摘 要：隨著現代化科學技術的快速發(fā)展，各種自動化、數字化技術在各個領域得到廣泛應用?；谧詣踊砟钕?，積極推動數字礦山建設，可有效提高礦山生產運營效率，還有助于減少安全生產事故。結合當前數字礦山建設的實際情況，進一步優(yōu)化和完善數字礦山建設。文章簡要介紹了數字礦山建設，分析了數字礦山建設的現狀，闡述了自動化理念下的數字礦山建設。

關鍵詞：自動化理念；數字礦山；建設

數字礦山是基于動態(tài)、多時空的采動系統(tǒng)，包括井巷工程、地層環(huán)境與礦體，以計算機信息技術、網絡通信和礦山實時監(jiān)測為中心的技術系統(tǒng)。自動化理念下的數字礦山建設是礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢，通過積極建設數字礦山，實現科學化決策和礦山高效管理。

1 數字礦山建設概述

采礦工業(yè)的發(fā)展關系著國家可持續(xù)發(fā)展、人身安全、環(huán)境保護和資源利用，數字礦山建設一直以來是各國科技研究的重要內容。建設數字礦山是指將礦山中相對固定的空間位置信息，如礦山運輸、排水、供電、提升以及井下地質構造等內容，準確、全面地描述出礦山生產運營的三維控制模型，綜合礦山企業(yè)的過程控制系統(tǒng)、生產執(zhí)行系統(tǒng)和資源計劃等構成一個信息廣泛的數字礦山，對礦山采掘、生產運營和自動化管理控制等系列活動進行可視決策、調度指揮、智能分析、仿真模擬和現實虛擬[1]，實現智能化和自動化的礦山管理，提高礦山生產的經濟效益和社會效益。

2 數字礦山建設的現狀

傳統(tǒng)礦山生產多是人工作業(yè)，采礦質量和工作效率有限，并且易發(fā)生各種安全事故，威脅采礦工作人員的人身安全，傳統(tǒng)礦山企業(yè)管理粗放、裝備和技術水平落后，生產、設計、決策等環(huán)節(jié)依賴于經驗，自動化程度較低。而隨著市場競爭、生產安全、經營管理等因素的影響，建設數字礦山勢在必行，但需結合礦山實際統(tǒng)籌規(guī)劃，改善礦山日常生產運營存在的問題，應積極引進現代化科學技術，基于數字礦山平臺，集成管理系統(tǒng)和生產應用，提升礦山安全管理水平和市場競爭力。當前，我國數字礦山建設起步較晚，很多礦山企業(yè)沒有將信息資源作為一種重要資源進行綜合利用和統(tǒng)籌開發(fā)，數字礦山的信息基礎薄弱，系統(tǒng)性能不夠穩(wěn)定。一方面，礦山企業(yè)對于數字礦山建設的認識不全面，混淆了數字礦山建設和信息化建設的概念。數字礦山建設是自動化現場作業(yè)、三維模擬、信息自動化的有機結合體，由于礦山企業(yè)對數字礦山建設的經驗不足，而且礦山生產運營又有著個性化的特點，可參考和借鑒的內容較少[2]，使得數字礦山建設存在較大難度。另一方面，數字礦山系統(tǒng)孤立，數字礦山的安全管理、信息監(jiān)控、輔助設計和信息系統(tǒng)之間，信息不共享。

3 自動化理念下的數字礦山建設

3.1 三維輔助決策系統(tǒng)（GIS）

數字礦山建設以三維輔助決策系統(tǒng)為核心，通過仿真虛擬技術和三維建模過程，虛擬再現礦山采掘、生產和運營環(huán)境，集成礦山生產運營決策、安全調度指揮、生產計劃調度以及采掘生產管理，實現對礦山經營管理和安全生產的實時監(jiān)控、可視化調度和分析決策，為礦山應急救援指揮、技術調度以及安全生產管理提供重要的技術支持。

3.2 協同辦公管理系統(tǒng)

自動化理念下數字礦山建設需要構建協同辦公管理系統(tǒng)，協同辦公是以政府單位和企業(yè)信息化建設為核心的軟件系統(tǒng)平臺，基于該軟件系統(tǒng)平臺建設資金流、物流、信息流和工作流的信息化應用框架，加強個人消息、公共信息、系統(tǒng)數據、知識文檔等信息的溝通交流。同時對協同辦公管理系統(tǒng)設計工作交流管理、信息管理、資源管理、會議管理、檔案管理、公文管理、表單管理、郵件管理、首頁管理和系統(tǒng)管理等功能模塊。

3.3 礦山企業(yè)資源計劃

礦山企業(yè)資源計劃（ERP）結合礦山企業(yè)的實際生產運營計劃，進一步優(yōu)化生產管理的流程和功能，從而確定財務管理、銷售管理、人力薪資管理、選冶管理、倉庫管理、采購管理、運輸管理、設備能源、安全管理、生產管理、計劃管理、儲量管理、系統(tǒng)管理等功能模塊[3]。

