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        淺談準東二礦數(shù)字化礦山建設

        2015-10-17 12:41:07邵兵王剛
        科技創(chuàng)新導報 2015年22期
        關鍵詞:建設

        邵兵 王剛

        摘 要:隨著社會的進步,為采礦行業(yè)的發(fā)展營造了良好的氛圍,同時,科學技術水平的提升,為其發(fā)展奠定了堅實的技術基礎。在礦產(chǎn)資源消費日漸增多的背景下,采礦選礦難度不斷提升,為了滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求,采礦行業(yè)急需實現(xiàn)數(shù)字化、信息化與智能化的發(fā)展。該文研究了準東二礦數(shù)字化礦山的建設,分析了數(shù)字化礦山建設的概況,包括其含義、特征及內(nèi)容;介紹了數(shù)字化礦山建設的主要內(nèi)容及其重要性;同時根據(jù)建設中存在的問題,提出了相應的對策,旨在推進準東二礦數(shù)字化礦山建設的有序、穩(wěn)定與高效開展。

        關鍵詞:準東二礦 數(shù)字化礦山 建設

        中圖分類號:TB497 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)08(a)-0127-02

        目前,信息技術、通信技術、網(wǎng)絡技術與計算機技術等均在快速發(fā)展,在信息時代,數(shù)字化的信息技術在生產(chǎn)與生活的各個領域均有著較為廣泛的應用。準東二礦在開采、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)均實現(xiàn)了自動化、信息化與集成化,同時,數(shù)字化礦山也積極建設,數(shù)字化、信息化與智能化是準東二礦建設的主要趨勢,在其作用下,準東二礦的發(fā)展具有了綠色、高效、安全與高產(chǎn)等特點。

        1 數(shù)字化礦山建設的概況

        1.1 數(shù)字化礦山的含義

        在信息技術不斷發(fā)展的背景下,數(shù)字化礦山隨之出現(xiàn),它主要是指煤礦開采與生產(chǎn)等環(huán)節(jié)應用了信息技術。數(shù)字化礦山的原型為礦山系統(tǒng),其參考系數(shù)為礦山的三維坐標信息,其理論基礎為信息技術、計算機技術與人工智能等,在此基礎上構成了信息結構框架,在此框架中嵌入了礦山的信息,并且對信息進行了高效的、有序的、全面的整合,從而實現(xiàn)了礦山開采的無人化、數(shù)字化。數(shù)字化礦山實現(xiàn)了對礦山的監(jiān)測,它以網(wǎng)絡技術為支撐,構建了一系列的原型、力學模型、系統(tǒng)場、數(shù)學模型與計算機模型等。

        在數(shù)字化礦山建設過程中,礦山信息具有了多維與動態(tài)的特點,此時的信息和煤礦設備保持著緊密的聯(lián)系,使礦山數(shù)據(jù)的作用得到了最大限度的發(fā)揮,根據(jù)數(shù)據(jù),全面分析了礦山的特性與規(guī)律,在此基礎上,礦山的開采實現(xiàn)了自動化,使其生產(chǎn)與管理合理、高效、安全、環(huán)保與節(jié)能。

        1.2 數(shù)字化礦山的特征

        數(shù)字化礦山源于數(shù)字化地球,主要是在礦產(chǎn)領域應用了現(xiàn)代化的信息技術,它的特征體現(xiàn)在以下四方面:其一,數(shù)據(jù)的獲取、存儲與表述等均具有較高的準確性、便捷性與智能性;其二,礦山的設計、規(guī)劃與管理均實現(xiàn)了信息化、網(wǎng)絡化與自動化;其三,礦山的生產(chǎn)、經(jīng)營與決策實現(xiàn)了最優(yōu)化,在此基礎上,礦山的效益與效率均得到了顯著的提高;其四,礦山的生產(chǎn)流程與設備運行均實現(xiàn)了自動化,使其操作實現(xiàn)了無人操作或者遠程操作。

