數字礦山的建設論文
論文導讀：數字礦山實(shí)際就是以礦山系統為原型，以礦山科學(xué)、信息科學(xué)、人工智能為理論基礎，通過(guò)采用現代信息、數據庫、網(wǎng)絡(luò )支撐、傳感器和過(guò)程智能控制技術(shù)，在礦山企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的三維尺度范圍內，對礦山生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)與管理的各個(gè)環(huán)節及生產(chǎn)要素實(shí)現礦山企業(yè)生產(chǎn)的安全、高效和低耗，達到礦山資源管理和生產(chǎn)的最優(yōu)化。（1）各行業(yè)競相建設：煤炭、冶金、有色、黃金、非金屬等礦山競相開(kāi)展了多種數字礦山技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范工程建設，并在技術(shù)先進(jìn)性、建設效果等方面相互超越。（1）目前，通過(guò)研究GPS的WGS-84坐標系與我國國家大地坐標系以及礦區獨立坐標系之間相互轉換的問(wèn)題，提出基于Delaunay三角網(wǎng)的游動(dòng)9參數等一系列坐標轉換方法，以滿(mǎn)足礦區控制網(wǎng)坐標轉換的實(shí)際需要。
關(guān)鍵詞：礦山，建設，方法
1.引言
21世紀是各種技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化已成為知識經(jīng)濟的重要標志，通訊、信息和自動(dòng)化生產(chǎn)及檢測技術(shù)的迅速發(fā)展和應用已經(jīng)深刻地影響和改變著(zhù)傳統的礦業(yè)生產(chǎn)。數字礦山實(shí)際就是以礦山系統為原型，以礦山科學(xué)、信息科學(xué)、人工智能為理論基礎，通過(guò)采用現代信息、數據庫、網(wǎng)絡(luò )支撐、傳感器和過(guò)程智能控制技術(shù)，在礦山企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的三維尺度范圍內，對礦山生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)與管理的各個(gè)環(huán)節及生產(chǎn)要素實(shí)現礦山企業(yè)生產(chǎn)的安全、高效和低耗，達到礦山資源管理和生產(chǎn)的最優(yōu)化。
2.數字礦山概述
2.1數字礦山概念
數字礦山就是指在礦山范圍內建立一個(gè)以三維坐標為主線(xiàn),將礦山信息構建成一個(gè)礦山信息模型,描述礦山中每一點(diǎn)的全部信息。按三維坐標組織、存儲起來(lái),并提供有效、方便和直觀(guān)的檢索手段和顯示手段,使有關(guān)人員都可以快速準確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息�？萍颊撐�。
2.2數字礦山意義
數字礦山可將企業(yè)的安全生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理業(yè)務(wù)流程數字化并加工成新的信息資源,迅速準確地提供給各層次的管理者及時(shí)掌握動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)中的一切信息,以做出有利于生產(chǎn)要素組合優(yōu)化的決策,使企業(yè)資源合理配置,從而使企業(yè)能夠適應瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)經(jīng)濟競爭環(huán)境,求得最大的經(jīng)濟效益。
2.3數字礦山的特征
2.3.1實(shí)時(shí)的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )。數字礦山技術(shù)環(huán)境下，理論上講礦山數據庫實(shí)時(shí)更新，井下工程數據可以實(shí)時(shí)傳輸到數據庫，井下瓦斯傳感器實(shí)時(shí)監測各處瓦斯含量，并實(shí)時(shí)反映到監測網(wǎng)絡(luò )上，井下現實(shí)狀態(tài)真實(shí)地、實(shí)時(shí)地反映出來(lái)，克服了傳統滯后性，提高了礦山工程的科學(xué)性。
2.3.2礦業(yè)數據信息系統化。數字礦山的核心就是數據倉庫�？萍颊撐�。整個(gè)礦山的問(wèn)題都與礦業(yè)地理信息有關(guān)，所以事件必須與準確的地理信息數據緊密聯(lián)系。真正做到從數據收集、處理、融合、設備跟蹤、動(dòng)態(tài)定位、調度指揮的全過(guò)程系統化。
2.3.3三維模擬系統。建立起虛擬礦山，進(jìn)行礦山的模擬運轉，運輸系統模擬運轉、通風(fēng)系統的模擬運轉、電路電機系統的模擬運轉，進(jìn)行礦井開(kāi)拓設計對比，突發(fā)事故搶險演習等等，還可以對礦工進(jìn)行虛擬的井下條件培訓，提高他們的安全意識和工作效率。
3.數字礦山建設
3.1數字礦山建設現狀
目前，我國數字礦山建設現狀成果喜人，一批產(chǎn)、學(xué)、研結合的數字礦山建設優(yōu)秀項目與成果脫穎而出。其特點(diǎn)可概括為：
�。�1）各行業(yè)競相建設：煤炭、冶金、有色、黃金、非金屬等礦山競相開(kāi)展了多種數字礦山技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范工程建設，并在技術(shù)先進(jìn)性、建設效果等方面相互超越。
