礦山生產(chǎn)管理及三維圖形智能解決方案樣本

礦山生產(chǎn)管理及三維圖形智能解決方案一、概述21世紀(jì)是全球化信息爆炸、全球化經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)、全球化知識(shí)經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)、全球化高新技術(shù)飛速發(fā)展時(shí)代，21世紀(jì)人類面臨三大問題－人口、資源、環(huán)境，其中資源和環(huán)境與礦山密切有關(guān)。采礦業(yè)是以自然資源為生產(chǎn)對(duì)象古老產(chǎn)業(yè)，絕大多數(shù)礦山公司還處在勞動(dòng)密集性階段，信息化限度很低。綜觀歷史，采礦業(yè)曾受到大大小小技術(shù)進(jìn)步巨大沖擊。如今，數(shù)字地球（DigitalEarth，DE）和數(shù)字中華人民共和國（DigitalChina，DC）鐘聲，已經(jīng)和正在驚醒一代采礦人。運(yùn)用當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、記錄學(xué)、礦山生產(chǎn)管理、礦山地質(zhì)、礦山測(cè)量、圖形學(xué)及軟件接口等多學(xué)科各種技術(shù)，對(duì)礦山開采前期、資源管理及礦山生產(chǎn)中勘探、地質(zhì)、測(cè)量、采礦、選礦、冶煉和銷售等各種環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、解決、提取、傳播、匯總和分析加工，采集基本數(shù)據(jù)通過開發(fā)圖形接口進(jìn)行圖形解決后，可以直接形成礦山地測(cè)采三維模型以及進(jìn)行各種生產(chǎn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、資源管理圖件，采用C/S+B/S體系構(gòu)造設(shè)計(jì)，應(yīng)用MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫、接口技術(shù)、框架式軟件架構(gòu)技術(shù)、多層系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念、系統(tǒng)集成技術(shù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)，開發(fā)出礦山生產(chǎn)及圖形解決綜合系統(tǒng)。系統(tǒng)與國際互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，對(duì)礦山辦公領(lǐng)域進(jìn)行了延伸，即解決了數(shù)據(jù)采集靈活、穩(wěn)定性能，又滿足了查詢、記錄、決策不限辦公場(chǎng)合規(guī)定，同步通過管理系統(tǒng)與Surpac圖形系統(tǒng)集成，在國內(nèi)礦山生產(chǎn)管理中初次實(shí)現(xiàn)了“地測(cè)采選冶數(shù)據(jù)一次性采集、實(shí)時(shí)傳播共享、三維自動(dòng)生成、生產(chǎn)圖件智能解決”礦山生產(chǎn)管理及圖件一體化管理模式。二、總體技術(shù)方案礦山生產(chǎn)管理及三維圖形解決綜合系統(tǒng)是以礦山生產(chǎn)管理為核心目的計(jì)算機(jī)輔助管理工具。它涉及礦山生產(chǎn)前期探測(cè)到生產(chǎn)中地測(cè)采及生產(chǎn)后期運(yùn)選冶，系統(tǒng)根據(jù)公司信息原理，將礦山生產(chǎn)中尋常管理工作通過生產(chǎn)管理模塊解決，并加入籌劃、記錄及智能分析模塊，同步，本系統(tǒng)將環(huán)繞礦山生產(chǎn)工作圖形解決功能加入系統(tǒng)，采用將生產(chǎn)管理模塊中采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)本系統(tǒng)圖形接口解決后直接形成礦山虛擬三維模型，并依照虛擬三維模塊智能生成生產(chǎn)中所需各種圖件方式，從而把生產(chǎn)管理人員從圖件解決中脫離出來，將工具核心放到生產(chǎn)管理分析中去，真正提高了公司生產(chǎn)管理能力與手段。系統(tǒng)在調(diào)研及分析開發(fā)中，根據(jù)采用了公司信息化原理、三層構(gòu)造最新系統(tǒng)架構(gòu)理論、面向?qū)ο箝_發(fā)原理、系統(tǒng)集成接口原理以及礦山生產(chǎn)中地測(cè)采專業(yè)技術(shù)原理。公司信息化是這兩年國內(nèi)信息化建設(shè)重點(diǎn)，公司信息化理論日趨成熟。公司信息化理論強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)編碼一致性、系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性、系統(tǒng)流程可清晰可定義性、系統(tǒng)功能可擴(kuò)充可集成性、系統(tǒng)安全性等。