn)海量的地礦、生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)管理的基礎上，進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分專題深層次利用，為深入分析與決策提供

21、輔助支持。(1)基礎空間信息的組織管理：對礦山的各種資料匯總、分類存儲，主要包括礦山勘探報告、設計方案、平面圖、剖面圖、設備、設施、配件、井巷、材料、工作面、區(qū)域等對象與其相互關系構(gòu)成，該功能完成基本對象的空間信息的結(jié)構(gòu)定義、編碼與其新增、更新、刪除、查詢等數(shù)據(jù)庫操作。(2)礦用對象管理：數(shù)據(jù)中心支持設備、設施、配件、井巷、材料、工作面、區(qū)域等礦用對象與其關系面向?qū)ο蟮墓芾砉δ堋；?2DGIS 平臺，按照地圖、圖層組、圖層的結(jié)構(gòu)，以采、掘、機、運、通等礦山生產(chǎn)系統(tǒng)圖為地圖對象，以構(gòu)成生產(chǎn)業(yè)務系統(tǒng)的礦用對象為圖層組織管理礦山的生產(chǎn)系統(tǒng)，使礦山各業(yè)務系統(tǒng)圖以 GIS 圖的格式直觀地表現(xiàn)出來，構(gòu)建

22、礦山分布的數(shù)字地圖，實現(xiàn)屬性信息與空間分布的實時查詢與管理，并實現(xiàn)地圖的放大、縮小、平移等常規(guī)的查詢?yōu)g覽操作，實現(xiàn)對鋼鐵礦業(yè)礦山的統(tǒng)一管理。（3）數(shù)據(jù)中心管理包括了礦用對象空間基礎信息的數(shù)據(jù)庫操作管理和面向?qū)ο蟮墓芾?，其他生產(chǎn)系統(tǒng)可對數(shù)據(jù)進行二次開發(fā)，實現(xiàn)其專業(yè)系統(tǒng)與其專業(yè)分析功能。 - 8 - / 263.3.23.3.2 三維礦業(yè)軟件應用功能三維礦業(yè)軟件應用功能系統(tǒng)應與三維地理建模軟件（3DGIS）進行無縫融合，利用三維地理建模軟件進行礦用對象的表述與存儲，并在此基礎上實現(xiàn)礦山、作業(yè)狀態(tài)、生產(chǎn)設備的可視化監(jiān)控與跟蹤。(1)(1) 地質(zhì)部分地質(zhì)部分建立空間和礦物屬性的礦山實體數(shù)字地質(zhì)、礦床模

23、型、采場模型、地理信息系統(tǒng)模型、虛擬現(xiàn)實模型等，用以表征礦床中礦、巖的空間分布和相應部位的屬性數(shù)據(jù)，數(shù)字地質(zhì)模型子系統(tǒng)。其功能是根據(jù)鉆探或遙感、遙測信息建立礦床地質(zhì)構(gòu)造模型，如礦巖體、斷層、破碎帶、巖性、構(gòu)造等。數(shù)字礦床模型子系統(tǒng)。這一子系統(tǒng)的功能是建立有關礦巖屬性的空間數(shù)字模型。國際上使用最多的是數(shù)字塊狀模型，因為大部分優(yōu)化算法以此為基礎。這一模型現(xiàn)階段的主要數(shù)據(jù)來源是鉆孔、探槽和炮孔取樣。對礦山生產(chǎn)最重要的是品位模型、雜質(zhì)含量模型與價值模型，它們是礦巖圈定、礦量品位計算和設計、計劃的基礎。(2)(2) 采礦部分采礦部分以地質(zhì)與礦床模型為基礎，結(jié)合其它關鍵信息構(gòu)造虛擬礦山，進行數(shù)字模擬開采，

24、完成礦山長、中、短期開采計劃編制、露天礦穿爆設計、地下礦巷道標準斷面設計、峒室設計、開拓設計、采礦方法設計、穿爆設計、通風設計、災變應變預案等工作。以優(yōu)化開采為目標，因此系統(tǒng)對礦山開采能否充分的利用資源、減少礦石的損失率和貧化率、以與取得最大效益都具有重要意義。(3)(3) 測量部分測量部分導入全站儀、GPS 等設備或南方 CASS 格式的測量數(shù)據(jù)，自動生成地形、采場現(xiàn)狀等表面建模；對于 AutoCAD，MapGis 文件，可以直接導入 3DGIS 環(huán)境（如：3DMine） ，利用其點線和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)建三維表面模型；還可以應用于工程量的驗收計算，通過任意兩個面或面與實體的的交并布爾運算，精確計算

25、其封閉體的體積和表面積。如，計算排土場的體積，計算填方，挖方工程量。(4)(4) 3DGPS3DGPS 監(jiān)測監(jiān)測輸入廣播協(xié)議地址與 GPS 動態(tài)信息，實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)或設備的實時監(jiān)測； - 9 - / 26保存歷史 GPS 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，對礦山設備進行現(xiàn)場調(diào)度，以便不用親臨現(xiàn)場就能更真實地了解施工時情況；礦山數(shù)據(jù)信息的動態(tài)查詢與監(jiān)測；能夠?qū)崟r顯示 GPS設備傳送的位置信息；自動演示并記錄設備的運行路線；視圖縮放可以詳細查看單個設備，以與設備類型、編號以與當前所在地質(zhì)屬性信息的實時查詢；保存單個設備當前的運行軌跡?；?3DGIS(3DMine)的地質(zhì)資源數(shù)字化處理、基于局域網(wǎng)的數(shù)字化儲量管理與應用等

