【精】數(shù)字化礦山(學習資料)課件

數(shù)字礦山

數(shù)字礦山是用數(shù)字在三維空間反映和再現(xiàn)物質(zhì)礦山的虛擬礦山。

兩個層次：第一層次：礦區(qū)地理模型、礦床模型第二層次：嵌入用數(shù)字反映的開采、選礦、經(jīng)營管理等活動。

一個平臺：MGISMGIS地理模型礦床模型采礦選礦經(jīng)營管理9/12/20231數(shù)字礦山數(shù)字礦山是用數(shù)字在三維空間反映和再數(shù)字礦山的基本特征1、以高速企業(yè)網(wǎng)為“路網(wǎng)”；2、以采礦CAD、虛擬現(xiàn)實仿真、科學計算與可視化為“車輛”；3、以礦業(yè)數(shù)據(jù)和礦業(yè)應(yīng)用模型為“貨物”；4、以數(shù)據(jù)挖掘為“包裝”；5、以多源異質(zhì)礦業(yè)數(shù)據(jù)采集與更新系統(tǒng)為“保障”；6、以MGIS平臺上開發(fā)的功能軟件為“調(diào)度”。在圍繞以上6項基本特征的關(guān)鍵技術(shù)支持下的一整套礦山自動化軟件系統(tǒng)。9/12/20232數(shù)字礦山的基本特征8/4/20232爆破仿真模型地質(zhì)屬性推斷模型MGIS礦山計劃與決策境界優(yōu)化計劃編制穿爆設(shè)計生產(chǎn)實時監(jiān)控調(diào)度采場調(diào)度選場調(diào)度災(zāi)變預(yù)警鉆機、電鏟、汽車、其他設(shè)備碎礦、磨選、過濾脫水精尾輸送過程控制邊坡、尾礦壩、排土場監(jiān)控數(shù)據(jù)采集測量勘探傳感數(shù)據(jù)庫模型庫數(shù)據(jù)倉庫…………儲量計算模型爆破仿真模型邊坡等災(zāi)變模型應(yīng)用軟件庫MCAD…………VR遙測遙感…………文檔數(shù)字礦山框架圖