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中嚴(yán)格把關(guān)，在系統(tǒng)完整性、一致性、安全性、靈活性、可擴(kuò)充性、智能分析等方面滿足公司運(yùn)營(yíng)發(fā)展需要。系統(tǒng)采用B/S+C/S模式相結(jié)合三層架構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)原理進(jìn)行開發(fā)。C/S模式，是客服端與服務(wù)器模式，其技術(shù)成熟度高，但開發(fā)系統(tǒng)不適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)，特別在查詢分析決策方面有很大缺陷，并且維護(hù)成本較高，B/S模式則是瀏覽器與服務(wù)器模式，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)模式，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)不受辦公場(chǎng)合限制，對(duì)辦公場(chǎng)合分散當(dāng)代集團(tuán)公司更是適應(yīng)，但B/S在大數(shù)據(jù)量采集狀況下不適應(yīng)。本項(xiàng)目產(chǎn)品結(jié)合B/S+C/S長(zhǎng)處，采用原則三層構(gòu)造開發(fā)，即數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、體現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層采用MSSQL進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分類、匯總、記錄、分析以及各類接口等，體現(xiàn)層則實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與顧客交互功能。通過這種設(shè)計(jì)模式，使系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集性能穩(wěn)定，使用以便，系統(tǒng)查詢記錄分析決策及調(diào)用更能符合當(dāng)代公司規(guī)定。三維虛擬仿真技術(shù)（VirtualReality），是一種基于可計(jì)算信息沉浸式交互環(huán)境，九十年代初逐漸為各界所關(guān)注，在商業(yè)領(lǐng)域得到了進(jìn)一步發(fā)展。這種技術(shù)特點(diǎn)在于，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬環(huán)境，這種虛擬環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成三維數(shù)字模型，編制到計(jì)算機(jī)中去產(chǎn)生逼真“虛擬環(huán)境”，從而使得顧客在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境感覺。虛擬仿真與普通CAD系統(tǒng)所產(chǎn)生模型以及老式三維動(dòng)畫是不同樣，它不是一種靜態(tài)世界，而是一種開放、互動(dòng)環(huán)境，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境可以通過控制與監(jiān)視裝置影響或被使用者影響。SurpacVision是澳大利亞SURPAC公司開發(fā)一套三維交互式圖形軟件系統(tǒng)，具備地表測(cè)量數(shù)據(jù)解決、地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)分析和采礦設(shè)計(jì)等功能。其應(yīng)用領(lǐng)域重要涉及勘探和地質(zhì)模型、資源評(píng)估、露天和地下采礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)籌劃和開采進(jìn)度籌劃編制以及尾礦和復(fù)墾設(shè)計(jì)等。本項(xiàng)目集成SurpacVision功能，根據(jù)系統(tǒng)接口原理，將項(xiàng)目產(chǎn)品中采集到基本數(shù)據(jù)通過接口智能解決，直接在Surpac中生成基本圖件。同步，通過對(duì)Surpac二次開發(fā)功能，實(shí)當(dāng)前Surpac中自動(dòng)生成礦山生產(chǎn)所需圖件如中段平面圖、中段地質(zhì)平面圖、礦塊圖、試料圖、儲(chǔ)量計(jì)算圖、剖面圖、鉆孔柱狀圖等各種圖件。在三維建模及生產(chǎn)圖件生成上智能化，是本項(xiàng)目產(chǎn)品核心之一。