        1.3 數(shù)字化礦山建設的現(xiàn)狀

        在國內(nèi)方面,關于數(shù)字化礦山建設的研究,我國呈現(xiàn)出了百家爭鳴、百花齊放的局面。部分礦井實現(xiàn)了綜合自動化,同時在無人開采、GIS與ERP等方面均取得了一定的成績。但目前,數(shù)字化礦山建設的研究時間較短,位于初級階段,也可以稱之為信息化階段,在礦產(chǎn)生產(chǎn)過程中,雖然獲取了大量的數(shù)據(jù),但數(shù)據(jù)的作用并未得到發(fā)揮??v觀全國的煤炭企業(yè)其信息化水平存在較大的差異,大部分企業(yè)的信息化水平偏低,仍處于基礎設施建設階段,僅有少數(shù)企業(yè)開始了信息化系統(tǒng)整合與業(yè)務整合,其中僅有1%的企業(yè)實現(xiàn)了信息化應用[1]。

        在國外方面,眾多發(fā)達國家均積極建設著數(shù)字化礦山,其建設的重點為自動化采礦與遠程遙控。對于全礦井而言,實現(xiàn)自動化有著積極的意義,它減少了井下作業(yè)的人員,在優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎上,還提高了生產(chǎn)的安全性,保證了煤礦的生產(chǎn)效率,滿足了能源節(jié)約的需求;同時它保證了信息的有效采集,對于各種災害的預測更加準確與有效,使設備故障、礦井安全、自然災害等情況有所緩解。數(shù)字化礦山的建設使信息的采集種類更加豐富,在信息數(shù)據(jù)的支持下,全礦井自動化與智能化得以實現(xiàn)。

        2 數(shù)字化礦山建設的主要內(nèi)容

        數(shù)字化礦山建設主要是對計算機技術與網(wǎng)絡技術等進行應用,在技術的保障下,井下設備實現(xiàn)了自動化、無人化的控制,此時煤礦的設備與環(huán)境安全信息均展現(xiàn)在了統(tǒng)一的網(wǎng)絡平臺,調(diào)度室可以根據(jù)網(wǎng)絡信息,掌握系統(tǒng)體系結構,進而構成了新型的煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡化與模塊化的特點。在實際建設過程中,主要的內(nèi)容有以下幾方面。

        (1)網(wǎng)絡平臺的建立,隨著以太網(wǎng)技術的不斷發(fā)展,在工業(yè)方面,對其有著廣泛的應用。工業(yè)以太網(wǎng)的寬帶有著較大幅度的提高,使其數(shù)據(jù)傳遞具有了一定的安全性與實時性,并且實現(xiàn)了音頻、視頻與數(shù)據(jù)三者的合成。數(shù)字化礦山中的網(wǎng)絡平臺建設,其發(fā)展方向便是三網(wǎng)合一,此時其網(wǎng)絡傳輸平臺具有統(tǒng)一性與高效性。

        (2)監(jiān)控系統(tǒng)的建立,數(shù)字化礦山的實現(xiàn),需要完善的監(jiān)控系統(tǒng),此系統(tǒng)對數(shù)據(jù)有著較高的要求,因此,要注重生產(chǎn)數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)的獲取。在數(shù)據(jù)獲取過程中人工檢測扮演著重要的角色,同時自動化采集手段的完善與改進也十分關鍵。完善的監(jiān)控系統(tǒng)與傳感器為數(shù)據(jù)采集提供了技術保障。

        (3)信息系統(tǒng)的建立,數(shù)字化礦山的可靠保障便是完整的地理信息系統(tǒng),通過礦山二維電子礦圖、三維地質(zhì)模型、井巷工程模型與數(shù)字地面模型的運用,使礦山的各項內(nèi)容均十分明確,對其進行的管理可以根據(jù)地理位置與時間順序,此時的管理具有一定的可視性與較高的透明度[2]。

        (4)自動化系統(tǒng)的建立,工業(yè)自動化系統(tǒng)的建立主要是集成了各個子系統(tǒng),對子系統(tǒng)中的運行界面進行了整合,使數(shù)據(jù)得以查詢與匯總。但該系統(tǒng)未能促進子系統(tǒng)的協(xié)同聯(lián)動,其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)與模型分析系統(tǒng)的獨立性較強,未能實現(xiàn)管控一體化的目標。

        (5)資源計劃系統(tǒng)的建立,此系統(tǒng)主要包括財務管理、物資管理、設備管理、計劃管理、人力資源管理與綜合管理等,此時管理的主線為項目管理,旨在提高企業(yè)資源的合理配置與高效利用,在此基礎上,企業(yè)的管理才能夠?qū)崿F(xiàn)精細化與合理化。

