阮俊紅，冒立朝

(金川集團(tuán)有限公司鎳鈷研究設(shè)計(jì)院，甘肅金昌 737100)

某鎳礦礦山技術(shù)信息體系的研究與實(shí)踐

阮俊紅，冒立朝

(金川集團(tuán)有限公司鎳鈷研究設(shè)計(jì)院，甘肅金昌 737100)

為了保障礦山的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)礦山技術(shù)信息進(jìn)行科學(xué)、有效的組織管理，實(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)化共享。某鎳礦針對(duì)礦山技術(shù)信息的特點(diǎn)，結(jié)合數(shù)字礦山建設(shè)目標(biāo)，建立了礦山技術(shù)信息體系。該體系經(jīng)過幾年的運(yùn)行，使礦山日常技術(shù)工作的模式和方法均發(fā)生了變化，礦山技術(shù)人員的工作效率、工作質(zhì)量也得到提高。

技術(shù)信息體系;數(shù)字化;Surpac軟件;信息安全;可持續(xù)發(fā)展;網(wǎng)絡(luò)化

1 引言

某鎳礦經(jīng)過50年的發(fā)展，積累海量級(jí)的不同類別的數(shù)據(jù)與圖紙，不僅有井下、巷道工程數(shù)據(jù)，地下的多層地質(zhì)數(shù)據(jù)，還有地表工業(yè)場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)、地表巖移數(shù)據(jù)。各種靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及大量的礦圖、臺(tái)帳等數(shù)據(jù)與圖表。因此，如何能夠科學(xué)地管理和分析現(xiàn)有海量數(shù)據(jù)，如何從有著復(fù)雜邏輯關(guān)系的礦山專業(yè)數(shù)據(jù)中提煉出礦山生產(chǎn)建設(shè)的相關(guān)信息［1］，對(duì)各種信息進(jìn)行綜合分析、處理，滿足不同層次的信息需求，已成為礦山快速發(fā)展要解決的主要問題。

2 礦山技術(shù)信息體系

建立礦山技術(shù)信息體系的目標(biāo)，是合理地組織地質(zhì)、測(cè)量、采礦信息的編錄、處理、存儲(chǔ)和輸出。以最少冗余的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為礦山生產(chǎn)的技術(shù)管理提供最完備的信息支持［2］。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，根據(jù)信息流程和信息組成，參照某鎳礦統(tǒng)一的《科技檔案分類編號(hào)試行辦法》，建立起多維、分層次、便于技術(shù)信息共享和交流的集成的開放式體系結(jié)構(gòu)(如圖1)。

圖1 某鎳礦礦山技術(shù)信息體系

該鎳礦技術(shù)信息體系主要包含四個(gè)子系統(tǒng):礦山測(cè)量子系統(tǒng)、礦山地質(zhì)子系統(tǒng)、采礦子系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范子系統(tǒng)。

2.1 礦山測(cè)量子系統(tǒng)

圖2 測(cè)量子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

礦山測(cè)量子系統(tǒng)包含:數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化輸入管理;實(shí)測(cè)圖繪制;三維實(shí)體井巷工程模型的建立。礦山測(cè)量方面要求強(qiáng)制推行全站儀的使用，將所有井下在建井巷工程(開拓、采準(zhǔn)、坑探工程)和盤區(qū)進(jìn)路的實(shí)測(cè)驗(yàn)收數(shù)據(jù)用全站儀自動(dòng)采集，數(shù)據(jù)導(dǎo)入到surpac礦業(yè)軟件平臺(tái)下，計(jì)算機(jī)自動(dòng)展點(diǎn)，生成礦山井巷工程實(shí)體模型和盤區(qū)回采進(jìn)路實(shí)體模型，在輸出工程量和采礦量的同時(shí)，生成完整的礦山井下巷道和采空區(qū)模型。對(duì)所有的地表及井下測(cè)量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)用surpac軟件中數(shù)據(jù)庫的功能予以存儲(chǔ)管理，并根據(jù)情況的改變及時(shí)更新。其信息流程如圖2所示:

該系統(tǒng)使用前后的部分工作對(duì)比如表1所示:

2.2 礦山地質(zhì)子系統(tǒng)