依照不同功能，將系統(tǒng)劃分為十七個(gè)模塊：基本信息平臺(tái)、探礦管理系統(tǒng)、地質(zhì)管理系統(tǒng)、測(cè)量管理系統(tǒng)、儲(chǔ)量管理系統(tǒng)、籌劃管理系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、出礦管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、選礦管理系統(tǒng)、銷售管理系統(tǒng)、成本核算系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、圖形基本平臺(tái)、圖形解決系統(tǒng)、數(shù)字素描工具、綜合查詢平臺(tái)。系統(tǒng)功能圖及系統(tǒng)布置網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造圖如下：三、國內(nèi)外礦山行業(yè)信息化現(xiàn)狀礦山是以自然資源為生產(chǎn)對(duì)象古老產(chǎn)業(yè)，絕大多數(shù)礦山公司還處在勞動(dòng)密集性階段，相信化限度較低。隨著近年資源、環(huán)境逐漸注重，如何合理運(yùn)用、高效開發(fā)有限礦產(chǎn)資源成了人們關(guān)注問題。如何合同運(yùn)用不可再生有限資源進(jìn)行持續(xù)性發(fā)展已成為當(dāng)代礦山公司主題。如何合理管理公司資源儲(chǔ)量、如何合理安排生產(chǎn)、如何將有限資源與產(chǎn)供銷進(jìn)行整體規(guī)劃及協(xié)同生產(chǎn)等已成為礦山公司生產(chǎn)管理重要工作。加拿大已制定出一項(xiàng)擬在2050年實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)景規(guī)劃：即將加拿大北部邊遠(yuǎn)地區(qū)一種礦山實(shí)現(xiàn)為無人礦井，從薩得伯里通過衛(wèi)星操縱礦山所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)破碎和自動(dòng)切割采礦；芬蘭采礦工業(yè)也于1992年宣布了自己智能采礦技術(shù)方案，涉及采礦實(shí)時(shí)過程控制、資源實(shí)時(shí)管理、礦山信息網(wǎng)建設(shè)、新機(jī)械應(yīng)用和自動(dòng)控制等28個(gè)專項(xiàng)等，證明在某些較為發(fā)達(dá)國家，礦山信息化早已得到注重。隨著實(shí)時(shí)礦山測(cè)量、GPS實(shí)時(shí)導(dǎo)航與遙控、GIS管理與輔助決策和3DGM應(yīng)用，國際上某些大型露天礦山（涉及國內(nèi)平朔、霍林河礦區(qū)）已可在辦公室生成礦床模型、礦山采掘籌劃，并與采場(chǎng)設(shè)備相聯(lián)系，形成動(dòng)態(tài)管理與遙控指揮系統(tǒng)。此外，專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、自適應(yīng)模式辨認(rèn)、遺傳算法等人工智能技術(shù)、GPS技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)、射頻辨認(rèn)技術(shù)以及面向巖石力學(xué)問題全局優(yōu)化辦法、遙感技術(shù)等已在智能礦山地質(zhì)勘探調(diào)查與測(cè)量、智能礦山設(shè)計(jì)、智能礦山開采、籌劃與控制、礦山災(zāi)害遙感預(yù)報(bào)等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用。相對(duì)國外礦山公司，國內(nèi)礦山公司在信息化方面投入力度明顯薄弱。“九五”、“十五”期間，在全國大力推廣信息技術(shù)應(yīng)用大環(huán)境下，小部份礦山開始了信息化，從單方面計(jì)算機(jī)工具，到礦山MIS等。后，在“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”大環(huán)境下，礦山信息化再一次得到注重，CAD、MAPGIS、財(cái)務(wù)軟件、數(shù)字監(jiān)控等在礦山得到了基本普通使用，甚至部份礦山公司實(shí)行了ERP，尚有部份礦山公司實(shí)行了三維解決軟件。據(jù)原國家經(jīng)貿(mào)委《全國公司信息化建設(shè)現(xiàn)狀和十五規(guī)劃狀況調(diào)查報(bào)告》調(diào)查顯示，國內(nèi)礦山行業(yè)信息化具備如下幾種特點(diǎn)：煤礦信息化投入力度較大，當(dāng)前煤礦信息化重要涉及公司綜合應(yīng)用、辦公自動(dòng)化、數(shù)字監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與調(diào)度等。煤礦信息化在礦山行業(yè)信息化具備帶頭作用；非煤礦山信息化應(yīng)用重要涉及公司綜合應(yīng)用、財(cái)務(wù)軟件、人事軟件、數(shù)字監(jiān)控、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、CAD等；礦山行業(yè)信息化整體水平不高，礦山公司明顯存在重投入、輕管理，重局部、輕整體，重硬件、輕軟件問題，重項(xiàng)目建設(shè)，輕IT人才培養(yǎng)。