淺談準(zhǔn)東二礦數(shù)字化礦山建設(shè)

邵兵 王剛

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，為采礦行業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的氛圍，同時(shí)，科學(xué)技術(shù)水平的提升，為其發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。在礦產(chǎn)資源消費(fèi)日漸增多的背景下，采礦選礦難度不斷提升，為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，采礦行業(yè)急需實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化與智能化的發(fā)展。該文研究了準(zhǔn)東二礦數(shù)字化礦山的建設(shè)，分析了數(shù)字化礦山建設(shè)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(shè)的主要內(nèi)容及其重要性；同時(shí)根據(jù)建設(shè)中存在的問題，提出了相應(yīng)的對(duì)策，旨在推進(jìn)準(zhǔn)東二礦數(shù)字化礦山建設(shè)的有序、穩(wěn)定與高效開展。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)東二礦 數(shù)字化礦山 建設(shè)

中圖分類號(hào)：TB497 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（a）-0127-02

目前，信息技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等均在快速發(fā)展，在信息時(shí)代，數(shù)字化的信息技術(shù)在生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域均有著較為廣泛的應(yīng)用。準(zhǔn)東二礦在開采、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、信息化與集成化，同時(shí)，數(shù)字化礦山也積極建設(shè)，數(shù)字化、信息化與智能化是準(zhǔn)東二礦建設(shè)的主要趨勢(shì)，在其作用下，準(zhǔn)東二礦的發(fā)展具有了綠色、高效、安全與高產(chǎn)等特點(diǎn)。

1 數(shù)字化礦山建設(shè)的概況

1.1 數(shù)字化礦山的含義

在信息技術(shù)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(yīng)用了信息技術(shù)。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(biāo)信息，其理論基礎(chǔ)為信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能等，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成了信息結(jié)構(gòu)框架，在此框架中嵌入了礦山的信息，并且對(duì)信息進(jìn)行了高效的、有序的、全面的整合，從而實(shí)現(xiàn)了礦山開采的無人化、數(shù)字化。數(shù)字化礦山實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦山的監(jiān)測(cè)，它以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，構(gòu)建了一系列的原型、力學(xué)模型、系統(tǒng)場(chǎng)、數(shù)學(xué)模型與計(jì)算機(jī)模型等。

在數(shù)字化礦山建設(shè)過程中，礦山信息具有了多維與動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，此時(shí)的信息和煤礦設(shè)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(chǔ)上，礦山的開采實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)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(lǐng)域應(yīng)用了現(xiàn)代化的信息技術(shù)，它的特征體現(xiàn)在以下四方面：其一，數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)與表述等均具有較高的準(zhǔn)確性、便捷性與智能性；其二，礦山的設(shè)計(jì)、規(guī)劃與管理均實(shí)現(xiàn)了信息化、網(wǎng)絡(luò)化與自動(dòng)化；其三，礦山的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)與決策實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化，在此基礎(chǔ)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(shè)備運(yùn)行均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，使其操作實(shí)現(xiàn)了無人操作或者遠(yuǎn)程操作。

1.3 數(shù)字化礦山建設(shè)的現(xiàn)狀

在國(guó)內(nèi)方面，關(guān)于數(shù)字化礦山建設(shè)的研究，我國(guó)呈現(xiàn)出了百家爭(zhēng)鳴、百花齊放的局面。部分礦井實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化，同時(shí)在無人開采、GIS與ERP等方面均取得了一定的成績(jī)。但目前，數(shù)字化礦山建設(shè)的研究時(shí)間較短，位于初級(jí)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(guó)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(wù)整合，其中僅有1%的企業(yè)實(shí)現(xiàn)了信息化應(yīng)用[1]。

在國(guó)外方面，眾多發(fā)達(dá)國(guó)家均積極建設(shè)著數(shù)字化礦山，其建設(shè)的重點(diǎn)為自動(dòng)化采礦與遠(yuǎn)程遙控。對(duì)于全礦井而言，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(chǔ)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(shí)它保證了信息的有效采集，對(duì)于各種災(zāi)害的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確與有效，使設(shè)備故障、礦井安全、自然災(zāi)害等情況有所緩解。數(shù)字化礦山的建設(shè)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(dòng)化與智能化得以實(shí)現(xiàn)。

2 數(shù)字化礦山建設(shè)的主要內(nèi)容

數(shù)字化礦山建設(shè)主要是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行應(yīng)用，在技術(shù)的保障下，井下設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、無人化的控制，此時(shí)煤礦的設(shè)備與環(huán)境安全信息均展現(xiàn)在了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，調(diào)度室可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息，掌握系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)而構(gòu)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(luò)化與模塊化的特點(diǎn)。在實(shí)際建設(shè)過程中，主要的內(nèi)容有以下幾方面。