礦山地質(zhì)子系統(tǒng)，首先將地質(zhì)勘探的鉆孔數(shù)據(jù)導(dǎo)入礦業(yè)軟件平臺(tái)通過地質(zhì)解譯生成勘探線剖面圖，用勘探線剖面地質(zhì)界線生成礦體模型(描述礦體形態(tài));在已建成的的礦體模型的基礎(chǔ)上通過surpac軟件依據(jù)采樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行樣品組合、塊體模型賦值，進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)并估算資源量(描述礦體質(zhì)量)。礦山地質(zhì)子系統(tǒng)的信息流程如圖3所示。

2.3 采礦子系統(tǒng)

在礦山地質(zhì)子系統(tǒng)及礦山測(cè)量子系統(tǒng)形成的礦體模型和工程模型的基礎(chǔ)上根據(jù)采礦設(shè)計(jì)工作的需求切平、剖面圖和相關(guān)的工程實(shí)測(cè)圖，快速高效地開展采礦設(shè)計(jì)工作;在surpac軟件平臺(tái)上快速進(jìn)行基建進(jìn)度計(jì)劃和生產(chǎn)計(jì)劃的編制并進(jìn)行進(jìn)行礦山系統(tǒng)優(yōu)化和總體規(guī)劃。

圖3 礦山地質(zhì)子系統(tǒng)的信息流程

2.4 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范子系統(tǒng)

為了配合礦技術(shù)信息體系各項(xiàng)工作的開展，僅有專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段開展技術(shù)工作的需求，在技術(shù)信息體系中加入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范這一子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)除了各專業(yè)方面的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范以外還專門制定了surpac軟件應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(地質(zhì)專業(yè)、測(cè)量專業(yè)、采礦專業(yè))。

3 技術(shù)信息體系的特點(diǎn)

3.1 技術(shù)信息數(shù)字化

為了使礦山整個(gè)流程的各種信息能有效地獲取、識(shí)別、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、再生，便于勘探、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工作充分有效地利用這些礦床信息資料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)［3］，就必須將礦山信息轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別、傳輸、運(yùn)算的數(shù)據(jù)流，完成這個(gè)工作靠的就是信息的數(shù)字化技術(shù)。

3.1.1 數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)

首先對(duì)于紙質(zhì)信息利用數(shù)字化掃描儀進(jìn)行掃描，然后在cad平臺(tái)進(jìn)行矢量化，對(duì)于無法掃描的板圖利用數(shù)字化儀進(jìn)行數(shù)字化處理，制作電子圖紙，將館藏的紙質(zhì)礦山技術(shù)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化平面技術(shù)信息。然后，借助三維可視化礦山工程軟件SURPAC軟件為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)礦山技術(shù)信息的三維數(shù)字化，使得基礎(chǔ)技術(shù)信息從數(shù)據(jù)錄入到圖形生成實(shí)現(xiàn)了在同一平臺(tái)上的一體化管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)圖件，如鉆孔柱狀圖、素描圖等的計(jì)算機(jī)自動(dòng)或半自動(dòng)生成和計(jì)算機(jī)統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，從而使礦山信息管理更加規(guī)范，工作效率得到進(jìn)一步提高。

3.1.2 礦山技術(shù)信息的數(shù)字化成果

圖4 地表、礦體、地質(zhì)構(gòu)造及工程模型

目前主要以地質(zhì)勘探報(bào)告的鉆孔編錄數(shù)據(jù)和信息參數(shù)建立了礦山四個(gè)礦區(qū)的地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫、礦體模型和品位模型;測(cè)量數(shù)據(jù)庫和地表模型;主要斷層構(gòu)造模型，以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、初步設(shè)計(jì)和施工圖為基礎(chǔ)，建立了各礦山中(分)段工程、充填系統(tǒng)、排水排泥系統(tǒng)、開拓系統(tǒng)、礦石運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)的巷道模型(如圖4)。根據(jù)盤區(qū)進(jìn)路實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立了各采空區(qū)模型(如圖5);以地表地形測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了礦區(qū)地表模型、地表公路模型及地表主要建筑的實(shí)體模型(如圖6)。

3.2 技術(shù)信息體系網(wǎng)絡(luò)化

礦山的技術(shù)信息是主要是為地質(zhì)、測(cè)量、采礦技術(shù)人員服務(wù)的，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)的不斷更新來滿足日常技術(shù)工作的需要，但是其它部門在進(jìn)行資源管理、資源統(tǒng)籌規(guī)劃時(shí)也有礦山技術(shù)信息的需求，同時(shí)礦山還需要從上級(jí)主管部門、設(shè)計(jì)研究單位、外界相關(guān)部門交換或獲取信息，這些情況都迫切的要實(shí)現(xiàn)技術(shù)信息在礦山內(nèi)外部共享［4］。礦山信息網(wǎng)絡(luò)化是實(shí)現(xiàn)礦山內(nèi)外部信息共享的基礎(chǔ)。該鎳礦在技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)化方面使用的是局域網(wǎng)應(yīng)用模式，技術(shù)信息的發(fā)布采用的是Web信息系統(tǒng)。

