我國礦山數(shù)字系統(tǒng)的研究

朱 兢

（中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

進入新世紀以來，隨著高新技術(shù)的發(fā)展以及信息科技的進步，采礦業(yè)的發(fā)展也迎來了嶄新的契機。傳統(tǒng)的礦業(yè)如果不與時俱進的進行升級改造，那么必然會被時代所淘汰。數(shù)字礦山作為礦山實體與相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一與數(shù)字化體現(xiàn)，是今后礦山發(fā)展的必然途徑。就實際工作的開展而言，數(shù)字化礦業(yè)的建設首先需要實現(xiàn)信息通道的完善，而后作為相關(guān)的管理軟件也必須予以重視與升級。

1 數(shù)字礦山及其特征簡析

數(shù)字礦山簡稱“DM”，其是指在統(tǒng)一的時空框架下，對礦山整體以及其相關(guān)現(xiàn)象進行統(tǒng)一的理解與表達。作為數(shù)字礦區(qū)以及數(shù)字中國的重要組成部分，數(shù)字礦山的核心是建立在時間為參考的統(tǒng)一框架之下。以科學的手段進行組織管理與維護，同時以三維可視的表達方式展示礦山的相關(guān)信息。DM 建設的總體目標在于加強礦山的高效與安全生產(chǎn)，其作為一個循序漸進的過程，同時也是礦山信息化發(fā)展建設的必要選擇。其最終的發(fā)展目標與表現(xiàn)形式在于礦山高度自動化的開采，同時實現(xiàn)無人采礦以及無人礦區(qū)發(fā)展模式的確立。

2 數(shù)字礦山系統(tǒng)的主要組成

2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

顧名思義該系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)的采集更新與處理，該系統(tǒng)的主要應用技術(shù)包括“RS、GPS、取樣化驗”等。通過對不同形式空間以及屬性信息的獲取，實現(xiàn)對不同信息的預判與處理。繼而在建立數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，強化對數(shù)據(jù)的進一步存儲與管理。

2.2 數(shù)據(jù)調(diào)度系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要作用在于對礦山地物對象拓撲的建立與維護，同時還兼顧空間查詢、礦山制圖等功能，在此基礎(chǔ)上該技術(shù)還兼顧數(shù)據(jù)訪問的控制與調(diào)度。

2.3 應用系統(tǒng)

該系統(tǒng)實際上是對于不同應用軟件的集合。通過對不同應用軟件的協(xié)調(diào)與管理為礦山生產(chǎn)的整體業(yè)務流程與決策環(huán)節(jié)提供科學的數(shù)據(jù)支持與分析參考。

2.4 過濾系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要作用于多源異質(zhì)數(shù)據(jù)的控制與集成，通過對多源異質(zhì)礦山數(shù)據(jù)的融合與集成，實現(xiàn)三維空間的建模作業(yè)。而后通過數(shù)據(jù)的處理與重組，為數(shù)據(jù)的規(guī)律挖掘提供支持。

3 數(shù)字礦山的優(yōu)化路徑探析

3.1 建立企業(yè)信息高速公路

（1）計算機網(wǎng)絡：在采礦工業(yè)中，MIS 系統(tǒng)的平臺是礦山管理者實際經(jīng)營與主體的主要載體。而隨著采礦生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，加強計算機網(wǎng)絡的應用，可以進一步提升生產(chǎn)調(diào)度以及監(jiān)控效率。

（2）高速企業(yè)網(wǎng)：高速企業(yè)網(wǎng)作為礦山企業(yè)數(shù)字化發(fā)展的核心組成，是在礦山現(xiàn)有通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行升級與改造而成的。其一方面與因特網(wǎng)對接，同時加強寬帶通訊網(wǎng)絡的建立。最終實現(xiàn)礦山數(shù)據(jù)以及礦山數(shù)字化的提升。

3.2 加強礦山軟件的開發(fā)

（1）CAD：CAD 技術(shù)作為采礦行業(yè)應用較為廣泛的軟件，其與計算機圖形處理技術(shù)在同步發(fā)生與提升。當下CAD 技術(shù)正處于高速發(fā)展的階段，而早在上個世紀九十年代，國外便已經(jīng)發(fā)展了以三維礦床模型為基礎(chǔ)的礦山應用軟件。其不僅涉及到地質(zhì)資料的處理同時還應用在礦床建模以及開采輔助等多個環(huán)節(jié)。就真三維集成圖形環(huán)境的實現(xiàn)訴求而言，也已經(jīng)有部分軟件能夠滿足向研究。可視化集成采礦CAD 系統(tǒng)在當下正處于研發(fā)階段，其作為可視化、集成化以及輔助設計技術(shù)為一體的綜合性軟件，在今后礦山的開采與生產(chǎn)中必將發(fā)揮重要的作用。

（2）虛擬礦山：數(shù)字礦山還涉及到地上以及地下三維空間的動態(tài)變化層面。其能夠?qū)碗s的地質(zhì)環(huán)境進行多角度的顯現(xiàn)。同時還能就礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境的動態(tài)情況予以有效的監(jiān)控與模擬?？梢哉f虛擬礦山軟件的開發(fā)與應用能夠使得整個礦山系統(tǒng)愈發(fā)區(qū)域合理與高效，而這也是現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

3.3 高效數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：眾所周知，礦山開采過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)復雜且繁瑣，而數(shù)據(jù)的有效獲取則是現(xiàn)階段數(shù)據(jù)礦山系統(tǒng)建設最為基礎(chǔ)的條件。數(shù)據(jù)采集的精準與否不僅關(guān)系到數(shù)據(jù)模型的準確性，同時還影響到空間分析的有效性。當下地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)、采礦工程數(shù)據(jù)以及礦山測量數(shù)據(jù)是礦山數(shù)據(jù)獲取的主要方向，所以在數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應用過程中，應進行有效的組合與疊加。除了傳統(tǒng)的技術(shù)手段以外，激光掃描、物探技術(shù)以及數(shù)字攝影等方式均已經(jīng)成為礦山數(shù)據(jù)獲取的主要方式。

（2）數(shù)據(jù)倉庫：數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)與前提，其包含數(shù)據(jù)的分類、編碼、檢索以及更新與管理等。所以加強數(shù)據(jù)集成管理軟件的建立與升級勢在必行。為了能夠從礦山數(shù)據(jù)中高效的提取相關(guān)信息同時揭露隱藏規(guī)律，還需相關(guān)技術(shù)人員加強數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的升級。

數(shù)字礦山的建設必須堅持以高速企業(yè)網(wǎng)的發(fā)展為核心，通過對不同層面應用軟件的開發(fā)與應用，為數(shù)據(jù)采集與管理工作的開展提供基礎(chǔ)。而這所有環(huán)節(jié)的結(jié)合便是構(gòu)成礦山信息化與自動化的有效途徑。作為一個相對復雜的工程，數(shù)字化礦山的建設不僅關(guān)系到礦山企業(yè)自身的發(fā)展，對于社會經(jīng)濟的影響也不容小覷。所以作為相關(guān)政府，應加強對于數(shù)字化礦山建設的重視，在條件允許的情況下，應就政策以及經(jīng)濟層面予以有效的支持。我國的礦業(yè)系統(tǒng)十分龐大，在日新月異的時代浪潮面前，需勇敢的迎接挑戰(zhàn)，同時有計劃的加強礦山的數(shù)字化建設，這對于我國礦業(yè)的今后發(fā)展而言大有裨益。