數(shù)字礦山的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀

陳拓其

（榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 榆林 719000）

自1998年，美國副總統(tǒng)戈?duì)柺状翁岢觥皵?shù)字地球”的概念后，在1999年召開的首屆國際數(shù)字地球大會上提出了“數(shù)字礦山”的概念。隨著科技的進(jìn)步、礦產(chǎn)資源消費(fèi)的急劇增長和勘探開采難度的日益增大，利用“數(shù)字礦山”促使礦業(yè)行業(yè)逐步走向智能化與自動化是礦業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向。

1 礦山數(shù)字化系統(tǒng)構(gòu)架

數(shù)字礦山建設(shè)的目的，是以信息的無縫鏈接來融合礦山生產(chǎn)過程中的各個(gè)生產(chǎn)單元，無論是組成、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各個(gè)方面，數(shù)字礦山都是一個(gè)非常龐大的信息系統(tǒng)。它采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、組件技術(shù)及GIS技術(shù)等，建設(shè)礦山統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)采集、存儲、輸出、查詢與分析平臺，構(gòu)建服務(wù)于生產(chǎn)技術(shù)人員的地測、通風(fēng)、安全、生產(chǎn)技術(shù)、調(diào)度、機(jī)電、運(yùn)輸、設(shè)備及辦公自動化等專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)平臺。

（1）數(shù)字礦山的基本結(jié)構(gòu)。數(shù)字礦山以3S技術(shù)為基礎(chǔ)，通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)接入測繪系統(tǒng)、地質(zhì)勘探單元，融合遙感航拍等數(shù)據(jù)，建立豐富詳盡的基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并對這些基礎(chǔ)信息通過三維地學(xué)建模系統(tǒng)進(jìn)行處理和可視化表達(dá)，進(jìn)一步分析、提取相關(guān)背景知識，為采礦設(shè)計(jì)與決策支持系統(tǒng)提供依據(jù)。通過決策與支持系統(tǒng)的進(jìn)一步知識升華，將直接能夠提供給采礦指揮系統(tǒng)參考信息，來生成生產(chǎn)的指導(dǎo)計(jì)劃。

（2）數(shù)字礦山的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次。從數(shù)字礦山的技術(shù)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以將復(fù)雜的數(shù)字礦山系統(tǒng)分為了7個(gè)層次，每個(gè)層包含了對應(yīng)的應(yīng)用功能，各個(gè)層次和功能之間相對獨(dú)立又能保持良好的相關(guān)性，很好地處理了內(nèi)聚與耦合的辯證要求。

（3）數(shù)字礦山的系統(tǒng)組成。按照功能劃分，數(shù)字礦山包括六大類系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)獲取與管理系統(tǒng)、數(shù)字開采系統(tǒng)、礦區(qū)地理信息系統(tǒng)、選礦數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)分別定義了具體的功能要求。其中，數(shù)字開采系統(tǒng)是核心系統(tǒng)，也是效率和效益的主要?jiǎng)?chuàng)造者。數(shù)字開采系統(tǒng)完成與開采各工序直接相關(guān)的所有工作，它有礦床模型系統(tǒng)、地質(zhì)模型系統(tǒng)、優(yōu)化與模擬系統(tǒng)、輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成。國際上有名的礦山專業(yè)軟件公司，都把開發(fā)重點(diǎn)放在數(shù)字開采系統(tǒng)上。

2 礦山數(shù)字化現(xiàn)狀及存在的問題

（1）我國礦山數(shù)字化現(xiàn)狀。長期以來，我國的礦山一直處于勞動密集型的機(jī)械化初級水平，管理粗放，技術(shù)和裝備水平落后，決策、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等許多環(huán)節(jié)中都是依賴于經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)性程度不高。主要表現(xiàn)為：礦山地質(zhì)、測量、采礦技術(shù)工作手段落后，設(shè)計(jì)編制人為因素較大，施工、生產(chǎn)過程自動化控制程度低，作業(yè)安全保障程度低，生產(chǎn)可視化程度低、通信手段落后，生產(chǎn)設(shè)備落后、工人缺乏安全生產(chǎn)與合理操作培訓(xùn)，管理理念陳舊，系統(tǒng)不健全，信息傳遞速度慢等。這些問題，主要是由于礦山的管理水平較低，管理創(chuàng)新能力不足，經(jīng)營觀念陳舊、管理基礎(chǔ)薄弱、管理手段和方式落后，導(dǎo)致先進(jìn)技術(shù)、系統(tǒng)和手段上的引進(jìn)、建設(shè)力度不夠。由此造成了生產(chǎn)科學(xué)性不高、安全程度低、開采合理性不夠、生產(chǎn)效率低、上傳下達(dá)滯后、缺乏有效的安全預(yù)警手段和機(jī)制等問題。為保障礦山生產(chǎn)的安全、合理、高效，加強(qiáng)礦山的數(shù)字化建設(shè)就顯得尤為重要。

（2）礦山數(shù)字化存在的問題。在我國，數(shù)字礦山的研究已掀起一股熱潮，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，我國數(shù)字礦山也已經(jīng)開始從理論分析階段逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用。數(shù)字礦山技術(shù)復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，是一個(gè)涉及領(lǐng)域很廣的新興學(xué)科，數(shù)字礦山的建設(shè)也是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程。雖然我國數(shù)字礦山技術(shù)研究取得了一定的成績，但是礦山數(shù)字化總體水平還很低，在礦山數(shù)字化進(jìn)程上還是存在著不少問題，與國際先進(jìn)水平有很大差距。

3 結(jié)語

數(shù)字礦山的建設(shè)是一項(xiàng)長期、復(fù)雜而具有挑戰(zhàn)性的工作，數(shù)字礦山的建設(shè)是以計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)為手段，涵蓋地質(zhì)、測量、采礦、選礦、管理等領(lǐng)域，以現(xiàn)代空間理論、數(shù)字建模、三維可視化及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等高新科技為基礎(chǔ)，把礦山的所有空間和有用屬性數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化存儲、傳輸、表達(dá)和深加工，滿足礦山綜合數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、管理及決策中，實(shí)現(xiàn)礦山資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化的目標(biāo)。

［1］孫豁然，徐帥.論數(shù)字礦山［J］.金屬礦山，2007，（2）：1-5.

［2］朱超，吳仲雄，張?jiān)妴?數(shù)字礦山的研究方向和發(fā)展趨勢［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2010，（2）：25-27.

［3］孟耀偉，田勝利，王山東.數(shù)字礦山框架及演進(jìn)過程研究［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2009，（6）.

［4］王青，吳惠城，牛京考.數(shù)字礦山的功能內(nèi)涵及系統(tǒng)構(gòu)成［J］.中國礦業(yè)，2004，（1）.