26、，實現(xiàn)地質(zhì)資源信息在地測采環(huán)節(jié)間的無縫流轉(zhuǎn)，為基于礦業(yè)軟件實現(xiàn)開采優(yōu)化設計提供地質(zhì)基礎保證。3.3.33.3.3 企業(yè)管理企業(yè)管理功能功能企業(yè)管理為企業(yè)數(shù)據(jù)管理配置中心，系統(tǒng)完成的功能主要有：(1)(1) 礦用對象數(shù)據(jù)目錄：礦用對象數(shù)據(jù)目錄：基于數(shù)據(jù)中心所定義的礦用對象按目錄樹的模式組織數(shù)據(jù)，通過對象目錄樹可以查詢對象類，可以定義對象屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以新增、修改、刪除、配置對象。(2)(2) 生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)目錄：生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)目錄：實際上生產(chǎn)系統(tǒng)是由各種礦用對象按照一定的拓撲網(wǎng)絡關系構(gòu)成的，比如供配電設備和電纜與其相互的連接關系構(gòu)成了供電網(wǎng)絡，所以生產(chǎn)系統(tǒng)目錄中的對象數(shù)據(jù)包含了相應業(yè)務信息，用戶可

27、通過相應生產(chǎn)系統(tǒng)查詢、配置某一對象包含的信息。圖屬互查數(shù)據(jù)：系統(tǒng)包含基于采掘工程圖的所有生產(chǎn)業(yè)務系統(tǒng)布置圖，并且實現(xiàn)了礦用對象屬性信息與生產(chǎn)業(yè)務系統(tǒng)布置圖空間位置的關聯(lián)，任何對象通過屬性信息定位其空間位置，通過選擇地圖要素在列表中定位其屬性信息，從而實現(xiàn)圖屬互查功能。(3)(3) 對象屬性結(jié)構(gòu)自定義：對象屬性結(jié)構(gòu)自定義：對任一對象用戶可以自定義屬性結(jié)構(gòu)，并且可以根據(jù)需求增加、修改、刪除屬性字段，這些由用戶自定義的屬性字段通過系統(tǒng)支持的訪問機制。(4)(4) 測點配置管理：測點配置管理：系統(tǒng)與全礦山綜合自動化系統(tǒng)平臺無縫集成，對于全礦山綜合自動化系統(tǒng)平臺所包含的監(jiān)測點信息與對象屬性字段進行綁定，

28、可以實時獲取綁定測點信息，支持一個對象屬性綁定多個字段。(5)(5) 數(shù)據(jù)字典管理：數(shù)據(jù)字典管理：數(shù)字字典是支持系統(tǒng)運行的基礎信息，通過數(shù)據(jù)字典管理可以對諸如設備類型、設備型號、巷道用途、廠家信息、服務訪問路徑等信 - 10 - / 26息進行維護管理以支持其他系統(tǒng)對基礎數(shù)據(jù)的平滑使用。3.3.43.3.4 生產(chǎn)動態(tài)過程管控一體化功能生產(chǎn)動態(tài)過程管控一體化功能應用可視化技術實現(xiàn)生產(chǎn)過程、工藝、設備、儀器的自動監(jiān)測與控制，包括如下幾個方面。(1)基于 GPS 的露天礦采場生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)(2)安全生產(chǎn)管控：通過對人員設備的定位跟蹤來實現(xiàn)安全生產(chǎn)和通過優(yōu)化方法實現(xiàn)設備的有效利用。(3)提升、供電、

29、通風、排水等系統(tǒng)的自動監(jiān)測與控制(4)礦用對象庫管理：系統(tǒng)提供礦用對象信息庫，可以對不同廠家生產(chǎn)的礦用裝備、配件、材料進行管理。3.3.53.3.5 礦山信息管理系統(tǒng)的實時更新礦山信息管理系統(tǒng)的實時更新把各個礦山的信息系統(tǒng)包括三維礦業(yè)軟件作為終端的數(shù)據(jù)接口，每個礦山只掌握自己礦山的數(shù)字化管理系統(tǒng)，人員、設備等定位信息在信號自動采集的基礎上可實現(xiàn)同步實時更新，地測采、礦山生產(chǎn)調(diào)度部門可每隔一定時間與時更新礦體、巷道變化和生產(chǎn)現(xiàn)狀等資料，暫定研究院的礦山的數(shù)字化管理系統(tǒng)為中心系統(tǒng)，讓中心系統(tǒng)和終端系統(tǒng)保持同步，這樣就可以真正實現(xiàn)礦山地質(zhì)資源、生產(chǎn)動態(tài)的實時準確掌握與管理。3.3.63.3.6 與與