（1）網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建立，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)方面，對(duì)其有著廣泛的應(yīng)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(shí)時(shí)性，并且實(shí)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(luò)平臺(tái)建設(shè)，其發(fā)展方向便是三網(wǎng)合一，此時(shí)其網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)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(shí)現(xiàn)，需要完善的監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)對(duì)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(cè)扮演著重要的角色，同時(shí)自動(dòng)化采集手段的完善與改進(jìn)也十分關(guān)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(shù)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(yùn)用，使礦山的各項(xiàng)內(nèi)容均十分明確，對(duì)其進(jìn)行的管理可以根據(jù)地理位置與時(shí)間順序，此時(shí)的管理具有一定的可視性與較高的透明度[2]。

（4）自動(dòng)化系統(tǒng)的建立，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立主要是集成了各個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)子系統(tǒng)中的運(yùn)行界面進(jìn)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(jìn)子系統(tǒng)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)與模型分析系統(tǒng)的獨(dú)立性較強(qiáng)，未能實(shí)現(xiàn)管控一體化的目標(biāo)。

（5）資源計(jì)劃系統(tǒng)的建立，此系統(tǒng)主要包括財(cái)務(wù)管理、物資管理、設(shè)備管理、計(jì)劃管理、人力資源管理與綜合管理等，此時(shí)管理的主線為項(xiàng)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(chǔ)上，企業(yè)的管理才能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)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(chǔ)為四維地理信息系統(tǒng)，其中融合了方法庫(kù)與模型庫(kù)，為危險(xiǎn)源實(shí)現(xiàn)了有效的辨識(shí)，進(jìn)而有效消除了各種安全隱患，保證了決策的科學(xué)性。

3 準(zhǔn)東二礦數(shù)字化礦山建設(shè)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(xiǎn)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(shí)地質(zhì)條件十分復(fù)雜，極易出現(xiàn)自然災(zāi)害，主要的災(zāi)害有五類，分別為水、火、粉塵、瓦斯與頂板。由于煤礦的自動(dòng)化水平偏低，導(dǎo)致事故頻發(fā)，直接影響著煤礦生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性穩(wěn)定性。為了減少生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)損失，保證工作人員的人身安全，需要建設(shè)數(shù)字化礦山，通過礦山地理信息系統(tǒng)的建立，對(duì)礦井范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)礦山災(zāi)害實(shí)現(xiàn)了預(yù)警與預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上，礦山的安全事故有所減少、甚至實(shí)現(xiàn)了杜絕[3]。

數(shù)字化礦山建設(shè)使礦井生產(chǎn)具有了信息化、智能化與自動(dòng)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(zhǔn)東二礦建立數(shù)字化礦山，主要是借助了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，通過信息化方式的運(yùn)用，結(jié)合統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立了信息平臺(tái)。通過信息平臺(tái)，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(shí)現(xiàn)了共享，在此基礎(chǔ)上，煤礦的管理水平進(jìn)一步提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了低成本、高效益的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。

4 準(zhǔn)東二礦數(shù)字化礦山建設(shè)存在的問題

準(zhǔn)東二礦在數(shù)字化礦山建設(shè)過程中，其發(fā)展趨勢(shì)是良好的，并且取得了一定的成效，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)相比，二者的差距是顯著的。目前，數(shù)字化礦山建設(shè)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(shè)是礦山企業(yè)發(fā)展的重要方向，因此，各個(gè)企業(yè)均十分重視其建設(shè)，并加大了對(duì)信息化建設(shè)的投入力度。但在實(shí)際建設(shè)過程中，存在投入不合理的問題，其中輕管理、重技術(shù)的現(xiàn)象較為普遍，在此背景下，信息技術(shù)與管理未能保持高度的一致性，致使數(shù)字化建設(shè)的目標(biāo)未能達(dá)成，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與管理水平均未能得到提高，因此，準(zhǔn)東二礦的數(shù)字化礦山建設(shè)仍需要進(jìn)一步完善。在數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的有效預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)庫(kù)資源的利用率偏低[4]。

4.2 軟件平臺(tái)不合理

每個(gè)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(jié)合礦山的實(shí)際情況，以礦山的實(shí)際需求為依據(jù)，使軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)具有針對(duì)性，同時(shí)還要保持信息系統(tǒng)的開放性與集成性。但準(zhǔn)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(chǔ)上，應(yīng)用軟件未能有效結(jié)合礦山業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響著數(shù)字化的建設(shè)。