礦山信息化在整體規(guī)劃、分步實(shí)行上沒有足夠注重，全面實(shí)現(xiàn)信息化管理公司寥寥無幾，“信息孤島”逐漸顯露，嚴(yán)重制約礦山行業(yè)信息化整體效益實(shí)現(xiàn)。礦山信息化重要途徑是與大專院校合伙，礦山專業(yè)應(yīng)用軟件也大部份來源于大專院校。大專院校研發(fā)特點(diǎn)及服務(wù)模式，難以滿足全面推動(dòng)礦山信息化需要及系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)規(guī)定。國內(nèi)礦山行業(yè)信息化，雖然近幾年有了較大發(fā)展，但較之國外先進(jìn)礦山還存在著很大差距：礦山信息化應(yīng)用規(guī)模小，公司投入、管理關(guān)注不夠；行業(yè)專用軟件研發(fā)相對(duì)滯后，研發(fā)力量薄弱；信息化單方面進(jìn)一步，全面發(fā)展少；礦山信息化原則不統(tǒng)一，公司之間難以進(jìn)行信息共享；礦山管理模式相對(duì)落后，礦山信息產(chǎn)品通用性較差；礦山專業(yè)性軟件功能單一，全面性軟件功能不專業(yè)等。本系統(tǒng)研發(fā)，是從當(dāng)前國內(nèi)信息化現(xiàn)狀出發(fā)。本系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容涉及三個(gè)方面，涉及礦山生產(chǎn)管理、三維圖形解決、礦山生產(chǎn)管理與三維圖形解決一體化。礦山生產(chǎn)管理方面，當(dāng)前國內(nèi)在煤礦方面有較有全面同類軟件，但其專業(yè)性強(qiáng)，煤礦針對(duì)性大，不適應(yīng)非煤礦山，而非煤礦山生產(chǎn)管理專業(yè)軟件較少，更多是某些地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、測(cè)量數(shù)據(jù)庫等單畢生產(chǎn)工具軟件，本系統(tǒng)生產(chǎn)管理，從礦藏勘探到地質(zhì)、測(cè)量，從資源探測(cè)到礦石采礦、提高，從礦石提高到選礦、銷售，從公司生產(chǎn)籌劃到調(diào)度、記錄，從生產(chǎn)尋常管理到生產(chǎn)成本核算，做到礦山生產(chǎn)各環(huán)節(jié)全面而專業(yè)管理，在同類產(chǎn)品中具備領(lǐng)先作用。本系統(tǒng)在生產(chǎn)管理系統(tǒng)與三維圖形解決一體化方面研究與開發(fā)，涉及從生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫自動(dòng)建立礦山井巷模型，礦山地質(zhì)模型以及智能生成中段平面圖、中段地質(zhì)平面圖、礦塊圖、試料圖、儲(chǔ)量圖、剖面圖等礦山生產(chǎn)圖件等功能，彌補(bǔ)了國內(nèi)空白。四、行業(yè)及市場(chǎng)綜述1．國內(nèi)外礦山信息市場(chǎng)走勢(shì)礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)人類賴以生存環(huán)境導(dǎo)致了極大污染和破壞。因而，如何在有限資源條件下，在生態(tài)系統(tǒng)包容能力容許條件下，探討礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)保，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展是21世紀(jì)人類面臨重大課題。如果繼續(xù)沿襲舊外延擴(kuò)張式經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，而不是轉(zhuǎn)向謀求一種變革性力量，將難以解決礦產(chǎn)資源開發(fā)中諸多矛盾。強(qiáng)化信息資源開發(fā)運(yùn)用，加強(qiáng)礦山數(shù)字技術(shù)運(yùn)用是這種巨大變革性力量主力軍。信息化建設(shè)已成為國內(nèi)一項(xiàng)重要戰(zhàn)略國策，國家“十五規(guī)劃”中明確指出：“信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展大趨勢(shì)，也是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、當(dāng)代化核心環(huán)節(jié)。要把推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化放在優(yōu)先位置?！辈⑻岢觥皥?jiān)持以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化增進(jìn)信息化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染小、人力資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮新型工業(yè)化路子”戰(zhàn)略方針。