王建軍

[摘? ? 要]新時(shí)期在礦山行業(yè)的發(fā)展中，積極融入網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字礦山已經(jīng)成為重要趨勢(shì)，同時(shí)礦山行業(yè)也需要以數(shù)字礦山等新型技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的綠色開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)展的可持續(xù)性，因此必須準(zhǔn)確把握數(shù)字礦山特點(diǎn)，充分了解數(shù)字礦山建設(shè)的各項(xiàng)信息技術(shù)，從而為資源綠色開發(fā)提供有力的技術(shù)支撐，推動(dòng)我國礦山行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字礦山;特點(diǎn)分析;綠色資源;開發(fā)對(duì)策

[中圖分類號(hào)]X322 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–00–03

Discuss the Characteristics of Digital Mines and Countermeasures?for the Development of Green Resources

Wang Jian-jun

[Abstract]In the development of the mining industry in the new era， it has become an important trend to actively integrate network information technology and build digital mines. At the same time， the mining industry also needs to realize the green development of resources based on new technologies such as digital mines in order to achieve development. Sustainability， therefore， we must accurately grasp the characteristics of digital mines and fully understand the various information technologies of digital mine construction， so as to provide strong technical support for the development of green resources and promote the upgrading and transformation of my country's mining industry.

[Keywords]digital mine; characteristic analysis; green resources; development countermeasures

隨著我國綠色環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的提出，礦山行業(yè)要實(shí)現(xiàn)資源綠色開發(fā)，就必須積極應(yīng)用各種先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，通過數(shù)字礦山的建推動(dòng)礦山行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，全面提高礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的效率和現(xiàn)代化水平，從而使礦山發(fā)展與綠色資源開發(fā)相互促進(jìn)。因此礦山行業(yè)必須要加強(qiáng)對(duì)數(shù)字礦山的研究，充分了解數(shù)字礦山建設(shè)的相關(guān)技術(shù)，深刻理解數(shù)字礦山特點(diǎn)，利用數(shù)字礦山技術(shù)對(duì)資源勘測(cè)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等各項(xiàng)活動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提高礦山指揮調(diào)度的能力，以確保資源的開發(fā)利用科學(xué)合理。

1 數(shù)字礦山分析

1.1 數(shù)字礦山特點(diǎn)

在數(shù)字礦山的建設(shè)中應(yīng)準(zhǔn)確把握數(shù)字礦山的基本特點(diǎn)。數(shù)字礦山的一個(gè)重要特點(diǎn)就是大量虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦山結(jié)構(gòu)特征以及開采情況的模擬仿真，實(shí)現(xiàn)了礦山管理的可視化，使礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)更加科學(xué)合理。同時(shí)對(duì)于數(shù)字礦山通過數(shù)據(jù)庫的建設(shè)還具備了對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)管理的特點(diǎn)，因此為數(shù)據(jù)信息的共享交流提供了平臺(tái)基礎(chǔ)，并可以更好地保證數(shù)據(jù)信息的安全。由于數(shù)字礦山通過自動(dòng)化以及智能化技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)礦山各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)情況，而且能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的分析，從而為礦山的管理決策提供了更加可靠的參考依據(jù)。此外，數(shù)字礦山的一個(gè)重要特點(diǎn)就是能夠以所采集的地質(zhì)水文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，自動(dòng)分析礦區(qū)地質(zhì)變化，從而可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，更好地保證礦山生產(chǎn)作業(yè)的安全。

目前，礦山行業(yè)整體處于發(fā)展的低谷期，企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)生存與發(fā)展就必須合理控制成本，盡量減少資本支出以及企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用，并積極應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，向無人化采礦的方向發(fā)展，而這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都需要建立在對(duì)海量信息的有效整合以及信息化、自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，因此數(shù)字礦山已經(jīng)成為了礦山行業(yè)發(fā)展的主要方向。

1.2 建設(shè)數(shù)字礦山的重要信息技術(shù)

1.2.1 數(shù)據(jù)整合技術(shù)

現(xiàn)代礦山在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的管理、科學(xué)的整合是提高礦山管理決策水平的重要基礎(chǔ)。因此在數(shù)字礦山的建設(shè)中應(yīng)積極應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)整合技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源勘探、采選礦、冶煉等各部門不同結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)信息的有效管理和綜合利用。在數(shù)字礦山的建設(shè)實(shí)踐中，主要通過數(shù)據(jù)采集和相關(guān)的接口技術(shù)、數(shù)據(jù)整合技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)綜合分析傳輸技術(shù)等技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山生產(chǎn)中數(shù)據(jù)的整合處理。

