淺談基建期數(shù)字礦山建設(shè)

（河北鋼鐵集團(tuán)沙河中關(guān)鐵礦有限公司，河北 邢臺(tái) 054100）

淺談基建期數(shù)字礦山建設(shè)

張素娜 連歡超

（河北鋼鐵集團(tuán)沙河中關(guān)鐵礦有限公司，河北 邢臺(tái) 054100）

數(shù)字礦山已成為我國(guó)采礦企業(yè)追求的目標(biāo)。本文介紹了數(shù)字礦山的定義和建設(shè)意義，簡(jiǎn)要描述了數(shù)字礦山建設(shè)的主要內(nèi)容，簡(jiǎn)述了基建礦山數(shù)字礦山建設(shè)的優(yōu)勢(shì)。

數(shù)字礦山

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的21世紀(jì)，礦山信息化的建設(shè)也在不斷加速，為實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過(guò)程的可視、可控、可調(diào)和高效率、高安全，數(shù)字礦山應(yīng)運(yùn)而生。

1 數(shù)字礦山概述

1.1 數(shù)字礦山定義

數(shù)字礦山是對(duì)真實(shí)礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)與數(shù)字化再現(xiàn)，是一個(gè)“硅質(zhì)礦山”，是數(shù)字礦區(qū)和數(shù)字中國(guó)的一個(gè)重要組成部分。數(shù)字礦山的核心是在統(tǒng)一的時(shí)間坐標(biāo)和空間框架下，科學(xué)合理地組織各類(lèi)礦山信息，將海量異質(zhì)的礦山信息資源進(jìn)行全面、高效和有序的管理和整合。數(shù)字礦山的任務(wù)是在礦業(yè)信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代空間分析、數(shù)據(jù)采礦、知識(shí)挖掘、虛擬現(xiàn)實(shí)、可視化、網(wǎng)絡(luò)、多媒體和科學(xué)計(jì)算技術(shù)，為礦產(chǎn)資源評(píng)估、礦山規(guī)劃、開(kāi)拓設(shè)計(jì)、生產(chǎn)安全和決策管理進(jìn)行模擬、仿真和過(guò)程分析提供新的技術(shù)平臺(tái)和強(qiáng)大工具。

1.2 數(shù)字礦山建設(shè)意義

數(shù)字礦山的建成將解決礦山建設(shè)施工中組織管理難度大的問(wèn)題。隨著建設(shè)工程的進(jìn)行，礦山采礦、選礦、機(jī)電、采暖、通訊、地面土建、管道輸送等工程將全面展開(kāi)。從井下到地面，從地面到高空，將出現(xiàn)多水平立體交叉作業(yè)和多工種多工序平行交叉作業(yè)，加上地質(zhì)條件復(fù)雜，施工中難以預(yù)測(cè)的不利因素隨時(shí)可能出現(xiàn)等，組織管理的難度非常巨大。數(shù)字礦山可將礦山建設(shè)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)與管理的各個(gè)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)要素實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化和科學(xué)化管理，使礦山企業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)呈現(xiàn)安全、高效、低耗的局面。

2 數(shù)字礦山建設(shè)的主要內(nèi)容

數(shù)字礦山系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的、開(kāi)放的巨大系統(tǒng)，各個(gè)部分之間相互影響、相互制約。礦山系統(tǒng)主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

（1）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過(guò)覆蓋礦山井上井下的高速網(wǎng)絡(luò)將以及礦山傳感網(wǎng)將礦山環(huán)境、設(shè)備及人員實(shí)時(shí)聯(lián)接起來(lái)，并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析、決策、控制、發(fā)布和查詢，不僅保證信息的互聯(lián)互通，更保證了信息的可靠性、安全性和及時(shí)性。

（2）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字礦山”的根基。主要用于實(shí)時(shí)采集和更新礦井建設(shè)期和生產(chǎn)期的地理信息、進(jìn)尺、水文、人員位置、設(shè)備狀態(tài)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)數(shù)字建模實(shí)現(xiàn)整個(gè)建設(shè)過(guò)程的可視化。