        (6)安全管理系統(tǒng)的建立,該系統(tǒng)建立的基礎為四維地理信息系統(tǒng),其中融合了方法庫與模型庫,為危險源實現(xiàn)了有效的辨識,進而有效消除了各種安全隱患,保證了決策的科學性。

        3 準東二礦數(shù)字化礦山建設的重要性

        3.1 保障著煤炭行業(yè)的安全

        煤礦井下作業(yè)的危險系數(shù)較高,在工作過程中,位于地表深處,不僅環(huán)境惡劣,同時地質(zhì)條件十分復雜,極易出現(xiàn)自然災害,主要的災害有五類,分別為水、火、粉塵、瓦斯與頂板。由于煤礦的自動化水平偏低,導致事故頻發(fā),直接影響著煤礦生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟性穩(wěn)定性。為了減少生產(chǎn)的經(jīng)濟損失,保證工作人員的人身安全,需要建設數(shù)字化礦山,通過礦山地理信息系統(tǒng)的建立,對礦井范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行了數(shù)字化的再現(xiàn)模擬,從而全面掌握了礦山的地理信息。通過信息的分析與研究,對礦山災害實現(xiàn)了預警與預測,在此基礎上,礦山的安全事故有所減少、甚至實現(xiàn)了杜絕[3]。

        數(shù)字化礦山建設使礦井生產(chǎn)具有了信息化、智能化與自動化,井下作業(yè)人員有所減少,不僅提高了生產(chǎn)的安全性,還保證了生產(chǎn)的高效性。

        3.2 提高了煤炭行業(yè)的效益

        準東二礦建立數(shù)字化礦山,主要是借助了先進的科學技術,通過信息化方式的運用,結合統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準,建立了信息平臺。通過信息平臺,煤礦所涉及的勘探、管理、施工、生產(chǎn)與科研等信息資源均實現(xiàn)了共享,在此基礎上,煤礦的管理水平進一步提升,進而實現(xiàn)了低成本、高效益的經(jīng)營目標。

        4 準東二礦數(shù)字化礦山建設存在的問題

        準東二礦在數(shù)字化礦山建設過程中,其發(fā)展趨勢是良好的,并且取得了一定的成效,但與發(fā)達國家的建設相比,二者的差距是顯著的。目前,數(shù)字化礦山建設中存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾方面。

        4.1 資源管理不充分

        數(shù)字化礦山的建設是礦山企業(yè)發(fā)展的重要方向,因此,各個企業(yè)均十分重視其建設,并加大了對信息化建設的投入力度。但在實際建設過程中,存在投入不合理的問題,其中輕管理、重技術的現(xiàn)象較為普遍,在此背景下,信息技術與管理未能保持高度的一致性,致使數(shù)字化建設的目標未能達成,企業(yè)的經(jīng)濟效益與管理水平均未能得到提高,因此,準東二礦的數(shù)字化礦山建設仍需要進一步完善。在數(shù)據(jù)庫資源管理過程中,缺少高效性與全面性,現(xiàn)有的數(shù)據(jù)不能實現(xiàn)對礦山的有效預測,數(shù)據(jù)庫資源的利用率偏低[4]。

        4.2 軟件平臺不合理

        每個礦山的發(fā)展情況均有所不同,在礦山管理信息系統(tǒng)開發(fā)過程中,要結合礦山的實際情況,以礦山的實際需求為依據(jù),使軟件平臺的設計具有針對性,同時還要保持信息系統(tǒng)的開放性與集成性。但準東二礦的生產(chǎn)數(shù)據(jù)交互通訊系統(tǒng)研發(fā)不足,在此基礎上,應用軟件未能有效結合礦山業(yè)務的特點,嚴重影響著數(shù)字化的建設。

        4.3 軟件標準不統(tǒng)一

        目前,關于數(shù)字化與自動化的設備生產(chǎn)廠商眾多,在硬件方面,不同廠家的通訊接口與物理接口存在差異;在軟件方面,不同的廠家其設計的標準有所不同。數(shù)字化礦山建設過程中,分為不同的階段,在每個階段對系統(tǒng)與設備的引進未能統(tǒng)一,使二者的集成與兼容能力不足,制約著數(shù)字化的有效開展。

