數字化礦山建設方法研究

周凱麗 朱彤

摘要：國內許多煤礦集團都在努力實現數字礦山的建設，但是大多數集團之下的煤礦都是相互獨立的，導致煤礦之間由于硬件平臺的不同，無法實現煤礦之間的信息共享以及數據分析，煤礦監測系統的重復開發現象較為嚴重。本文分析了數字化礦山建設的特點，給出整體設計方案，有效的克服了現有建設方案的缺點。

關鍵詞：煤礦;數字化礦山;建設方法

一、緒論

中國工程院院士于潤滄談數字礦山的三個層次時曾說過：“數字礦山，第一個層次是礦山信息共享;第二個層次是將礦山虛擬化，以數字的形式表現出來;第三個層次是達到煤礦開采的智能化。”發達采礦國家對礦山信息化建設已做出了相當大的努力，許多國家已經取得了良好的成果。加拿大在20世紀80年代末就期望實現遠程遙控來完成整個礦區的采礦工作。已研制出樣機系統，并已在INCO公司的幾個地下鎳礦中進行測試使用，較好的實現通過地面遙控對地下礦石開采進行控制的目的。另外，芬蘭的礦業集團也于上個世紀90年代初宣布了該國的智能采礦技術方案。

二、我國數字化礦山發展現狀

我國大部分礦山僅僅處于初級、或者第二個層次，未來的道路還很遙遠。煤礦信息化建設的典范是兗州礦務集團，它建立了我國第一個集團級別的內部地域性網絡信息系統，集團內部人員可以根據自身的權限查詢集團內部所轄礦區任意礦井的生產情況，包括皮帶傳送，井下通風，給排水等煤礦開采信息，并能夠根據反饋的信息進行運算分析，提供分析報告，極大的提高了集團內部礦業生產的安全性與可靠性。

除此之外，山東臨沂礦務集團所轄的土樓煤礦也走在國內礦山數字化進程的前列，該集團通過將近20年的努力，將土樓煤礦內部的所有生產與管理流程全部以信息化進行展示，無論是煤礦采集的自動化、地理信息的全景化展示、設備的管理，還是企業內部各類信息管理、生產調度等等與企業經營相關的信息，都能夠通過企業內部網進行查詢，可以說達到了很高的自動化生產水平。還有國內的平頂山煤礦集團天安十一礦、淮北礦業集團青東煤礦等都在進行真正意義上的數字礦山建設。

三、現有系統存在的問題

國內許多煤礦集團都在努力實現數字礦山的建設，但是大多數集團之下的煤礦都是相互獨立的，導致煤礦之間由于硬件平臺的不同，無法實現煤礦之間的信息共享以及數據分析，煤礦監測系統的重復開發現象較為嚴重。

煤礦集團之下的單個煤礦在生產時，有些確實使用安全監測與監控系統進行生產，但對整個煤礦單位，甚至在某一具體生產單位，不同類型的監測系統就有十幾個，甚至幾十個之多，而且每一個生產單位基本上都是封閉的，它們之間沒有信息交流，更不用說能夠形成統一的集成界面。在煤礦生產監控網絡和企業內部網絡數據的共享和利用率方面仍存在很多問題，企業迫切希望能夠在一個整合的集成平臺中綜合瀏覽和利用這些數據。

四、數字化礦山整體設計方案

本系統利用web技術設計，Web服務也可以看作是一個向外界提供服務功能的應用程序，它的特點是自包含、自描述、模塊化，可以通過網絡描述、發布以及調用。Web服務模塊化組件的特點是分布式與網絡化，在執行與其他兼容組件互操作和傳輸數據時遵循特定的技術規范，在傳輸數據時，采用標準的互聯網傳輸協議，如 HTTP和XML，它定義了一套規定應用程序在Web上進行互操作的標準，使得用戶可以通過各種語言在不同的開發平臺上編寫Web服務。它的特征如下：

（一）較高封裝性

Web服務是通過提供服務接口來完成服務功能的，是一種部署在互聯網上的對象，它具有較高的封裝性，用戶只能了解服務的內容與功能，而不能查看功能實現的具體后臺代碼，這樣既增加了服務的保密性，又方便了用戶使用。同時，Web服務使用的標準與傳輸協議具有高度的開放性，用戶都能夠在開發應用程序時使用這些規范。

（二）高透明、高集成性

對某一個Web服務而言，當它的內部實現方式發生改變時，只要它對外提供的服務功能未發生變化，用戶在調用服務時不會和以往有任何區別，可以認為這種情況下Web服務內部的任何變化對用戶都是透明的。由于Web服務對不同開發平臺所采取的標準與傳輸協議都是相同的，應用程序可以通過這些標準進行相互訪問與調用，這就為軟件的集成服務功能提供了良好的實現環境。

同時.NET框架為開發者提供了性能優越的ADO.NET數據庫訪問技術、ASP.NET網絡應用功能開發技術和Windows窗體開發組件。另外，.NET還提供了諸如VB，C++，C#，Java等多種編程語言的開發環境和豐富的開發組件，降低開發應用程序的難度。.NET框架的特征包括：服務代替軟件;共用XML語言;多設備、多平臺的融合;友好的人機交互界面等。

提供Web服務的應用程序采用n層結構，通常的應用程序都采用三層結構：用戶端瀏覽器、Web服務器與數據庫服務器。本系統結構如圖1所示。

在B/S模式中，煤礦管理者能夠通過對Web服務器進行設置來開啟或關閉內/外網訪問的功能。從使用的方便性考慮，與C/S模式相比，使用B/S模式構建的系統更容易被煤礦企業所接受，企業用戶不需要針對客戶端的安裝與維護進行專業的培訓，只要能夠使用普通的IE瀏覽器即可。而對企業本身而言，管理員能夠通過后臺的控制界面設計、維護與修改系統的相關信息，為系統設定各種參數，但企業的決策者卻不需要了解詳細的情況，他們需要更系統、更直觀的方式來了解企業內部的各類統計信息，而且在B/S模式下，即使身處不同地域，都可以通過Internet訪問本系統，這樣更方便了決策者遠程查詢企業資訊，更符合企業的需求。在B/S模式中，數據和界面處理的功能都歸于Web服務器端，管理者通過修改后臺服務器的系統運行參數就能夠更改系統的應用服務功能，并不需要對用戶端進行維護與修改，這樣可以大大減少系統維護與升級的成本，增加企業的經濟效益。

五、結語

本系統存儲的是煤礦企業日常生產的各類信息，Web服務器作為提供服務的關鍵環節，管理和控制著網站的服務與組件的功能，它將以往某些負責解釋并運行的應用程序從用戶端收回，重新部署到Web服務器端，這樣做的好處就是能進一步的“瘦化”客戶端，將所有復雜的邏輯處理和服務提供程序都搭建到服務器上。Web服務器在提供服務時通常會使用COM組件，COM組件可以透明化的處理用戶請求，完成與數據庫服務器的數據傳輸，它通常以DLL或EXE文件格式存放在Web服務器中，系統可以通過多種方式對其進行調用。Web服務器最重要的特性就是無論在何時都可以處理多數用戶的請求。

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