30、 ERPERP 系統(tǒng)的兼容系統(tǒng)的兼容公司的 ERP 系統(tǒng)已經(jīng)上線了生產(chǎn)、銷售、財務、供應等四個模塊，該信息系統(tǒng)要和 ERP 系統(tǒng)有機的結(jié)合起來，充分利用現(xiàn)有資源，并在此基礎上將資源的應用最大化、最優(yōu)化。本信息系統(tǒng)更加側(cè)重礦山生產(chǎn)的技術層面，而 ERP 系統(tǒng)更佳突出經(jīng)濟層面的生產(chǎn)經(jīng)營管理，通過對接將技術和經(jīng)濟兩者完美的結(jié)合起來，真正在信息化、數(shù)字化上做到“精細化”管理。3.43.4 鋼鐵集團礦業(yè)數(shù)字化礦山建設進程安排鋼鐵集團礦業(yè)數(shù)字化礦山建設進程安排數(shù)字化礦山建設是一個典型的多學科技術交叉的新領域，涵蓋了礦山企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的全過程，是一項投資較大、時間持久、復雜的系統(tǒng)工程。因此必須結(jié)合企業(yè)的實際情

31、況，采取“總體規(guī)劃、分步實施”的原則逐步進行建設。 - 11 - / 26結(jié)合礦山的現(xiàn)狀，以與目前信息技術的發(fā)展水平，數(shù)字礦山建設初步按照以下幾個階段開展實施： 第一階段：數(shù)字礦山建模與 GIS 平臺開發(fā)階段 第二階段：數(shù)字礦山模型在礦山地質(zhì)、測量、采礦、計劃等方面的應用階段 第三階段：建設、完善礦山綜合通訊系統(tǒng)階段 第四階段：設備監(jiān)測、控制和安全預警系統(tǒng)建設階段 第五階段：基于完善的網(wǎng)絡系統(tǒng)和先進的生產(chǎn)設備的高度自動化的實時管理階段此次開發(fā)考慮到系統(tǒng)建設階段性和穩(wěn)妥性，首先集中開展前兩個階段的工作，即進行礦山信息集成管理平臺的研發(fā)，滿足礦山生產(chǎn)建設開發(fā)中的需要，提高現(xiàn)階段的礦山技術管理水平。

32、數(shù)字化礦山建設將首先以司家營鐵礦為首期建設任務，首先將司家營鐵礦建成數(shù)字化礦山的示礦山，進一步帶動建設公司其他礦山。4 4 礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)需求分析礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)需求分析4.14.1 鋼鐵集團礦業(yè)礦山信息管理平臺研發(fā)容鋼鐵集團礦業(yè)礦山信息管理平臺研發(fā)容4.1.14.1.1 數(shù)字礦山建模與數(shù)字礦山建模與 GISGIS 平臺開發(fā)平臺開發(fā)主要構(gòu)建礦山從歷史到現(xiàn)狀的地形、地質(zhì)、工程模型，滿足實際使用的要求，這是數(shù)字礦山建設的基礎階段。礦山生產(chǎn)對象是埋藏在地下的礦體，還有影響開采的圍巖和地質(zhì)構(gòu)造，用真三維軟件工具將這些對象表達出來，可以為后續(xù)的地質(zhì)、測量、采礦、計劃等工作提供了基礎。具

33、體的主要工作容包括：（1） 礦山地、測、采資料的收集； 鉆孔數(shù)據(jù)以與探槽數(shù)據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)以與探槽數(shù)據(jù)是礦山資源評估和采礦設計的基礎，是礦山生產(chǎn)管理的重點。地質(zhì)數(shù)據(jù)的完善性和可靠性，直接影響一個礦山生產(chǎn)經(jīng)營和決策?，F(xiàn)場采集鉆孔數(shù)據(jù)包括： 鉆孔開口位置數(shù)據(jù) 測斜數(shù)據(jù) - 12 - / 26 礦山鉆孔樣品分析數(shù)據(jù) 地質(zhì)巖性分析數(shù)據(jù) 井巷工程數(shù)據(jù) 井巷工程是礦山生產(chǎn)中運輸人員、礦石、材料等的主要通道。井巷工程數(shù)據(jù)主要為礦山開拓系統(tǒng)布置圖，即為所要建模的中段平面圖，與各種巷道斷面尺寸。 地表測量數(shù)據(jù) 地表模型是建立三維地質(zhì)實體模型的重要組成部分。一些地表工程的設計和施工包括排土場、選場、井口等位置都是以地表

34、模型為參考的；同時，地表模型作為邊界約束條件，還直接影響到技術經(jīng)濟指標和工程量的計算，因此，為了達到最好的實際效果，地表模型必須滿足精度要求。地表測量數(shù)據(jù)包括礦區(qū)地質(zhì)地形圖以與各礦體區(qū)域地質(zhì)地形圖（包括散點信息）或MapGis、AutoCAD 矢量化地形等高線圖。 平剖面圖 平面地質(zhì)圖：主要是中段平面布置圖，中段平面圖除在建立井巷開拓工程模型過程中使用外，在建立礦體模型中也可做為重要參考，另外還需有勘探線總體分布平面圖，方便圖形矢量化的校驗。地質(zhì)勘探線剖面圖：包括所要建立礦體模型區(qū)域的勘探線剖面圖（地理坐標信息附帶） 。以上圖形可以是 AutoCAD 格式或 MapGis 格式的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集