（3）四維地理信息系統(tǒng)與可視化集成平臺(tái)。以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為基礎(chǔ)，基于統(tǒng)一的空間和時(shí)間四維坐標(biāo)將礦山中所有信息可視化并配置完整的屬性信息，建成完整的四維時(shí)態(tài)地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地上地下所有對(duì)象的透明管理和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)仿真。實(shí)現(xiàn)礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)對(duì)比，實(shí)現(xiàn)礦山機(jī)械、總圖運(yùn)輸、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)的模擬運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程的控制與調(diào)度等，還可以對(duì)礦工進(jìn)行虛擬的井下條件培訓(xùn)，提高他們的安全意識(shí)和工作效率。

（4）礦山安全生產(chǎn)監(jiān)控與預(yù)警、救援系統(tǒng)。按照國(guó)家對(duì)礦山企業(yè)安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)的建設(shè)要求，必須建立礦山監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)、礦井供水施救系統(tǒng)和礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng) 。建成后可以實(shí)現(xiàn)礦山的井上和井下的語(yǔ)音通訊、人員、設(shè)備跟蹤定位、井下關(guān)鍵設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、井下關(guān)鍵位置的圖像視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以及各種環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控等。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一生產(chǎn)指揮調(diào)度。

（5）礦山ERP系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)真正的“數(shù)字礦山”，建立一套完整的、符合采礦行業(yè)的礦山資源優(yōu)化（ERP）系統(tǒng)是很有必要的。礦山資源優(yōu)化（ERP）系統(tǒng)主要包括人力資源系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)（包括項(xiàng)目前期、進(jìn)度管理、投資成本、招標(biāo)管理、文檔管理、系統(tǒng)管理等）和辦公OA系統(tǒng)等。

3 基建期數(shù)字礦山建設(shè)優(yōu)勢(shì)

數(shù)字礦山的建設(shè)是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。作為基建礦山，存在很多建設(shè)優(yōu)勢(shì)：

（1）國(guó)內(nèi)外已有不少成功案例可以借鑒。盡管各個(gè)礦山的地質(zhì)環(huán)境、采選設(shè)計(jì)不同，但是服務(wù)于數(shù)字礦山建設(shè)的技術(shù)、軟件、平臺(tái)是統(tǒng)一的，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、無(wú)線通訊技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生產(chǎn)管理與控制系統(tǒng)等都已比較成熟，基建礦山可以借鑒成型礦山的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，少走彎路，實(shí)現(xiàn)建設(shè)優(yōu)化。

（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)循序漸進(jìn)錄入。作為數(shù)字礦山根基的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入工作量是相當(dāng)繁重的，而基建礦山數(shù)據(jù)從零開(kāi)始，基建數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)錄入，大大減少了錄入工作量，保證了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

（3）基建期數(shù)字礦山的建成為日后安全高效開(kāi)采作業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。礦山實(shí)體與基建期數(shù)字礦山將同步建成，決策者可以根據(jù)已有數(shù)字礦山迅速準(zhǔn)確地掌握動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)中的一切信息，以做出有利于生產(chǎn)要素組合優(yōu)化的決策，使企業(yè)資源合理配置，從而使企業(yè)能夠適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，求得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)字礦山的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，從科學(xué)概念到具體實(shí)施的關(guān)鍵在于人，我們要轉(zhuǎn)變觀念，充分利用現(xiàn)有技術(shù)，提高礦山各項(xiàng)管理水平。礦產(chǎn)資源正面臨資源短缺、供應(yīng)乏力的嚴(yán)峻形勢(shì)，數(shù)字礦山的建成將實(shí)現(xiàn)礦區(qū)資源的高效、安全、綠色開(kāi)發(fā)開(kāi)采，以確保中國(guó)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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