3.2.1 局域網(wǎng)應(yīng)用模式

這種模式的特點(diǎn)是應(yīng)用系統(tǒng)建立在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)上，優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來比較方便，可以充分利用企業(yè)現(xiàn)有的局域網(wǎng)系統(tǒng)而不用做改動(dòng)，服務(wù)器可以建立起高速Internet連接和固定靜態(tài)IP地址。

3.2.2 Web信息系統(tǒng)

礦山技術(shù)信息的發(fā)布方面，該鎳礦利用Intenet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)的現(xiàn)代化Web信息系統(tǒng)即數(shù)字化礦山遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)(如圖7)，實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)信息的發(fā)布與管理工作，通過公司局域網(wǎng)，各部室和礦山單位可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查詢已有信息目錄及信息的摘要，甚至下載電子資料。對(duì)于紙質(zhì)介質(zhì)的礦山技術(shù)信息的利用可以通過間接查閱原件來實(shí)現(xiàn)，提高了工作效率，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化檢索工具在礦山技術(shù)資料管理工作中的優(yōu)勢(shì)，提高技術(shù)信息的管理水平［5］。

圖7 網(wǎng)絡(luò)可視化遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)

3.2.3 技術(shù)信息的安全保障

正如任何事情都是一把雙刃劍，隨著信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)作用的不斷擴(kuò)大，如果管理不善，它所帶來的安全問題，將會(huì)給企業(yè)帶來更大的損失［6］。所以在礦山信息網(wǎng)絡(luò)化的同時(shí)，該鎳礦為了保障礦山信息安全，保障礦山技術(shù)信息體系可持續(xù)的健康發(fā)展，采取了如下保障信息安全的措施:

(1)對(duì)所有數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)信息、軟件、用戶注冊(cè)信息、訪問日志等建立自動(dòng)備份體系，一旦發(fā)生設(shè)備損失或軟件數(shù)據(jù)損壞，能及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)正常工作;

(2)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部IP地址與用戶身份確認(rèn)與用戶網(wǎng)卡地址對(duì)應(yīng)，如果用戶發(fā)生網(wǎng)絡(luò)違法或破壞行為，網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)人員可以提出準(zhǔn)確的技術(shù)依據(jù)，配合安全和公安部門進(jìn)行查處;

(3)設(shè)置防止內(nèi)外部病毒侵入和傳播的動(dòng)態(tài)檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、殺滅報(bào)告等軟硬件技術(shù)措施;

(4)對(duì)于需要保密的技術(shù)信息進(jìn)行加密。

4 技術(shù)信息體系的應(yīng)用成果

該鎳礦礦山技術(shù)信息體系建成以來發(fā)揮了很大的作用，使礦山日常技術(shù)工作的模式和方法均發(fā)生了變化，礦山技術(shù)人員的工作效率、工作質(zhì)量也得到提高［7］。

(1)生產(chǎn)現(xiàn)狀的可視化:建立工程設(shè)計(jì)模型和實(shí)時(shí)更新工程實(shí)測(cè)模型，使工程進(jìn)展情況可以在模型上再現(xiàn)，使各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)技術(shù)人員可以通過計(jì)算機(jī)隨時(shí)了解工程進(jìn)度、采區(qū)回采現(xiàn)狀、采充平衡關(guān)系等情況，為生產(chǎn)管理和決策提供服務(wù);

(2)計(jì)算儲(chǔ)量，進(jìn)行儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理:在已建成礦床品位模型的基礎(chǔ)上根據(jù)礦山的實(shí)際需要利用計(jì)算機(jī)快速而準(zhǔn)確地計(jì)算出任意邊界品位的礦床儲(chǔ)量，并提交儲(chǔ)量報(bào)表;

(3)模型切圖:在已建成的礦體模型、品位模型和工程模型上按設(shè)計(jì)人員的要求切平、剖面圖和相關(guān)的工程實(shí)測(cè)圖，快速高效地為采礦設(shè)計(jì)人員提供基礎(chǔ)圖件;

