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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[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.