因而，充分運(yùn)用當(dāng)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到資源開發(fā)與環(huán)保和諧統(tǒng)一，是“十一五”礦業(yè)發(fā)展規(guī)劃要解決重要任務(wù)之一。礦山公司作為資源開發(fā)主體，其信息化是礦業(yè)信息化重要構(gòu)成某些之一。礦山信息化即是挖掘先進(jìn)管理理念，應(yīng)用先進(jìn)信息技術(shù)去整合礦山既有生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、設(shè)計(jì)、管理，及時(shí)地為礦業(yè)“三層決策”（戰(zhàn)術(shù)層、戰(zhàn)略層、決策層）系統(tǒng)提供精確而有效數(shù)據(jù)信息，以便對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反映，進(jìn)而提高礦業(yè)經(jīng)濟(jì)核心競(jìng)爭(zhēng)力過程。礦山信息化不但是礦山信息技術(shù)延伸，更重要是礦業(yè)管理、組織構(gòu)造、業(yè)務(wù)流程變革和延伸[1-7]。近年來，隨著國內(nèi)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)繁華以及信息技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)礦山公司對(duì)信息化軟件產(chǎn)品需求大量增長(zhǎng)。上世紀(jì)90年代，由于國內(nèi)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)不景氣，礦山公司、高等學(xué)校及研究院所在相稱長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，對(duì)礦業(yè)軟件產(chǎn)品研發(fā)速度緩慢，除了經(jīng)濟(jì)因素外，其中重要因素是礦山行業(yè)難以留住高水平軟件開發(fā)和管理人員。面對(duì)新世紀(jì)迅速繁華礦業(yè)經(jīng)濟(jì)和迅速發(fā)展采礦工業(yè)，當(dāng)前國內(nèi)礦山信息化發(fā)展存在二大矛盾：一是礦山信息化產(chǎn)品需求空前增長(zhǎng)與國內(nèi)礦山軟件產(chǎn)品研發(fā)能力相對(duì)滯后供需矛盾；另一方面是礦山公司領(lǐng)導(dǎo)對(duì)“數(shù)字礦山”高盼望值與礦山IT人才流失嚴(yán)重，IT技術(shù)力量嚴(yán)重局限性，操作維護(hù)培訓(xùn)跟不上，難以保證系統(tǒng)良好實(shí)行和運(yùn)營(yíng)矛盾。與此同步，面對(duì)中華人民共和國巨大礦業(yè)軟件市場(chǎng)，國外礦業(yè)軟件商將重要力量轉(zhuǎn)向中華人民共和國，在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下，國內(nèi)相繼浮現(xiàn)大量國外礦業(yè)軟件代理商（如Surpac、Micromine、Datamine、MineSight等），她們運(yùn)用自己在國內(nèi)客戶關(guān)系與國外軟件廠家密切合伙，使得當(dāng)前國內(nèi)礦業(yè)軟件市場(chǎng)正在迅速被外商占領(lǐng)，這種發(fā)展趨勢(shì)必要引起國內(nèi)政府和礦山公司決策層高度注重。2．系統(tǒng)市場(chǎng)價(jià)值本系統(tǒng)旨在滿足礦山行業(yè)生產(chǎn)管理全面信息化需求，當(dāng)前礦山生產(chǎn)管理中存在重要問題：1）礦山公司生產(chǎn)場(chǎng)合松散，生產(chǎn)信息難以及時(shí)收集，無法及時(shí)決策管理；2）礦山生產(chǎn)信息種類繁多，數(shù)據(jù)量龐大，手工無法進(jìn)行歸檔與記錄，在手工時(shí)代只能對(duì)重要信息進(jìn)行臺(tái)賬，通過臺(tái)賬查詢，而無法對(duì)真正生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；3）礦山生產(chǎn)專業(yè)計(jì)算復(fù)雜，地質(zhì)、測(cè)量、儲(chǔ)量、選礦等各專業(yè)均需進(jìn)行繁重?cái)?shù)據(jù)運(yùn)算；4）礦山生產(chǎn)信息量多，大，及時(shí)性差，生產(chǎn)記錄、成本記錄、籌劃跟蹤在老式管理模式下只能是滯后管理，對(duì)生產(chǎn)管理是一種制約；5）生產(chǎn)信息記錄入口多，各單位、各工種均需自行進(jìn)行記錄與互相引用，由于口徑不一致與數(shù)據(jù)源引用不一致，記錄成果相差較大；6）生產(chǎn)人員繪圖工作量繁重，繪圖過程復(fù)雜，生產(chǎn)管理人員人少活多，承擔(dān)較重；7）礦山生產(chǎn)對(duì)象是地下資源，無法對(duì)待采對(duì)象有