我國礦山數(shù)字系統(tǒng)的研究

朱 兢

（中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038）

進入新世紀以來，隨著高新技術的發(fā)展以及信息科技的進步，采礦業(yè)的發(fā)展也迎來了嶄新的契機。傳統(tǒng)的礦業(yè)如果不與時俱進的進行升級改造，那么必然會被時代所淘汰。數(shù)字礦山作為礦山實體與相關現(xiàn)象的統(tǒng)一與數(shù)字化體現(xiàn)，是今后礦山發(fā)展的必然途徑。就實際工作的開展而言，數(shù)字化礦業(yè)的建設首先需要實現(xiàn)信息通道的完善，而后作為相關的管理軟件也必須予以重視與升級。

1 數(shù)字礦山及其特征簡析

數(shù)字礦山簡稱“DM”，其是指在統(tǒng)一的時空框架下，對礦山整體以及其相關現(xiàn)象進行統(tǒng)一的理解與表達。作為數(shù)字礦區(qū)以及數(shù)字中國的重要組成部分，數(shù)字礦山的核心是建立在時間為參考的統(tǒng)一框架之下。以科學的手段進行組織管理與維護，同時以三維可視的表達方式展示礦山的相關信息。DM 建設的總體目標在于加強礦山的高效與安全生產，其作為一個循序漸進的過程，同時也是礦山信息化發(fā)展建設的必要選擇。其最終的發(fā)展目標與表現(xiàn)形式在于礦山高度自動化的開采，同時實現(xiàn)無人采礦以及無人礦區(qū)發(fā)展模式的確立。

2 數(shù)字礦山系統(tǒng)的主要組成

2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

顧名思義該系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)的采集更新與處理，該系統(tǒng)的主要應用技術包括“RS、GPS、取樣化驗”等。通過對不同形式空間以及屬性信息的獲取，實現(xiàn)對不同信息的預判與處理。繼而在建立數(shù)據(jù)庫的基礎上，強化對數(shù)據(jù)的進一步存儲與管理。

2.2 數(shù)據(jù)調度系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要作用在于對礦山地物對象拓撲的建立與維護，同時還兼顧空間查詢、礦山制圖等功能，在此基礎上該技術還兼顧數(shù)據(jù)訪問的控制與調度。

2.3 應用系統(tǒng)

該系統(tǒng)實際上是對于不同應用軟件的集合。通過對不同應用軟件的協(xié)調與管理為礦山生產的整體業(yè)務流程與決策環(huán)節(jié)提供科學的數(shù)據(jù)支持與分析參考。

2.4 過濾系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要作用于多源異質數(shù)據(jù)的控制與集成，通過對多源異質礦山數(shù)據(jù)的融合與集成，實現(xiàn)三維空間的建模作業(yè)。而后通過數(shù)據(jù)的處理與重組，為數(shù)據(jù)的規(guī)律挖掘提供支持。

3 數(shù)字礦山的優(yōu)化路徑探析

3.1 建立企業(yè)信息高速公路

（1）計算機網(wǎng)絡：在采礦工業(yè)中，MIS 系統(tǒng)的平臺是礦山管理者實際經(jīng)營與主體的主要載體。而隨著采礦生產技術水平的不斷提高，加強計算機網(wǎng)絡的應用，可以進一步提升生產調度以及監(jiān)控效率。

（2）高速企業(yè)網(wǎng)：高速企業(yè)網(wǎng)作為礦山企業(yè)數(shù)字化發(fā)展的核心組成，是在礦山現(xiàn)有通信網(wǎng)的基礎上進行升級與改造而成的。其一方面與因特網(wǎng)對接，同時加強寬帶通訊網(wǎng)絡的建立。最終實現(xiàn)礦山數(shù)據(jù)以及礦山數(shù)字化的提升。

3.2 加強礦山軟件的開發(fā)

（1）CAD：CAD 技術作為采礦行業(yè)應用較為廣泛的軟件，其與計算機圖形處理技術在同步發(fā)生與提升。當下CAD 技術正處于高速發(fā)展的階段，而早在上個世紀九十年代，國外便已經(jīng)發(fā)展了以三維礦床模型為基礎的礦山應用軟件。其不僅涉及到地質資料的處理同時還應用在礦床建模以及開采輔助等多個環(huán)節(jié)。就真三維集成圖形環(huán)境的實現(xiàn)訴求而言，也已經(jīng)有部分軟件能夠滿足向研究。可視化集成采礦CAD 系統(tǒng)在當下正處于研發(fā)階段，其作為可視化、集成化以及輔助設計技術為一體的綜合性軟件，在今后礦山的開采與生產中必將發(fā)揮重要的作用。

（2）虛擬礦山：數(shù)字礦山還涉及到地上以及地下三維空間的動態(tài)變化層面。其能夠對復雜的地質環(huán)境進行多角度的顯現(xiàn)。同時還能就礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境的動態(tài)情況予以有效的監(jiān)控與模擬。可以說虛擬礦山軟件的開發(fā)與應用能夠使得整個礦山系統(tǒng)愈發(fā)區(qū)域合理與高效，而這也是現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

3.3 高效數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：眾所周知，礦山開采過程中所產生的數(shù)據(jù)復雜且繁瑣，而數(shù)據(jù)的有效獲取則是現(xiàn)階段數(shù)據(jù)礦山系統(tǒng)建設最為基礎的條件。數(shù)據(jù)采集的精準與否不僅關系到數(shù)據(jù)模型的準確性，同時還影響到空間分析的有效性。當下地質勘探數(shù)據(jù)、采礦工程數(shù)據(jù)以及礦山測量數(shù)據(jù)是礦山數(shù)據(jù)獲取的主要方向，所以在數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)結構的應用過程中，應進行有效的組合與疊加。除了傳統(tǒng)的技術手段以外，激光掃描、物探技術以及數(shù)字攝影等方式均已經(jīng)成為礦山數(shù)據(jù)獲取的主要方式。

（2）數(shù)據(jù)倉庫：數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理的基礎與前提，其包含數(shù)據(jù)的分類、編碼、檢索以及更新與管理等。所以加強數(shù)據(jù)集成管理軟件的建立與升級勢在必行。為了能夠從礦山數(shù)據(jù)中高效的提取相關信息同時揭露隱藏規(guī)律，還需相關技術人員加強數(shù)據(jù)挖掘技術的升級。

數(shù)字礦山的建設必須堅持以高速企業(yè)網(wǎng)的發(fā)展為核心，通過對不同層面應用軟件的開發(fā)與應用，為數(shù)據(jù)采集與管理工作的開展提供基礎。而這所有環(huán)節(jié)的結合便是構成礦山信息化與自動化的有效途徑。作為一個相對復雜的工程，數(shù)字化礦山的建設不僅關系到礦山企業(yè)自身的發(fā)展，對于社會經(jīng)濟的影響也不容小覷。所以作為相關政府，應加強對于數(shù)字化礦山建設的重視，在條件允許的情況下，應就政策以及經(jīng)濟層面予以有效的支持。我國的礦業(yè)系統(tǒng)十分龐大，在日新月異的時代浪潮面前，需勇敢的迎接挑戰(zhàn)，同時有計劃的加強礦山的數(shù)字化建設，這對于我國礦業(yè)的今后發(fā)展而言大有裨益。