35、后可導入 3DMine 進行編輯，實現(xiàn)存儲和建模。 （2）礦山現(xiàn)有各種資料的數(shù)字化 礦區(qū)地形圖、與地質(zhì)勘探平剖面圖和地質(zhì)勘探鉆孔信息的數(shù)字化； 鉆探、生產(chǎn)勘探資料（報告和圖紙）的數(shù)字化；露天坑現(xiàn)狀實測資料的數(shù)字化；據(jù)對預建模礦區(qū)的了解，目前的主要數(shù)據(jù)，如鉆孔數(shù)據(jù)、各種剖面數(shù)據(jù)都已經(jīng)數(shù)字化，所以該項工作已經(jīng)具備相當?shù)幕A。（3）數(shù)據(jù)的導入 將各種數(shù)字化的礦山資料導入到軟件數(shù)據(jù)庫中，分類集中管理，主要包括以下三方面的數(shù)據(jù)：鉆探、生產(chǎn)勘探地質(zhì)數(shù)據(jù)的導入； - 13 - / 26地質(zhì)平剖面圖的導入； 實測現(xiàn)狀圖的導入；（4） 資源與開采環(huán)境模型構(gòu)建 對資源和開采環(huán)境進行建模是三維軟件的基礎和核心，通過

36、對礦體、主要構(gòu)造、地表等進行三維模型的構(gòu)建，并通過地質(zhì)統(tǒng)計學的方法進行精準的估算儲量，為下一步采礦工程的實施奠定基礎。 建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫 在對導入數(shù)據(jù)進行校驗的基礎上，通過鉆孔數(shù)據(jù)的開孔文件、測斜文件、樣品分析文件和巖性文件建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并可以在三維環(huán)境下顯示地質(zhì)數(shù)據(jù)。 樣品數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計分析和變異函數(shù)分析 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是塊體模型所有單元塊參數(shù)估值的依據(jù)，也是礦床儲量計算的依據(jù)，根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計學原理，統(tǒng)計樣品的值與空間分布情況，了解礦體分布規(guī)律，并為確定特高值和塊體模型估值作準備。在進行各樣品參數(shù)的基本統(tǒng)計分析外，還需要進行變異函數(shù)分析，以確定各參數(shù)在空間上的相關性、結(jié)構(gòu)性。 由于礦體分布具

37、有一定的方向性，區(qū)域化變量在不同方向可能會具有不同的結(jié)構(gòu)性和變異性， 即具有空間各向異性特征。因此，在進行變異函數(shù)的計算和分析時將針對不同的方向分別進行。 在進行各個方向的變異函數(shù)計算分析時，一般是分布于某個方向一定圍的樣品點參與進行該方向的變異函數(shù)計算。需要指定的參數(shù)包括：圓錐體的容差角、容差限、滯后距，計算的最大距離。因為理論變異函數(shù)參數(shù)取值的正誤對品位估值結(jié)果的準確性具有非常大的影響。所以要進行交叉驗證，目的就是對理論變異函數(shù)參數(shù)的取值進行檢驗，判斷應用這些參數(shù)進行品位估值時的估值效果。 地質(zhì)實體模型構(gòu)建 三維實體模型是由一系列相鄰三角面，包裹成外不透氣的實體，是建立在矢量化圖紙的基礎上

38、的。通過中段圖和剖面圖，利用軟件提供了多種方法選擇本適合本礦山的建模方法自動建立實體模型。地質(zhì)模型還包括地表模型，地表模型一般由若干地形線和散點生成，根據(jù) - 14 - / 26每個點的坐標值，將所有點（線亦由散點組成）聯(lián)成若干相鄰的三角 面，然后形成一個隨著地面起伏變化的單層模型，因此需要首先用 AutoCAD 矢量化地形等高線圖，然后導入軟件中，再用創(chuàng)建 DTM 指令生成地表模型。 打開導入的等高線和散點文件，執(zhí)行“創(chuàng)建 DTM 模型”指令。 塊體模型構(gòu)建 塊體模型是礦床品位推估與儲量計算的基礎，建立塊體模型的基本思想是將礦床在三維空間按照一定的尺寸劃分為眾多的單元塊，然后對填滿整個礦床圍

39、的單元塊的品位根據(jù)已知的樣品進行推估，并在此基礎上進行儲量的計算。首先針對礦床的基本模型建立空白模型，后續(xù)產(chǎn)生的所有塊體模型都是在原型的基礎上進行賦屬性值。塊體建模的一個更重要的目的是對礦床的品位進行推估，以實現(xiàn)礦床儲量的計算與管理。3DMine 提供了距離冪次反比法、克里格法、最近距離法等幾種品味估值方法。估值后的模型在“三維設計”窗口打開，使用“三維配色”命令根據(jù)塊體模型的品位字段配色，可以直觀的看到塊體的品位分布。利用邏輯約束引擎，可實現(xiàn)不同約束條件下的礦石資源/儲量和品位報告。4.1.24.1.2 GISGIS 平臺開發(fā)環(huán)境平臺開發(fā)環(huán)境在 Windows XP/2000 操作系統(tǒng)和 S

