探究數(shù)字化礦山及其信息化技術(shù)應(yīng)用

王宏翔

（山西焦煤霍州煤電集團(tuán)沁安煤電有限責(zé)任公司，山西 霍州 031400）

隨著計算機(jī)技術(shù)在全球范圍內(nèi)的普及，信息化已成為社會未來發(fā)展的必然趨勢。礦山工程是我國開發(fā)資源的關(guān)鍵項目，為了推動礦山工程實現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展，必須推動其走數(shù)字化建設(shè)道路，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)節(jié)約礦山工程生產(chǎn)成本，例如，人工消耗、水耗以及能耗等，立足于工程整體，對礦產(chǎn)資源進(jìn)行特征把握，對礦山施工過程進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提高礦產(chǎn)品的質(zhì)量，促使礦山工程獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益［1－2］。

1 礦山數(shù)字化建設(shè)過程中存在的障礙性因素以及解決措施

1.1 礦山數(shù)字化建設(shè)中的障礙性因素

1.1.1 平臺建設(shè)有待完善

現(xiàn)階段，我國礦山工程在數(shù)字化建設(shè)方面僅屬于初級階段，信息基礎(chǔ)平臺有待完善，尚無法對信息進(jìn)行空間集成、實時動態(tài)以及統(tǒng)一管理。很多礦山企業(yè)在數(shù)字化建設(shè)方面存在消極情緒與疑慮，數(shù)字化建設(shè)投入較少，在很大程度上制約了礦山數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程［3］。

1.1.2 關(guān)鍵技術(shù)水平較差

礦山工程并沒有針對數(shù)字化建設(shè)構(gòu)建完善的基礎(chǔ)理論體系，導(dǎo)致數(shù)字化建設(shè)過程中存在關(guān)鍵技術(shù)缺失等問題。礦山數(shù)字化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)有3D拓?fù)浣＜胺治觥⑿畔?biāo)準(zhǔn)化與調(diào)度指揮系統(tǒng)、井下無線傳輸及多媒體通訊技術(shù)、地下快速定位及自動導(dǎo)航技術(shù)、智能采礦技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及三維可視化和地下模擬技術(shù)［4］。

1.1.3 沒有良好的通用性

不同礦山在作業(yè)過程中信息化應(yīng)用水平以及方式均存在一定差異性，數(shù)據(jù)格式不具備良好的兼容性。因此，基礎(chǔ)信息系統(tǒng)在作業(yè)過程中，很多信息數(shù)據(jù)無法被多次利用，信息系統(tǒng)平臺的內(nèi)部信息出現(xiàn)孤島化情況，對礦山數(shù)據(jù)化建設(shè)造成了極大的不良影響。

1.2 相應(yīng)的解決措施

1.2.1 建立基礎(chǔ)信息平臺

對礦山的實時動態(tài)信息以及固有信息進(jìn)行有效采集，以3DGIS技術(shù)概念為指導(dǎo)，結(jié)合編碼方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范的管理、融合、存儲以及組織，對礦山進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)示范。采取這種方式進(jìn)行改革，符合礦山企業(yè)發(fā)展需求，有利于采礦工程實現(xiàn)辦公室化，從而推動我國礦業(yè)富國建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程。

1.2.2 積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)

世界發(fā)達(dá)國家在礦山數(shù)字化建設(shè)方面的進(jìn)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于我國。因此，為了推動我國礦山數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程進(jìn)一步深入，必須積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，借鑒其經(jīng)驗成果，取其精華，推陳出新。引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)有利于對我國采礦方式進(jìn)行創(chuàng)新與發(fā)展，提高我國采礦技術(shù)水平和礦產(chǎn)品整體質(zhì)量，縮減生產(chǎn)成本，從而全面提升礦山工程的經(jīng)濟(jì)效益、市場效益以及社會效益。

1.2.3 提高通用性

要想提高礦山數(shù)字化建設(shè)的通用性，必須認(rèn)清推廣礦山數(shù)字化建設(shè)的重要意義以及必要性，加大數(shù)字化建設(shè)實施試點，并通過精細(xì)化管理的方式，對礦山數(shù)字化建設(shè)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，促使礦山內(nèi)部各個系統(tǒng)、部門之間實現(xiàn)信息資源共享。