        4.4 數(shù)字化人才欠缺

        準東二礦的數(shù)字化礦山建設缺少可靠的數(shù)字化人才保障,企業(yè)人才隊伍的建設具有落后性,未能滿足設備引進、軟件推廣的實際需求。在實際建設過程中。技術人員匱乏,未能對數(shù)據(jù)信息進行有效的分析、處理與應用,致使軟件與硬件的資源利用率偏低。

        5 準東二礦數(shù)字化礦山建設的建議

        5.1 建設的原則

        首先,可靠性。數(shù)字化礦山建設的前提便是可靠性,針對煤炭安全生產(chǎn)的特殊要求,建設的系統(tǒng)要具有較高的可靠性。對于系統(tǒng)中涉及到的硬件設備要適應井下特殊的工作環(huán)境。其次,可控性。針對煤炭生產(chǎn)過程中的各個子系統(tǒng),為了降低井下安全事故、提高生產(chǎn)效率,可遠程控制子系統(tǒng)必須依據(jù)嚴格的操作權限進行控制。再次,先進性。關于選用的軟、硬設備,要具備先進的技術與全面的檢驗。選用先進、可靠的軟件和硬件,能夠提升系統(tǒng)的技術性能,延長其使用的時間。最后,可操作性。針對煤礦工作人員的技術特點,要提供先進的,易于維護的人機界面功能,并且要提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等快速工具[5]。

        5.2 建設的對策

        關于準東二礦數(shù)字化礦山的建設,具體的對策有以下幾方面。

        5.2.1 落實總體規(guī)劃

        在企業(yè)發(fā)展過程中,要將發(fā)展戰(zhàn)略與數(shù)字化規(guī)劃進行有機的結合,針對數(shù)字化礦山的建設,制定中長期的總體規(guī)劃,并且要明確各個階段的數(shù)字化目標,使數(shù)字化礦山建設更加穩(wěn)定與有序。

        5.2.2 建設的標準化

        準東二礦的數(shù)字化礦山建設要得到國家的重視,并要求政府部門、礦山企業(yè)、科研機構與供應商等進行合作,通過內(nèi)部溝通的加強,設備、系統(tǒng)與軟件應用的標準化與模塊化將有所提高。同時,標準化的建設利于減少企業(yè)的投資,使其投資的效益更加顯著,防止了設備的重復采購。

        5.2.3 攻關專題項目

        準東二礦要注重與科研機構與高等院校的合作、溝通與交流,根據(jù)礦山的通用性課題進行專題立項,并組織各個機構進行專題項目的攻關。在此基礎上,開發(fā)的軟件與設備等均能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)管理的實際需求。隨著設備與軟件平臺通用性、合理性與前瞻性的增強,利于其推廣與應用。

        5.2.4 組建高效團隊

        準東二礦要成立相關的部門,對數(shù)字化與信息化建設進行專門的負責,并且要注重對數(shù)字化、信息化人才的培養(yǎng)、引進與任用。對于有潛力的員工要展開系統(tǒng)的培訓與教育,使其掌握先進的技術;同時要對相關的人才進行引進,為數(shù)字化建設奠定堅持的人才基礎[6]。

        6 結語

        綜上所述,準東二礦的數(shù)字化礦井建設是必要的,它提高了礦山企業(yè)的經(jīng)濟效益,保證著礦井作業(yè)人員的人身安全,同時實現(xiàn)了“管控一體化”的目標,使企業(yè)的管理具有精細化與動態(tài)性的特點。相信,隨著數(shù)字化礦山建設的進一步推進,準東二礦的綜合管理水平將不斷提升。

        參考文獻

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        [3]李超.礦井數(shù)字化及自動化的建設[J].科技致富向?qū)В?012,35(5):319.

        [4]姜亮.淺談煤礦企業(yè)信息化及數(shù)字礦山建設[J].科技致富向?qū)В?013,15(3):176-246.

        [5]呂鵬飛,郭軍.我國煤礦數(shù)字化礦山發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術探討[J].工礦自動化,2013(9):16-20.

        [6]楊連芳,郭日平,秦鍥.漳村:數(shù)字化礦井顯科技偉力[J].記者觀察:上半月,2012,10(7):51.

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