9/12/20233爆破仿真模型地質(zhì)屬性推斷模型MGIS礦山計劃與決策境界優(yōu)化計開發(fā)“數(shù)字礦山”的必要性礦山面對：*復(fù)雜多變的礦床形態(tài)和地質(zhì)構(gòu)造；*作業(yè)地點多、分散在多個臺階上，距離數(shù)公里；*采礦作業(yè)地點和設(shè)備在不斷移動，多種工藝立體交叉作業(yè)；*安全條件和環(huán)境惡劣。礦山需要：*更清楚地掌握礦床形態(tài)、礦巖屬性等信息*掌握設(shè)備地點、狀態(tài)、作業(yè)進度、工程質(zhì)量等信息；*預(yù)報災(zāi)變發(fā)生可能和環(huán)境惡化的狀況；*快速反應(yīng)、快速運算、輔助決策的手段。數(shù)字礦山：*提供充分的礦床形態(tài)、礦巖屬性、地質(zhì)構(gòu)造信息；*全面監(jiān)控設(shè)備的地點、狀態(tài)、作業(yè)進度和工程質(zhì)量；*監(jiān)控災(zāi)變可能和環(huán)境污染；*快速反應(yīng)、快速運算、輔助決策的手段。建成“數(shù)字礦山”后，推動我國礦山計算機應(yīng)用，將大大提高礦山管理水平，充分發(fā)揮管理人員的作用，改善資源利用，提高精礦品位，提高生產(chǎn)能力，降低成本，改進安全狀況，為國民經(jīng)濟發(fā)展作貢獻。9/12/20234開發(fā)“數(shù)字礦山”的必要性礦山面對：*復(fù)雜多變的礦床形態(tài)和地質(zhì)建立“數(shù)字礦山”的現(xiàn)實可能性1）科學技術(shù)飛速發(fā)展，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、檢測監(jiān)控技術(shù)、包括無線通信網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS（全球定位系統(tǒng)）定位技術(shù)、RS（遙感）技術(shù)、GIS（地理信息系統(tǒng)）、VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)、優(yōu)化與人工智能方法、ERP（企業(yè)資源計劃）技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)等的現(xiàn)代發(fā)展水平，足以支持“數(shù)字礦山”的開發(fā)。2）國外礦山計算機應(yīng)用發(fā)展模式為我國建立“數(shù)字礦山”提供了良好經(jīng)驗。3）我國礦山在九十年代后期以來，在地測、采掘計劃與爆破設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)、在采場應(yīng)用自動調(diào)度技術(shù)、在選場應(yīng)用過程控制技術(shù)、GPS、無線通信的應(yīng)用等，特別是礦山已普遍在不同程度上熟悉了計算機應(yīng)用，構(gòu)成建立“數(shù)字礦山”的良好基礎(chǔ)。9/12/20235建立“數(shù)字礦山”的現(xiàn)實可能性1）科學技術(shù)飛速發(fā)展，計算機技術(shù)國外礦山計算機應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀1）CAD技術(shù)在礦山地測、采掘計劃編制和采礦設(shè)計中已普遍應(yīng)用，基于GIS的三維建模已經(jīng)實用，已有十余種功能齊全、可用于露天和地下礦山的地測、采掘計劃編制、采礦設(shè)計的商品軟件，Modular公司的Dispatch自動調(diào)度系統(tǒng)1997年已在79個露天礦山（包括德興銅礦）應(yīng)用，采場大型采礦、運輸設(shè)備已裝備作業(yè)監(jiān)測監(jiān)控和故障診斷裝置、并通過無線通信得到調(diào)度監(jiān)控，GPS-RTK技術(shù)已局部取代光學測量方法，邊坡自動監(jiān)測技術(shù)已得到實用。2）80年代先進選廠已達到管理控制全面自動化的水平，有的已更新?lián)Q代幾次，近年來，基于DCS、FCS的計算機控制系統(tǒng)已在大型選廠普遍應(yīng)用，智能控制策略進入實用，CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）在選礦自動化領(lǐng)域方興未艾，是選礦自動化的發(fā)展方向。3）從九十年代七瑞典、加拿大、芬蘭等國已研究遙控鏟運機采礦，加拿大研制了激光探測車，在坑道中掃描獲得坑道斷面的精確坐標，作為以后采礦設(shè)備進入坑道作業(yè)時自動定位的依據(jù)，美國Caterpillar公司和日本小松公司研制了無人駕駛汽車，分別在日本、加拿大、澳大利亞和美國試用成功。國外已進入研究開發(fā)遙控、自動化、無人采礦工藝的階段。9/12/20236國外礦山計算機應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀1）CAD技術(shù)在礦山地測、采掘計劃國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀從七十年代開始，在馬鞍山礦山研究院、東北大學、北京科技大學、長沙礦冶研究院、中國礦業(yè)大學、遼工大以及很多礦山共同努力下，我國礦山計算機應(yīng)用取得很大的進展：1）在金廠峪金礦、梅山、大姑山、邯邢、南芬、歪頭山、水廠、蘭朱等鐵礦、金川鎳礦、德興銅礦、伊敏河、平朔、準格爾、平莊等礦區(qū)先后應(yīng)用了開發(fā)程度不同的CAD地測、采掘計劃和采礦設(shè)計軟件。2）在南山、南芬、大石河、伊敏河、撫順西露天礦等先后開發(fā)了計算機輔助調(diào)度系統(tǒng)，在水廠鐵礦開發(fā)并成功應(yīng)用了自動調(diào)度系統(tǒng)。3）已有礦山試用GPS-RTK技術(shù)于地形測量、邊坡監(jiān)控，作了有益的嘗試。4）在選礦方面較成熟的有破碎過程的PLC邏輯連鎖控制和恒功率自動控制，磨礦過程恒定給礦、磨機負荷和分級溢流濃度控制、浮選過程的自動給藥控制、濃縮過程的濃度控制等。DCS僅有局部應(yīng)用。5）邊坡監(jiān)測已由機械量測和電測發(fā)展到無線遙控遙測、連續(xù)主動監(jiān)測，邊坡自動監(jiān)測系統(tǒng)，已有成功預(yù)測預(yù)報的實例。雖然有以上進展，但還不夠完善、還未能形成系統(tǒng)，不能取得大的效益。9/12/20237國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀從七十年代開始，在馬鞍山礦“數(shù)字露天礦的研究和開發(fā)”課題設(shè)三個系統(tǒng)

