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        數(shù)字礦山的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀

        2017-04-02 17:06:55陳拓其
        時代農(nóng)機(jī) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:礦山生產(chǎn)系統(tǒng)

        陳拓其

        (榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 榆林 719000)

        自1998年,美國副總統(tǒng)戈爾首次提出“數(shù)字地球”的概念后,在1999年召開的首屆國際數(shù)字地球大會上提出了“數(shù)字礦山”的概念。隨著科技的進(jìn)步、礦產(chǎn)資源消費(fèi)的急劇增長和勘探開采難度的日益增大,利用“數(shù)字礦山”促使礦業(yè)行業(yè)逐步走向智能化與自動化是礦業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向。

        1 礦山數(shù)字化系統(tǒng)構(gòu)架

        數(shù)字礦山建設(shè)的目的,是以信息的無縫鏈接來融合礦山生產(chǎn)過程中的各個生產(chǎn)單元,無論是組成、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各個方面,數(shù)字礦山都是一個非常龐大的信息系統(tǒng)。它采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)、組件技術(shù)及GIS技術(shù)等,建設(shè)礦山統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)采集、存儲、輸出、查詢與分析平臺,構(gòu)建服務(wù)于生產(chǎn)技術(shù)人員的地測、通風(fēng)、安全、生產(chǎn)技術(shù)、調(diào)度、機(jī)電、運(yùn)輸、設(shè)備及辦公自動化等專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)平臺。

        (1)數(shù)字礦山的基本結(jié)構(gòu)。數(shù)字礦山以3S技術(shù)為基礎(chǔ),通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)接入測繪系統(tǒng)、地質(zhì)勘探單元,融合遙感航拍等數(shù)據(jù),建立豐富詳盡的基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,并對這些基礎(chǔ)信息通過三維地學(xué)建模系統(tǒng)進(jìn)行處理和可視化表達(dá),進(jìn)一步分析、提取相關(guān)背景知識,為采礦設(shè)計與決策支持系統(tǒng)提供依據(jù)。通過決策與支持系統(tǒng)的進(jìn)一步知識升華,將直接能夠提供給采礦指揮系統(tǒng)參考信息,來生成生產(chǎn)的指導(dǎo)計劃。

        (2)數(shù)字礦山的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次。從數(shù)字礦山的技術(shù)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可以將復(fù)雜的數(shù)字礦山系統(tǒng)分為了7個層次,每個層包含了對應(yīng)的應(yīng)用功能,各個層次和功能之間相對獨(dú)立又能保持良好的相關(guān)性,很好地處理了內(nèi)聚與耦合的辯證要求。

        (3)數(shù)字礦山的系統(tǒng)組成。按照功能劃分,數(shù)字礦山包括六大類系統(tǒng),即數(shù)據(jù)獲取與管理系統(tǒng)、數(shù)字開采系統(tǒng)、礦區(qū)地理信息系統(tǒng)、選礦數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng),每個系統(tǒng)分別定義了具體的功能要求。其中,數(shù)字開采系統(tǒng)是核心系統(tǒng),也是效率和效益的主要創(chuàng)造者。數(shù)字開采系統(tǒng)完成與開采各工序直接相關(guān)的所有工作,它有礦床模型系統(tǒng)、地質(zhì)模型系統(tǒng)、優(yōu)化與模擬系統(tǒng)、輔助設(shè)計系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成。國際上有名的礦山專業(yè)軟件公司,都把開發(fā)重點(diǎn)放在數(shù)字開采系統(tǒng)上。

        2 礦山數(shù)字化現(xiàn)狀及存在的問題

        (1)我國礦山數(shù)字化現(xiàn)狀。長期以來,我國的礦山一直處于勞動密集型的機(jī)械化初級水平,管理粗放,技術(shù)和裝備水平落后,決策、設(shè)計、生產(chǎn)等許多環(huán)節(jié)中都是依賴于經(jīng)驗,科學(xué)性程度不高。主要表現(xiàn)為:礦山地質(zhì)、測量、采礦技術(shù)工作手段落后,設(shè)計編制人為因素較大,施工、生產(chǎn)過程自動化控制程度低,作業(yè)安全保障程度低,生產(chǎn)可視化程度低、通信手段落后,生產(chǎn)設(shè)備落后、工人缺乏安全生產(chǎn)與合理操作培訓(xùn),管理理念陳舊,系統(tǒng)不健全,信息傳遞速度慢等。這些問題,主要是由于礦山的管理水平較低,管理創(chuàng)新能力不足,經(jīng)營觀念陳舊、管理基礎(chǔ)薄弱、管理手段和方式落后,導(dǎo)致先進(jìn)技術(shù)、系統(tǒng)和手段上的引進(jìn)、建設(shè)力度不夠。由此造成了生產(chǎn)科學(xué)性不高、安全程度低、開采合理性不夠、生產(chǎn)效率低、上傳下達(dá)滯后、缺乏有效的安全預(yù)警手段和機(jī)制等問題。為保障礦山生產(chǎn)的安全、合理、高效,加強(qiáng)礦山的數(shù)字化建設(shè)就顯得尤為重要。

        (2)礦山數(shù)字化存在的問題。在我國,數(shù)字礦山的研究已掀起一股熱潮,隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,我國數(shù)字礦山也已經(jīng)開始從理論分析階段逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用。數(shù)字礦山技術(shù)復(fù)雜,系統(tǒng)龐大,是一個涉及領(lǐng)域很廣的新興學(xué)科,數(shù)字礦山的建設(shè)也是一個龐大的系統(tǒng)工程。雖然我國數(shù)字礦山技術(shù)研究取得了一定的成績,但是礦山數(shù)字化總體水平還很低,在礦山數(shù)字化進(jìn)程上還是存在著不少問題,與國際先進(jìn)水平有很大差距。

        3 結(jié)語

        數(shù)字礦山的建設(shè)是一項長期、復(fù)雜而具有挑戰(zhàn)性的工作,數(shù)字礦山的建設(shè)是以計算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)為手段,涵蓋地質(zhì)、測量、采礦、選礦、管理等領(lǐng)域,以現(xiàn)代空間理論、數(shù)字建模、三維可視化及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等高新科技為基礎(chǔ),把礦山的所有空間和有用屬性數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)字化存儲、傳輸、表達(dá)和深加工,滿足礦山綜合數(shù)據(jù)處理,應(yīng)用于各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、管理及決策中,實現(xiàn)礦山資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化的目標(biāo)。

        [1]孫豁然,徐帥.論數(shù)字礦山[J].金屬礦山,2007,(2):1-5.

        [2]朱超,吳仲雄,張詩啟.數(shù)字礦山的研究方向和發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010,(2):25-27.

        [3]孟耀偉,田勝利,王山東.數(shù)字礦山框架及演進(jìn)過程研究[J].現(xiàn)代礦業(yè),2009,(6).

        [4]王青,吳惠城,牛京考.數(shù)字礦山的功能內(nèi)涵及系統(tǒng)構(gòu)成[J].中國礦業(yè),2004,(1).

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