3.4 井下地表通訊系統(tǒng)

井下地表通訊系統(tǒng)以電纜、光纜為信息傳輸媒介，建立井下局域網，基于TCP/IP協議，實現和Internet、礦山局域網的信息通訊。井下地表通訊系統(tǒng)需設置視頻監(jiān)控模塊、井下工作人員與設備調度、跟蹤和定位模塊以及語音通訊模塊，實現監(jiān)測與交通監(jiān)控之間的數據傳輸。通過對井下地表通訊系統(tǒng)設計模塊化結構，結合數字礦山建設實際情況，在不同階段，分步、分期進行實施。

3.5 生產執(zhí)行系統(tǒng)

生產執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是面向礦山企業(yè)生產車間的實時信息系統(tǒng)和生產管理技術，MES為礦山企業(yè)提供精細化、有彈性、快速反應的制造環(huán)境，有助于礦山企業(yè)按期交貨、降低成本，提高服務質量和產品質量。MES實現的關鍵在于礦山生產與計劃的密切配合，車間管理人員通過MES了解礦山生產現場的情況，及時做出準確判斷，快速采取應對措施，確保礦山生產計劃的快速執(zhí)行。MES為礦山企業(yè)管理人員進行礦山生產運營過程管理和監(jiān)控、控制生產成本和產品質量提供了重要工具。

3.6 過程控制系統(tǒng)

3.6.1 人機定位管理。人機定位管理主要實現以下功能：第一，自動記錄升降井工作人員，顯示具體每個人準確的上井和下井時間；第二，識別卡管理，包括人車識別卡匹配查詢、識別卡分配、新卡入庫管理等；第三，重大危險信息警示，動態(tài)顯示礦山井下的危險信息，提醒工作人員注意所在區(qū)域的危險和風險因素，采取有效安全防護措施，在井下危險場合，如盲巷，設計語音站，組織工作人員隨便進入；第四，CAS/PDS反碰撞系統(tǒng)，在車輛與車輛、工作人員與車輛相遇時，提前發(fā)出報警信號，提醒行人和司機，避免發(fā)生安全事故；第五，實時定位，通過人機定位管理系統(tǒng)，在屏幕上顯示任一時刻井下車輛和人員的位置，實時查詢井下車輛和人員的數量和分布情況。

3.6.2 通風排水控制。實時監(jiān)測礦井通風機的反風和開停、電機繞組溫度、軸承溫度、通風機功率、風量以及風壓等狀態(tài)信號，一旦發(fā)現礦井異常情況，快速發(fā)出報警信號，并傳送到礦山信息管理中心，按照緊急預案有效處理。

3.6.3 尾礦庫預警監(jiān)測。通過尾礦庫預警監(jiān)測系統(tǒng)對尾礦庫庫區(qū)筑壩、尾礦排放等情況進行巡檢和觀測，準確高效地指揮尾礦庫生產，實時觀察牲畜或者閑雜人員進入尾礦庫等情況，及時發(fā)出報警信號。

3.6.4 安全生產調度指揮。安全生產調度指揮系統(tǒng)是一個集礦山信息采集、調度、決策、顯示、控制、切換、處理等為一體的綜合性系統(tǒng)，實現整個礦山生產運營的有效、全面和持續(xù)監(jiān)管，隨時掌握礦山安全生產情況，識別安全風險，對可能存在的風險提前預警，提高化解和防范礦山風險能力，確保礦山安全、穩(wěn)定、高效運行。

4 結束語

隨著礦山開采越來越深，對于礦山企業(yè)的生產運營要求也越來越高。礦山的安全生產運營離不開技術創(chuàng)新和科技支撐，通過建設數字礦山，實現標準化、系統(tǒng)化、規(guī)范化的采礦生產運營，實現最大化的經濟效益，推動礦山企業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]吳立新，汪云甲，丁恩杰，等.三論數字礦山——借力物聯網保障礦山安全與智能采礦[J].煤炭學報，2012，3：357-365.

[2]楊光.試分析自動化、信息化與數字礦山[J].機械管理開發(fā)，2013，5：68-69+72.

[3]白復鋅，王善功，姜順鵬，等.淺談數字化礦山建設整體架構思路[A].中國金屬學會采礦分會、中國礦冶網.全國冶金礦山現代采礦技術及裝備學術研討會論文集[C].中國金屬學會采礦分會、國家金屬礦產資源綜合利用工程技術研究中心、中國礦冶網，2012：5.

作者簡介：袁超（1987-），男，河北唐山人，學歷：本科，工作單位：河北鋼鐵集團礦山設計有限公司，助理工程師，研究方向：自動化。