40、QL Server 數(shù)據(jù)庫軟件環(huán)境下，以C#、3DMine 與 MapInFor 為開發(fā)工具進行鋼鐵礦業(yè)礦山資源管理系統(tǒng)的 GIS 平臺開發(fā)，主要包括數(shù)據(jù)采集、分析、處理、建庫、檢索、輸出等功能，系統(tǒng)預計實現(xiàn)以下功能：文件操作、圖形圖像操作、屬性操作、數(shù)據(jù)庫查詢、數(shù)據(jù)管理、信息更新、決策分析、圖、文、表信息輸出等功能。4.1.34.1.3 GISGIS 平臺開發(fā)的原則平臺開發(fā)的原則根據(jù)礦山的特點以與開發(fā)工具的特點，吸取以往開發(fā)經(jīng)驗，結(jié)合最新的GIS 發(fā)展現(xiàn)狀，本著實用、方便、安全、穩(wěn)定的角度進行設計，主要遵循以下幾個原則:（1）實用性原則實用性是系統(tǒng)設計的主要原則，是衡量系統(tǒng)建設成功與否的基本

41、準則，從管理部門的需求出發(fā)，開發(fā)功能實用，符合管理人員工作特點、工作習慣和業(yè) - 15 - / 26務流程的系統(tǒng)。（2）標準化原則系統(tǒng)的設計符合軟件工程以與 GIS 的基本要求，從數(shù)據(jù)、編碼、圖形圖像符號等符合國家和行業(yè)標準。（3）操作簡便系統(tǒng)應以簡潔為主，在保證功能齊全的情況下，做大友好大方、簡單易懂、容易上手，功能設計根據(jù)管理要求貼近用戶，提供詳細的幫助功能。（4）易于維護系統(tǒng)涉與到鋼鐵礦業(yè)所有礦山，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜，圖、文、表結(jié)合緊密，數(shù)據(jù)庫要充分考慮易于維護、擴展以與其它軟件的擴充。（5）安全穩(wěn)定系統(tǒng)涉與到鋼鐵礦業(yè)的資源信息，屬于公司部使用，系統(tǒng)的設計應確保數(shù)據(jù)庫的安全穩(wěn)定，

42、確保公司商業(yè)安全。4.24.2 礦山信息集成管理平臺的數(shù)據(jù)流程礦山信息集成管理平臺的數(shù)據(jù)流程數(shù)據(jù)流程體現(xiàn)了計算機信息處理過程的本質(zhì)，是描述計算機應用軟件系統(tǒng)需求和開發(fā)容的重要工具，可全面地刻畫應用軟件系統(tǒng)的邏輯處理流程和功能。根據(jù)以上需求描述，建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程如圖 2 所示。原始紙質(zhì)地礦資料整理篩選地礦電子化資料電子化處理擬存檔地礦資料分類編碼及摘要處理礦產(chǎn)資源中心數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)倉庫聯(lián)機專題服務引擎現(xiàn)有各礦區(qū)地測采資料編輯、錄入、處理存檔地礦資料擬存檔地礦資料提交存檔生產(chǎn)作業(yè)與設備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫各礦區(qū)地測采動態(tài)數(shù)據(jù)采集、編輯、整理地測采動態(tài)信息分類編碼處理地測采更新信息各礦區(qū)設備動態(tài)信息各礦區(qū)作業(yè)動

43、態(tài)數(shù)據(jù)各礦區(qū)安全動態(tài)數(shù)據(jù)各礦區(qū)人員定位數(shù)據(jù)采集、編輯、整理各礦區(qū)經(jīng)營數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)礦區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營動態(tài)更新信息礦區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營動態(tài)信息數(shù)據(jù)倉庫外部數(shù)據(jù)接口公司其它系統(tǒng)辦公自動化系統(tǒng)公司ERP系統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)庫文檔庫地測采圖庫多媒體庫地礦三維可視化資源經(jīng)濟測算評價礦山開發(fā)方案綜合地質(zhì)研究作業(yè)監(jiān)控與調(diào)度安全生產(chǎn)監(jiān)測專題分析數(shù)據(jù)專題支撐應用軟件圖 2 鋼鐵集團礦業(yè)礦山資源信息集成管理平臺數(shù)據(jù)流程 - 16 - / 265 5 礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)設計方案礦山信息集成管理平臺系統(tǒng)設計方案5.15.1 系統(tǒng)開發(fā)的總體思路系統(tǒng)開發(fā)的總體思路鋼鐵集團礦業(yè)礦山信息集成管理平臺是在計算機網(wǎng)絡硬件與軟件環(huán)境的支撐下，采用