4.3 軟件標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

目前，關(guān)于數(shù)字化與自動(dòng)化的設(shè)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(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)有所不同。數(shù)字化礦山建設(shè)過程中，分為不同的階段，在每個(gè)階段對(duì)系統(tǒng)與設(shè)備的引進(jìn)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(zhǔn)東二礦的數(shù)字化礦山建設(shè)缺少可靠的數(shù)字化人才保障，企業(yè)人才隊(duì)伍的建設(shè)具有落后性，未能滿足設(shè)備引進(jìn)、軟件推廣的實(shí)際需求。在實(shí)際建設(shè)過程中。技術(shù)人員匱乏，未能對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的分析、處理與應(yīng)用，致使軟件與硬件的資源利用率偏低。

5 準(zhǔn)東二礦數(shù)字化礦山建設(shè)的建議

5.1 建設(shè)的原則

首先，可靠性。數(shù)字化礦山建設(shè)的前提便是可靠性，針對(duì)煤炭安全生產(chǎn)的特殊要求，建設(shè)的系統(tǒng)要具有較高的可靠性。對(duì)于系統(tǒng)中涉及到的硬件設(shè)備要適應(yīng)井下特殊的工作環(huán)境。其次，可控性。針對(duì)煤炭生產(chǎn)過程中的各個(gè)子系統(tǒng)，為了降低井下安全事故、提高生產(chǎn)效率，可遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)必須依據(jù)嚴(yán)格的操作權(quán)限進(jìn)行控制。再次，先進(jìn)性。關(guān)于選用的軟、硬設(shè)備，要具備先進(jìn)的技術(shù)與全面的檢驗(yàn)。選用先進(jìn)、可靠的軟件和硬件，能夠提升系統(tǒng)的技術(shù)性能，延長(zhǎng)其使用的時(shí)間。最后，可操作性。針對(duì)煤礦工作人員的技術(shù)特點(diǎn)，要提供先進(jìn)的，易于維護(hù)的人機(jī)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(shè)的對(duì)策

關(guān)于準(zhǔn)東二礦數(shù)字化礦山的建設(shè)，具體的對(duì)策有以下幾方面。

5.2.1 落實(shí)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(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，針對(duì)數(shù)字化礦山的建設(shè)，制定中長(zhǎng)期的總體規(guī)劃，并且要明確各個(gè)階段的數(shù)字化目標(biāo)，使數(shù)字化礦山建設(shè)更加穩(wěn)定與有序。

5.2.2 建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化

準(zhǔn)東二礦的數(shù)字化礦山建設(shè)要得到國(guó)家的重視，并要求政府部門、礦山企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)與供應(yīng)商等進(jìn)行合作，通過內(nèi)部溝通的加強(qiáng)，設(shè)備、系統(tǒng)與軟件應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化將有所提高。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)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(shè)備的重復(fù)采購(gòu)。

5.2.3 攻關(guān)專題項(xiàng)目

準(zhǔn)東二礦要注重與科研機(jī)構(gòu)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(jìn)行專題立項(xiàng)，并組織各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行專題項(xiàng)目的攻關(guān)。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)的軟件與設(shè)備等均能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)管理的實(shí)際需求。隨著設(shè)備與軟件平臺(tái)通用性、合理性與前瞻性的增強(qiáng)，利于其推廣與應(yīng)用。

5.2.4 組建高效團(tuán)隊(duì)

準(zhǔn)東二礦要成立相關(guān)的部門，對(duì)數(shù)字化與信息化建設(shè)進(jìn)行專門的負(fù)責(zé)，并且要注重對(duì)數(shù)字化、信息化人才的培養(yǎng)、引進(jìn)與任用。對(duì)于有潛力的員工要展開系統(tǒng)的培訓(xùn)與教育，使其掌握先進(jìn)的技術(shù)；同時(shí)要對(duì)相關(guān)的人才進(jìn)行引進(jìn)，為數(shù)字化建設(shè)奠定堅(jiān)持的人才基礎(chǔ)[6]。

6 結(jié)語

綜上所述，準(zhǔn)東二礦的數(shù)字化礦井建設(shè)是必要的，它提高了礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保證著礦井作業(yè)人員的人身安全，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“管控一體化”的目標(biāo)，使企業(yè)的管理具有精細(xì)化與動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)。相信，隨著數(shù)字化礦山建設(shè)的進(jìn)一步推進(jìn)，準(zhǔn)東二礦的綜合管理水平將不斷提升。

參考文獻(xiàn)

[1]肖科.盛世迎華誕 金秋鑄輝煌[J].黃河，2012，10（S1）：13-15.

[2]范榮華.淺談數(shù)字礦山建設(shè)進(jìn)展[J].科技致富向?qū)В?012，11（2）：357.

[3]李超.礦井?dāng)?shù)字化及自動(dòng)化的建設(shè)[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(shè)[J].科技致富向?qū)В?013，15（3）：176-246.

[5]呂鵬飛，郭軍.我國(guó)煤礦數(shù)字化礦山發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)探討[J].工礦自動(dòng)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.