數(shù)字露天礦地測采掘（GIS）系統(tǒng)采場經(jīng)營管理系統(tǒng)安全預(yù)警生產(chǎn)實時監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)選廠開發(fā)平臺及系統(tǒng)管理9/12/20238“數(shù)字露天礦的研究和開發(fā)”課題設(shè)三個系統(tǒng)

數(shù)字露天礦地測采數(shù)字露天礦地測采掘（GIS）系統(tǒng)采場經(jīng)營管理系統(tǒng)安全預(yù)警生產(chǎn)實時監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)地質(zhì)測量采掘計劃穿爆管理采場生產(chǎn)實時監(jiān)控調(diào)度卡車鉆機其他移動設(shè)備野外設(shè)備監(jiān)控傳輸?shù)V山ERP管理安全環(huán)保管理人力資源管理銷售運輸管理材料庫存管理固定資產(chǎn)管理財務(wù)核算管理邊坡穩(wěn)定預(yù)警排土場泥石流預(yù)警尾礦壩穩(wěn)定預(yù)警過程級實時監(jiān)控調(diào)度碎礦磨選脫水過濾及精尾礦輸送廠礦級實時監(jiān)控調(diào)度選廠電鏟卸礦站排土場生產(chǎn)指標統(tǒng)計開發(fā)平臺及系統(tǒng)管理圖1數(shù)字礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

9/12/20239數(shù)字露天礦地測采掘（GIS）采場經(jīng)營管理系統(tǒng)安全預(yù)警生產(chǎn)實時地測采掘（GIS）系統(tǒng)地質(zhì)測量采掘計劃穿爆設(shè)計地質(zhì)測量子系統(tǒng)GIS全站儀測量值炮孔樣品數(shù)據(jù)鉆孔樣品數(shù)據(jù)槽探樣品數(shù)據(jù)地形圖采場現(xiàn)狀圖炮孔施工圖地質(zhì)剖面圖地質(zhì)平面圖地質(zhì)方塊模型儲量計算表調(diào)度傳輸數(shù)據(jù)財務(wù)核算傳輸長期計劃編制子系統(tǒng)年季月計劃編制子系統(tǒng)周日計劃編制子系統(tǒng)穿爆設(shè)計子系統(tǒng)目標管理數(shù)據(jù)境界圈定年級月季花周日計劃穿爆設(shè)計地質(zhì)采掘系統(tǒng)*包含地質(zhì)測量、采掘計劃、穿爆管理三個子系統(tǒng)。*均以GIS為開發(fā)平臺*均以礦區(qū)模型和礦床模型為基礎(chǔ)。*地測子系統(tǒng)的輸入：勘探樣品、測量數(shù)據(jù)、財務(wù)數(shù)據(jù)、GPS檢測數(shù)據(jù)。

設(shè)備檢測數(shù)據(jù)9/12/202310地測采掘（GIS）系統(tǒng)地質(zhì)測量采掘計劃穿爆設(shè)計地質(zhì)測量子系統(tǒng)地質(zhì)測量子系統(tǒng)