�。�2）建設重點(diǎn)各不相同：目前的數字礦山工程建設形式多樣，有的以OA&ERP為主，有的以面向地質(zhì)測量、一通三防、采掘設計為主，有的以人員定位、光纖環(huán)網(wǎng)、井下通訊系統為主，也有的以卡車(chē)調度、監測監控、安全檢查系統為主。
�。�3）建設起點(diǎn)差別較大：由于各礦山行業(yè)、各生產(chǎn)礦井的信息化水平不同，基礎條件和技術(shù)力量差異較大，因此具體實(shí)施數字礦山工程建設，存在改造提升、技術(shù)跨越和技術(shù)研發(fā)3種基本形態(tài)。
3.2 數字礦山建設
本文主要論述基于3S技術(shù)的數字礦山建設。3S技術(shù)在礦山建設中廣泛應用。GPS除廣泛應用于礦區控制及地面測量外，在變形監測、卡車(chē)調度等方面也得到了應用；RS近年已發(fā)展成為礦區生態(tài)環(huán)境受采礦影響的監測、調查與分析的重要手段；GIS在礦業(yè)界出現了應用推廣與理論研究并重的局面。
3.2.1 GPS在數字礦山建設中的應用
�。�1）目前，通過(guò)研究GPS的WGS-84坐標系與我國國家大地坐標系以及礦區獨立坐標系之間相互轉換的問(wèn)題，提出基于Delaunay三角網(wǎng)的游動(dòng)9參數等一系列坐標轉換方法，以滿(mǎn)足礦區控制網(wǎng)坐標轉換的.實(shí)際需要。
�。�2）我國一些露天煤礦成功應用了卡車(chē)計算機調度系統進(jìn)行礦山生產(chǎn)的指揮調度。借助無(wú)線(xiàn)通信和GPS衛星定位系統,將收集到的各種數據和邊坡監測數據實(shí)時(shí)地傳送到中央計算機,由中央計算機進(jìn)行處理和調度,最終建立起一條數字化生產(chǎn)指揮控制鏈,提高了設備的臺時(shí)效率,實(shí)現了采礦作業(yè)的最優(yōu)化,鉆機管理部分利用高精度GPS定位系統,實(shí)現了爆破孔的自動(dòng)定位。
3.2.2 RS技術(shù)在數字礦山建設中的應用
�。�1）礦產(chǎn)資源開(kāi)采狀況遙感動(dòng)態(tài)監測。所謂礦產(chǎn)資源開(kāi)采狀況動(dòng)態(tài)監測，是將不同時(shí)相的礦區環(huán)境數據進(jìn)行對比，從空間和數量上分析其動(dòng)態(tài)變化特征及未來(lái)發(fā)展趨勢。目前礦山遙感動(dòng)態(tài)監測提取信息的方法主要有人機交互式方法和計算機自動(dòng)提取方法。人機交互式提取，最主要的是在遙感圖像上劃出各地物界線(xiàn)，得到遙感分類(lèi)圖，再比較各時(shí)相的遙感分類(lèi)圖，這樣可以很好地提取礦山各種地物的變化信息。
�。�2）礦山地質(zhì)災害遙感監測。地質(zhì)災害是礦山生產(chǎn)與礦區發(fā)展的重要影響因素。地質(zhì)災害發(fā)生是一個(gè)時(shí)空動(dòng)態(tài)過(guò)程，遙感應用于防災減災主要包括三個(gè)階段：災害發(fā)生前對孕災因子、背景信息的獲取、管理與預處理，并進(jìn)行災害預報；災害發(fā)生過(guò)程中對災情的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測，提供救災減災需要的空間和專(zhuān)題信息，并進(jìn)行信息分析、優(yōu)化決策等；災害發(fā)生后對災情進(jìn)行綜合分析和災害損失評估，為災后重建提供信息基礎和分析。
3.2.3 GIS技術(shù)在數字礦山建設中的應用基于GIS技術(shù)的礦業(yè)地理信息系統(MGIS)，是實(shí)現礦山信息化的最重要的工具之一。MGIS以在計算機網(wǎng)絡(luò )上建立一個(gè)長(cháng)期穩定運行的分布式系統為目的，從而實(shí)現礦山企業(yè)中各種信息資源的共享，為“數字礦山”的實(shí)現奠定堅實(shí)的基礎。
MGIS的功能主要體現在以下幾個(gè)方面：
�。�1）礦山信息系統的數據管理。針對礦山數據信息的復雜性、海量性、不確定性和動(dòng)態(tài)多源、多精度、多時(shí)相和多尺度性的特點(diǎn)，為統一管理和共享數據，必須研究一種新型的空間數據庫管理技術(shù)，其中包括礦山數據的分類(lèi)組織、分類(lèi)編碼、元數據標準、高效檢索、快速更新與分布式管理。而從海量的礦山數據中提取專(zhuān)題信息、發(fā)掘隱含規律也是空間數據管理的一方面。
�。�2）空間查詢(xún)、空間分析�？臻g查詢(xún)與空間分析是GIS的基本功能，在礦區中，“圖查屬性”、“屬性查圖”、空間緩沖區分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò )分析等功能，可以用于采礦過(guò)程中保安煤粒的設計、各水平煤層共同要素的提取、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò )的設計與實(shí)施等�？萍颊撐�。
�。�3）礦區制圖功能。MGIS系統能夠提供各種機制的高品質(zhì)的數字礦圖，如礦井開(kāi)拓圖、礦區地形圖、礦區土地利用圖、礦床產(chǎn)狀圖、采掘工程圖、井上下對照圖等。
4.結束語(yǔ)
數字礦山是礦業(yè)科技創(chuàng )新的核心方向，是礦山可持續發(fā)展的保障。隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數字礦山將會(huì )很快在礦山生產(chǎn)中推廣應用，數字礦山的強大功能及在礦山生產(chǎn)中的重要性將會(huì )在日后的應用中逐步體現出來(lái)。
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