44、C#開發(fā)的基于 WEB 的數(shù)據(jù)倉庫應用管理軟件平臺，提供用戶權限管理、數(shù)據(jù)備份、各類數(shù)據(jù)包括文檔，圖象的編碼、導入、傳輸、存儲、按專題檢索、統(tǒng)計與分析功能。系統(tǒng)采用的計算模式為 B/S 結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是客戶端無需安裝任何應用軟件，只要通過瀏覽器以訪問的形式即可進行使用，使用簡捷，便于管理和維護，同時系統(tǒng)具有良好的兼容性和可擴展性。5.25.2 系統(tǒng)架構(gòu)（硬件軟件）系統(tǒng)架構(gòu)（硬件軟件）（1）系統(tǒng)的網(wǎng)絡支撐環(huán)境與拓撲結(jié)構(gòu)礦山/礦區(qū)骨干網(wǎng)廣域網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)或礦業(yè)網(wǎng)）礦山/礦區(qū)骨干干網(wǎng)礦業(yè)公司主干網(wǎng)節(jié)點路由器節(jié)點路由器中心路由器數(shù)據(jù)服務器WEB服務器應用服務器應用服務器WEB服務器數(shù)據(jù)服務器應用服務器WEB

45、服務器數(shù)據(jù)服務器工作站工作站工作站井下分支網(wǎng)露天礦分支網(wǎng)交換機交換機防火墻防火墻防火墻數(shù)字攝像機數(shù)字攝像機無線基站無線基站數(shù)采接口數(shù)采接口人員信息卡人員信息卡手臺/手機手臺/手機圖 3 鋼鐵集團礦業(yè)數(shù)字化礦山系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲方案示意（2）軟件開發(fā)與支撐環(huán)境 - 17 - / 26操作系統(tǒng)：Windows 2000/XP數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：SQL Server 軟件開發(fā)工具：Visual Studio C#三維地質(zhì)圖形支撐軟件：3DMine(3) 應用軟件系統(tǒng)架構(gòu)三維建模軟件操作系統(tǒng)礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)檢索查詢服務引擎數(shù)據(jù)接口引擎專題應用軟件系統(tǒng)ERPOA數(shù)據(jù)采集、編碼、轉(zhuǎn)換、傳輸計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系

46、統(tǒng)地測采數(shù)據(jù)設備、作業(yè)、人員實時監(jiān)控數(shù)據(jù)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)河北鋼鐵礦業(yè)集團礦產(chǎn)資源信息集成管理平臺圖 4 鋼鐵集團礦業(yè)礦山信息集成管理平臺軟件架構(gòu)示意5.35.3 應用軟件系統(tǒng)的主要功能應用軟件系統(tǒng)的主要功能鋼鐵集團礦業(yè)礦山信息集成管理平臺軟件功能如圖 5 所示。河北鋼鐵礦業(yè)集團礦產(chǎn)資源信息集成管理平臺系統(tǒng)設置維護信息資源分類采編數(shù)據(jù)檢索統(tǒng)計三維建模分析專題數(shù)據(jù)服務引擎與接口用戶與權限管理操作日志管理數(shù)據(jù)字典與編碼管理數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)錄入與采集表單圖檔上傳下載信息分類編碼數(shù)據(jù)綜合檢索數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析圖檔綜合檢索數(shù)據(jù)與圖檔下載三維建模引擎三維圖形顯示三維模型分析計算作業(yè)監(jiān)控與調(diào)度安全監(jiān)測ERP與OA接口后期開

47、發(fā)圖 5 鋼鐵集團礦業(yè)礦山信息集成管理平臺軟件功能示意5.45.4 應用軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫總體設計應用軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫總體設計5.4.15.4.1 礦山信息的結(jié)構(gòu)特征礦山信息的結(jié)構(gòu)特征（1 1）礦山數(shù)據(jù)特點）礦山數(shù)據(jù)特點 - 18 - / 26礦山是一個復雜的動態(tài)時空巨大系統(tǒng)，其地理空間要素、資源環(huán)境信息和生產(chǎn)經(jīng)營信息的容廣泛、綜合、復雜、變化迅速，這就決定了礦山數(shù)據(jù)具有如下特點:海量數(shù)據(jù)由于礦山的生產(chǎn)經(jīng)營管理，涉與到經(jīng)濟、生活、生態(tài)環(huán)境、資源、工程技術等各大領域，僅工程技術就又涉與到測量、地質(zhì)、采礦、選礦、機械、電氣等方方面面，其數(shù)據(jù)必然是海量的。數(shù)據(jù)的多樣性與多源性礦山數(shù)據(jù)來源廣泛，既有部生產(chǎn)運