地質(zhì)測量子系統(tǒng)GIS全站儀測量值炮孔樣品數(shù)據(jù)鉆孔樣品數(shù)據(jù)槽探樣品數(shù)據(jù)地形圖采場現(xiàn)狀圖炮孔施工圖地質(zhì)剖面圖地質(zhì)平面圖儲量計算表財務(wù)核算傳輸設(shè)備檢測數(shù)據(jù)礦區(qū)地理模型礦床模型屬性數(shù)據(jù)庫9/12/202311地質(zhì)測量子系統(tǒng)地質(zhì)測量子系統(tǒng)全站儀測量值炮孔樣品數(shù)據(jù)鉆孔樣邊坡監(jiān)控排土場監(jiān)控尾礦壩監(jiān)控碎礦監(jiān)控磨選監(jiān)控過濾脫水精尾輸送其他車輛卸礦巖處電鏟車載臺鉆機車載臺卡車車載臺卡車定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息鉆孔定位信息鉆機定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息礦巖界限定位采場地形信息電鏟定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息車輛定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息工藝參數(shù)信息設(shè)備參數(shù)信息監(jiān)控畫面信息統(tǒng)計決策數(shù)據(jù)位移監(jiān)測信息水文監(jiān)測信息地壓監(jiān)測信息選廠調(diào)度室礦調(diào)度室安全信息預(yù)警設(shè)備故障信息預(yù)警選場動畫作業(yè)信息顯示采場動畫作業(yè)信息顯示信息數(shù)據(jù)庫指令指令采場地圖指令排圖場地圖指令采場地圖采選生產(chǎn)統(tǒng)計指標采場地形礦巖界線炮孔位置信息安全環(huán)境子系統(tǒng)目標管理子系統(tǒng)穿爆設(shè)計子系統(tǒng)固定資產(chǎn)子系統(tǒng)計劃子系統(tǒng)地測子系統(tǒng)圖3生產(chǎn)實時監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖采用GPS定位、檢測、監(jiān)控、故障診斷、無線通信、優(yōu)化方法、數(shù)據(jù)管理技術(shù)

安全預(yù)警選廠監(jiān)控調(diào)度采場監(jiān)控調(diào)度9/12/202312邊坡監(jiān)控排土場監(jiān)控尾礦壩監(jiān)控碎礦監(jiān)控磨選監(jiān)控過濾脫水精尾輸送采場監(jiān)控調(diào)度其他車輛卸礦巖處電鏟車載臺鉆機車載臺卡車車載臺卡車定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息鉆孔定位信息鉆機定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息礦巖界限定位采場地形信息電鏟定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息車輛定位信息作業(yè)監(jiān)測信息故障診斷信息指令指令采場地圖指令土場地圖指令采場地圖礦調(diào)度室GPS9/12/202313采場監(jiān)控調(diào)度其他車輛電鏟車載臺鉆機車載臺卡車車載臺卡車定位信選廠監(jiān)控調(diào)度碎礦實時監(jiān)控調(diào)度磨選實時監(jiān)控調(diào)度脫水過濾精尾礦輸送實時監(jiān)控調(diào)度選廠調(diào)度室礦調(diào)度室采集底層信息監(jiān)控畫面存儲9/12/202314選廠監(jiān)控調(diào)度碎礦實時監(jiān)控調(diào)度磨選實時監(jiān)控調(diào)度脫水過濾精尾礦輸經(jīng)營管理系統(tǒng)

*包含七個子系統(tǒng)。以“礦山ERP管理子系統(tǒng)”為綱。

*研究符合礦山生產(chǎn)、經(jīng)營、管理特點的ERP模型。

*重視分析系統(tǒng)中的信息流、信息共享和數(shù)據(jù)管理。

*強調(diào)方便基層用戶的系統(tǒng)訪問和信息共享。

*應(yīng)用優(yōu)化方法保證管理目標的實現(xiàn)。礦山ERP管理財務(wù)核算管理財務(wù)核算管理安全環(huán)保管理人力資源管理銷售運輸管理材料庫存管理固資設(shè)備管理經(jīng)營管理系統(tǒng)9/12/202315經(jīng)營管理系統(tǒng)

*包含七個子系統(tǒng)。以“礦山ERP管理子系統(tǒng)”為關(guān)鍵技術(shù)

*數(shù)據(jù)采集技術(shù)——除常規(guī)方法外，采用遙測遙感（GPS、RS）、監(jiān)測監(jiān)控（傳感）。*數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)