(4)三維設(shè)計(jì):在模型上做采礦設(shè)計(jì)，非常直接、便捷和高效［7］。可以很容易地確定工程的開口位置和方向，輕松處理設(shè)計(jì)工程與相關(guān)工程的銜接，因?yàn)樵谡鎸?shí)三維空間里能夠?qū)σ延泄こ?，采空區(qū)，節(jié)理、斷層等有直觀的體現(xiàn)，更容易看清各種工程間復(fù)雜的相互關(guān)系;

(5)工程驗(yàn)收?qǐng)?bào)量:各礦山所有井下的開拓、采切工程和回采進(jìn)路的驗(yàn)收全部使用全站儀自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，生成CAD或SURPAC格式的數(shù)據(jù)文件，建立三維實(shí)體模型并由測(cè)量人員在模型基礎(chǔ)上進(jìn)行礦石量的精確報(bào)量。由于這項(xiàng)功能的推廣應(yīng)用，該鎳礦的部分礦區(qū)逐步用三維實(shí)體模型計(jì)算生產(chǎn)礦石量取代以前傳統(tǒng)的電子計(jì)量衡計(jì)量礦石量，原來井下三個(gè)中段的三個(gè)檢斤房共20個(gè)工作崗位的工作直接由該系統(tǒng)原有人員完成，直接為該礦區(qū)節(jié)約工作崗位24個(gè)，礦石計(jì)量精度也得到了提高;

(6)進(jìn)行損失貧化管理:應(yīng)用已建成的盤區(qū)采礦模型進(jìn)行布爾運(yùn)算，可以快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出礦石損失、貧化指標(biāo)，為損失、貧化管理提供技術(shù)依據(jù);

(7)生成各種報(bào)表:依據(jù)模型資料可以自動(dòng)或半自動(dòng)生成生產(chǎn)中需要的各種報(bào)表。

5 結(jié)論

該鎳礦礦山技術(shù)信息體系的包容量很大，它是一個(gè)集礦山地質(zhì)、測(cè)量、采礦技術(shù)等信息于一體的綜合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了從勘探、地質(zhì)、測(cè)量、采礦等各專業(yè)數(shù)據(jù)的集成，從根本上優(yōu)化礦山開采設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方案，使技術(shù)人員從繁重的工作中釋放出來，通過幾年的運(yùn)行確實(shí)提高了礦山單位的工作質(zhì)量和工作效率，使礦山的技術(shù)管理水平上了一個(gè)新的臺(tái)階。

［1］張偉，徐凱帆.礦山信息系統(tǒng)研究.中國(guó)科技信息，2008，14.

［2］趙鴻迪，黃士芳.礦山信息資源系統(tǒng)的研究與開發(fā).金礦屬山，1995，6.

［3］李淑芝，陳道貴.地下礦山信息化應(yīng)用綜述.金屬礦山，2005，12.

［4］閆國(guó)杰.關(guān)于礦山信息化的問題探討.礦產(chǎn)保押與利用，2003，4.

［5］http//www.Techtarget.corn.cn/jiqiao/506936433055891456/ 20041217/1890153_2.shtml.

［6］張海波，周賢偉.礦山信息安全－我國(guó)礦山信息化的關(guān)鍵.有色金屬(礦山部分)，2006，5.

［7］brancheasu J.Key Issues in Information systems Management 1994－1995 SIM Delphi Results M1S Quarterly［J］.1996.6.

Study and Practice on the Technology Information System of Some Nickel Mine

RUAN Jun－h(huán)ong，MAO Li－chao

(Nickel＆Cobalt Research and Engineering Institute of Jinchuan Group Co.Ltd，JinChuan，Gansu，China 737100)

To ensure a sustainable development of the mine，it＇s important to organize and manage technology information of mine scientifically and effectively and to achieve information shared online.Some nickel mine establishes a mine technology information system according to the mine characteristic of technical information combined with goal of digital mine construction.After several years of running，pattern and method of mine＇s daily technical work are changed and efficiency and quality of work of technical persons are improved as well.

technology information system;digitization;Surpac Software;information security;sustainable development;network

TD864

B

1009－3842(2011)04－0074－05

2011－05－18

阮俊紅(1968－)，女，陜西涇陽人，學(xué)士，工程師，主要從事礦山數(shù)字化建設(shè)工作，E－mail:jcgsrjh@163.com