48、營數(shù)據(jù)，又有外部相關數(shù)據(jù)，既涉與技術，又涉與經(jīng)濟等等;數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式有的是以數(shù)據(jù)文件形式存儲，有的是以文本形式存儲，有的是以圖形形式存儲等。這就要求在進行礦山信息系統(tǒng)集成時對數(shù)據(jù)進行規(guī)和統(tǒng)礦山數(shù)據(jù)的動態(tài)性 礦山數(shù)據(jù)對礦山地質(zhì)體的表達是一個由模糊到精確的過程，是一個動態(tài)的積累程，從礦山資源勘探、礦井開拓到生產(chǎn)，礦山數(shù)據(jù)量越來越大，反映礦山實體的層次逐步細化，反映地質(zhì)體客觀現(xiàn)象、規(guī)律的準確程度逐步提高。如在資源勘探階段，主要是通過鉆探、物探、野外地質(zhì)調(diào)查獲取 D 級、C 級地質(zhì)儲量;在礦井開拓階段，通過補充勘探和開拓工程，可以獲取 C 級、B 級地質(zhì)儲量。數(shù)據(jù)的關聯(lián)性礦山所面對的地質(zhì)體存在相互作用關

49、系，礦體和圍巖、兩個相鄰或不相鄰地層間、構(gòu)造與礦層具有關聯(lián)性。同時礦山各生產(chǎn)部門之間的信息聯(lián)系緊密，如地質(zhì)、測量、采礦、充填、通風等部門均需使用同一采場的空間坐標數(shù)據(jù)。(2(2 ) )礦山數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)格式礦山數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)格式礦山數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)源來源非常廣泛，既有地質(zhì)勘探部門的原始勘探資料，設計部門的設計資料，還有礦山在生產(chǎn)經(jīng)營過程中的生產(chǎn)經(jīng)營資料，以與礦業(yè)市場的供求信息等。礦山數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)源主要包含業(yè)務數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、辦公數(shù)據(jù)、WEB 數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)格式包括:數(shù)據(jù)庫隨著各種管理信息系統(tǒng)在礦山的廣泛應用，數(shù)據(jù)庫己成為礦山數(shù)據(jù)存儲和 - 19 - / 26管理的主要技術，但由于系

50、統(tǒng)開發(fā)和數(shù)據(jù)庫選型的不規(guī)，在礦山企業(yè)采用了各種不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，形成了即使是管理一樣的業(yè)務數(shù)據(jù)，也采用了不同數(shù)據(jù)庫的情況。這對礦山數(shù)據(jù)倉庫進行數(shù)據(jù)抽取和集成帶來了困難，使數(shù)據(jù)抽取接口和協(xié)調(diào)比較復雜。文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是礦業(yè)領域早期應用最多的一種數(shù)據(jù)記錄格式，記錄了大量的礦山信息。1) 數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件是礦業(yè)領域應用最多，而且最廣的數(shù)據(jù)記錄方式。如鉆孔數(shù)據(jù)庫包括孔口坐標、鉆孔測斜、樣品分析化驗值和地質(zhì)代碼 4 個數(shù)據(jù)文件。各數(shù)據(jù)庫主要數(shù)據(jù)項分別為:孔口坐標數(shù)據(jù)文件:鉆孔編號，X、Y、Z 三維坐標與孔深。鉆孔測斜數(shù)據(jù)文件:鉆孔編號、測斜深度、方位角、傾角。樣品化驗數(shù)據(jù)文件:鉆孔編號、取樣起始深度

51、、終止深度、取樣間距、巖礦芯長。地質(zhì)代碼數(shù)據(jù)文件:鉆孔編號、起始深度、截止深度、巖礦心長、巖石類型。2) 文本文件各種格式的報表、技術資料、數(shù)據(jù)和參數(shù)列表等，常采用 Word、Excel 等格式。3) 圖形文件礦山計算機捕助設計 CAD 的普與，產(chǎn)生了大量 DWG 格式的圖形文件;掃描輸入的 BMP 格式的圖形等。（3 3）礦山數(shù)據(jù)的多維度特征）礦山數(shù)據(jù)的多維度特征 從邏輯層面上對礦山信息進行分析，可以清楚認識到其具有時間維度、空間維度、業(yè)務分類維度。圖 6 給出了礦山數(shù)據(jù)的多維度視圖。由此可以對礦山進行有效地組織與管理。 - 20 - / 26空間位置（礦區(qū)、礦段，坐標XYZ）時間信息專題分

52、類地質(zhì)測量采礦設備人員安全作業(yè)狀態(tài)。信息形態(tài)數(shù)據(jù)文檔圖形。圖 6 礦山信息的維度5.4.25.4.2 數(shù)據(jù)庫設計方案數(shù)據(jù)庫設計方案（1 1）地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的概念模型設計）地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的概念模型設計概念結(jié)構(gòu)設計是將需求分析得到的用戶數(shù)據(jù)需求進行抽象并轉(zhuǎn)換為信息界結(jié)構(gòu)的過程。信息世界結(jié)構(gòu)又稱為概念結(jié)構(gòu)或概念模型(ConcePtMedel)，是按用戶觀點對數(shù)據(jù)和信息建模，是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次，獨于機器和具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是各種數(shù)據(jù)模型的基礎，是數(shù)據(jù)庫設計的關鍵。實體一聯(lián)系模型即 E 一 R 模型是目前表示概念結(jié)構(gòu)的最有效的方法之一，它過抽取實體(Entity)和實體之間的聯(lián)系(Rel