2 信息化技術(shù)在礦山工程中的具體應(yīng)用

2.1 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)由電源、外圍設(shè)備以及計算機(jī)構(gòu)成其主站與中心站的硬件；軟件設(shè)備包括存儲介質(zhì)、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序等。該系統(tǒng)的執(zhí)行器以及傳感器主要組分有工作電源、控制器以及聲光報警器等；而該系統(tǒng)的信息傳輸裝置構(gòu)成部分為電源、接線盒、傳輸線、分站以及傳輸接口等。在實際工作過程中，該系統(tǒng)的傳感器主要任務(wù)是對被測物理量，例如，開停、風(fēng)速以及瓦斯等，進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，使其成為電信號，繼而利用傳輸電纜將電信號傳輸給分站；分站處理完電信號后，會將其傳輸給地面中心站。監(jiān)控主機(jī)在處理電信號過程中會產(chǎn)生控制信號，將控制信號傳輸給分站中的控制開關(guān)，系統(tǒng)便可以實現(xiàn)斷電處理與報警處理。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的通訊方式為RS485，以雙機(jī)熱備為主，具有良好的穩(wěn)定性能。該系統(tǒng)的測點覆蓋范圍非常廣，可以對礦山工程的各個高位地點以及場所進(jìn)行有效監(jiān)測，對工程施工過程中的各種情況做到實時監(jiān)測監(jiān)控，具有較強(qiáng)的靈敏性與可靠性。現(xiàn)階段，對于礦山工程而言，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有無可取代的重要意義，是礦山工程實現(xiàn)安全生產(chǎn)的技術(shù)保障。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

2.2 人員考勤定位系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以劃分為2個部分，即軟件部分和硬件部分。其軟件部分的體系為3層架構(gòu)，分別是數(shù)據(jù)應(yīng)用、存儲以及分析，這3個部分既互為獨(dú)立個體，又相互結(jié)合。因此，并不會因局部變化影響整個系統(tǒng)，更易于對系統(tǒng)進(jìn)行升級、安裝、使用以及發(fā)布。應(yīng)用此系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，其結(jié)構(gòu)符合我國相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)集成性，有利于實現(xiàn)信息資源共享。軟件主要應(yīng)用技術(shù)有很多，例如，NET技術(shù)、VML技術(shù)、SVG技術(shù)、Vbscript技術(shù)、Jscript技術(shù)以及XML技術(shù)等。通過特定算法可以對SVG動態(tài)生成問題、智能合班問題以及無閃爍局部刷新問題進(jìn)行有效處理。硬件部分主要由以下部分組成分別是接線盒、阻燃光纖、防爆交換機(jī)、阻燃通信電纜、阻燃電源電纜、嵌入式軟件模塊、液晶顯示屏、備用電池、信息傳輸處理板以及信息采集處理板。

人員考勤定位系統(tǒng)的主要功能，一是圖形顯示功能。施工人員通過其所顯示的圖形，可以準(zhǔn)確了解礦井巷道的分布情況。二是人員跟蹤功能。通過此項功能，可以對施工人員進(jìn)行有效定位，準(zhǔn)確了解其井下位置。除此之外，還可以確定其經(jīng)過的區(qū)域與滯留時間，有效檢驗相關(guān)作業(yè)情況，例如，瓦斯監(jiān)測作業(yè)，避免發(fā)生安全事故。三是選擇跟蹤功能。通過此功能可以對任意員工進(jìn)行跟蹤，將其在井下的所有行蹤反映給監(jiān)測人員，有利于對特殊工種進(jìn)行有效監(jiān)督。四是實施跟蹤功能。可以準(zhǔn)確掌握分站范圍內(nèi)人員的動態(tài)情況，對人員的活動狀態(tài)進(jìn)行直觀形象且實時的表述。五是位置查詢功能。可以對任意人員的井下位置進(jìn)行有效查詢，有利于管理者對施工人員進(jìn)行井下定位。六是軌跡回放功能。可以在背景圖上回放某一員工某天的動態(tài)軌跡，采用圖形與數(shù)據(jù)報表相結(jié)合的方式進(jìn)行表述。七是員工下井考勤統(tǒng)計功能。可以對員工下井作業(yè)數(shù)量、作業(yè)周期以及上下井時間進(jìn)行多角度統(tǒng)計。該系統(tǒng)具體作業(yè)情況如圖2所示。

圖2 人員考勤定位系統(tǒng)具體作業(yè)情況示意圖

3 結(jié)語

對我國礦山工程數(shù)字化建設(shè)過程中存在的障礙性因素進(jìn)行了具體分析，提出了相應(yīng)的解決措施，并深入闡述了信息化技術(shù)在數(shù)字化礦山建設(shè)中的應(yīng)用，旨在進(jìn)一步推動我國礦山數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程，確保采礦工程具有良好的安全性，提高采礦施工效率與礦產(chǎn)品質(zhì)量，縮減生產(chǎn)成本，從而促使我國礦山工程實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)我國礦業(yè)富國的建設(shè)目標(biāo)。

［1］ 王卓群，姚劍鋒，趙光旭.關(guān)于中國數(shù)字化礦山建設(shè)的思考［J］.黃金，2014（11）：5－8.

［2］ 吳立新，汪云甲，丁恩杰，等.三論數(shù)字礦山——借力物聯(lián)網(wǎng)保障礦山安全與智能采礦［J］.煤炭學(xué)報，2012（3）：357－365.

［3］ 賈珂?zhèn)ィw國清.淺析梧桐莊礦“數(shù)字化礦山”發(fā)展戰(zhàn)略——梧桐莊礦本質(zhì)安全型調(diào)度指揮管理系統(tǒng)實踐［J］.煤炭經(jīng)濟(jì)研究，2011（7）：101－104.

［4］ 尹靜，光正國.芻議信息化數(shù)字化礦山［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011（7）：136－137.