53、ationship)來表達概念結(jié)構(gòu)。地質(zhì)礦產(chǎn)資料的成果主要有四類基本形式:(l)目錄薄，(2)文檔(文字資料)，(3)圖件，(4)表格。在現(xiàn)代礦床勘探過程中，由于計算機運用，有時可能包括電子文檔(Word 文檔)、電子表格(Excel 表格)、電子錄像等電子介質(zhì)資料和遙感影像、圖片、聲音、圖像、幻燈片等多媒體資料。除了包含地質(zhì)礦產(chǎn)資料的成果以外，為了保證數(shù)據(jù)庫的安全，地質(zhì)礦產(chǎn)基數(shù)據(jù)庫還必須包含一些用戶資料。對于不同的用戶使用資料的權限必須受到制，因此，對于各個資料均需要數(shù)據(jù)庫管理員或者部門管理員(DBA、DataBase Administrator)來設置用戶的權限，這種設置是允許讀、寫等。以

54、上資料成果可以抽象為下述實體:(1)目錄條目實體:資料分類體系樹形結(jié)構(gòu)中的結(jié)點可以抽象為目錄條目，稱為目錄條目實體(DirectoryItem，記為 DirItem)。(2)文檔數(shù)據(jù)實體:紙介質(zhì)文檔(勘探報告、研究報告等)、電子文檔(Word、PDF、PPT 等文檔)、電子表格(Excel 表格等)、多媒體資料(遙感影像、圖片聲音、圖像、幻燈片等)、軟件包等數(shù)據(jù)的表示和存儲，統(tǒng)一抽象為文檔數(shù) - 21 - / 26據(jù)稱為文檔數(shù)據(jù)實體(DoeumentData，記為 DoeDat)。(3)文檔特征實體:對文檔數(shù)據(jù)的特征(名稱、日期等)進行描述的條目，稱為文檔特征實體(DoeumentCharac

55、terization，記為 DoeCha)。文檔特征實體為文檔數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)(Metadata)。(4)圖件數(shù)據(jù)實體:紙介質(zhì)圖件(綜合地質(zhì)圖、剖面地質(zhì)圖、中段地質(zhì)圖等)、電子圖件(各類地測圖件的掃描光柵文件、M 即 GIS、Maplnf。 、ArcGis 的矢量化文件等)等數(shù)據(jù)的表示和存儲，統(tǒng)一抽象為圖件數(shù)據(jù)，稱為圖件數(shù)據(jù)實體(MapData，記為 MapDat)。(5)圖件特征實體:對圖件數(shù)據(jù)的特征(名稱、日期、比例尺等)進行描述的條目，稱為圖件特征實體(Mapeharaeterization，記為 MapCha)。圖件特征實體為圖件數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)。(6)表格數(shù)據(jù)實體:可以用二維表格表示的數(shù)據(jù)(

56、如樣品化驗分析數(shù)據(jù))，統(tǒng)稱為表格數(shù)據(jù)實體(TableData，記為 TabDat)。(7)表格特征實體:對表格數(shù)據(jù)的特征(名稱、日期等)進行描述的條目，稱為表格特征實體(TableCharaeterization，記為 TabCha)。表格特征實體為表格數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)。(8)孔數(shù)據(jù)實體:礦床勘探工程(如鉆孔、坑道、探槽等)在幾何形狀上均為線狀，均具有工程位置、軌跡形態(tài)、地質(zhì)編錄、樣品化驗等數(shù)據(jù)，具有一樣的或相似的數(shù)據(jù)構(gòu)型，都可用二維表格來表示。這些勘探工程的數(shù)據(jù)是地質(zhì)分界、礦體圈定的主要數(shù)據(jù)來源，由于其相似的數(shù)據(jù)構(gòu)型，統(tǒng)一抽象為孔數(shù)據(jù)(HoleData)?？讛?shù)據(jù)包括孔口坐標數(shù)據(jù)實體(HoleCo

57、llarData，記為HoleCollarDat)、孔跡測量數(shù)據(jù)實體(HoleSurveyData，記為 HolesurveyDat)、地質(zhì)編錄數(shù)據(jù)實體(HoleCodingData，記為 Ho1eCodingDat)、樣品化驗數(shù)據(jù)實體(HoleSampleData，記為 HolesampleDat)。(9)用戶實體:用來描述使用本系統(tǒng)的用戶信息的數(shù)據(jù)(如所在部門、密碼、名稱等)，稱為用戶實體。(10)權限實體:為了維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，對每個條目和用戶都賦予了不同的權限(如:只能瀏覽、允許所有操作等)，稱為權限實體。這些實體之間的聯(lián)系如下: - 22 - / 26(1)目錄條目實體可以是某個目錄條目實體的子條目，也可以是其它目錄條目實體的父條目，即目錄條目實體與其子條目之間的聯(lián)系為一對多聯(lián)系，同時，目錄條目實體是有分層級別的。由目錄條目實體集與其上的聯(lián)系構(gòu)成的結(jié)構(gòu)是資料分類體系的概念模型。(2)一個末級目錄條目實體可以包含多個文檔特征實體、圖件特征實體、表格特