1.2.2 信息流技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山的建設(shè)，應(yīng)積極應(yīng)用信息流技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫等技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)信息加工處理、整理分析以及信息的共享交流等，為礦山的管理決策提供更加全面準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)代礦山在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中所形成的信息類型較為復(fù)雜，因此在數(shù)字礦山建設(shè)中應(yīng)采用通用型信息流內(nèi)核技術(shù)，以適應(yīng)實(shí)際需要。同時(shí)在應(yīng)用信息流技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦山企業(yè)的具體情況進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)置，并加強(qiáng)信息反饋系統(tǒng)的構(gòu)建。例如，在企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)的界面中應(yīng)包括個(gè)性化桌面、匯總報(bào)表、KPI監(jiān)控以及實(shí)時(shí)信息體系;在中層領(lǐng)導(dǎo)的界面中應(yīng)包括個(gè)性化桌面、報(bào)表系統(tǒng)、即時(shí)生產(chǎn)監(jiān)督系統(tǒng)、風(fēng)控系統(tǒng)以及計(jì)劃監(jiān)督系統(tǒng)等。而在基層數(shù)據(jù)中則應(yīng)綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和整合技術(shù)，按照接口設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合性的處理分析以及有針對(duì)性的推送。此外，在信息流技術(shù)的應(yīng)用中應(yīng)提高信息安全意識(shí)，積極應(yīng)用先進(jìn)的安全技術(shù)合理設(shè)置信息流管理權(quán)限，以保證企業(yè)信息安全。

1.2.3 任務(wù)通知系統(tǒng)

一些礦山企業(yè)在指揮調(diào)度工作中仍采用傳統(tǒng)的任務(wù)通知方式，難以使指揮調(diào)度信息及時(shí)、準(zhǔn)地傳達(dá)到相關(guān)人員。因此應(yīng)積極采用先進(jìn)的數(shù)字信息技術(shù)建設(shè)任務(wù)通知系統(tǒng)，以提高信息管理的水平和能力。同時(shí)，在任務(wù)通知系統(tǒng)的建設(shè)中應(yīng)結(jié)合我國礦山企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)條件等現(xiàn)實(shí)情況，合理選擇相關(guān)技術(shù)以及軟件系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。在礦山任務(wù)通知系統(tǒng)中應(yīng)實(shí)現(xiàn)多元化的功能，既要能夠根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動(dòng)完成任務(wù)的即時(shí)生產(chǎn)發(fā)送，同時(shí)還要能夠?qū)θ蝿?wù)進(jìn)行有效的監(jiān)督管理，并要具備可追溯功能，從而保證礦山管理的科學(xué)有效。

1.2.4 移動(dòng)智能終端技術(shù)

隨著移動(dòng)智能終端技術(shù)的發(fā)展，各種移動(dòng)智能終端的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。在數(shù)字礦山的建設(shè)中也應(yīng)積極應(yīng)用移動(dòng)智能終端技術(shù)，并加強(qiáng)與任務(wù)通知系統(tǒng)以及信息流技術(shù)的相互融合，以確保礦山的相關(guān)信息能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)共享交流，為礦山的管理決策提供時(shí)效性更好的數(shù)據(jù)支持。目前在數(shù)字礦山建設(shè)中主要涉及移動(dòng)智能終端的顯示和軟件管理技術(shù)、移動(dòng)終端設(shè)備管理、平臺(tái)支持以及權(quán)限安全管理等相關(guān)技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮移動(dòng)終端的多元化特點(diǎn)，確保能夠?yàn)槎喾N平臺(tái)操作系統(tǒng)提供技術(shù)支持，同時(shí)在各移動(dòng)終端均應(yīng)加強(qiáng)安全管理機(jī)制的建設(shè)，并結(jié)合設(shè)置隔離區(qū)或者防火墻等方式有效保證信息通道安全。此外還應(yīng)積極開發(fā)相關(guān)應(yīng)用軟件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)多平臺(tái)文檔、數(shù)據(jù)信息、生產(chǎn)作業(yè)的管理，并自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)通知。

1.2.5 云技術(shù)

礦山企業(yè)應(yīng)積極應(yīng)用云技術(shù)構(gòu)建信息系統(tǒng)，以減少企業(yè)管理維護(hù)數(shù)字礦山系統(tǒng)的技術(shù)難度和管理成本，從而提高管理效率。目前在數(shù)字礦山建設(shè)中比較常用的云技術(shù)主要包括各種云端操作系統(tǒng)，云系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)維護(hù)優(yōu)化技術(shù)以及相關(guān)的安全技術(shù)等。通過云服務(wù)構(gòu)建礦冶云，不僅可以對(duì)企業(yè)的設(shè)備和文檔信息進(jìn)行管理，動(dòng)態(tài)監(jiān)視生產(chǎn)過程，自動(dòng)完成任務(wù)通知，而且還可以使操作界面更加個(gè)性化，以適應(yīng)礦山企業(yè)的實(shí)際需要，同時(shí)還可以為企業(yè)用戶以及便攜設(shè)備終端提供與礦冶云之間的安全通道。另外企業(yè)數(shù)據(jù)庫也可以通過整合接口及時(shí)獲取礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中所形成的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并向控制中心傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。云服務(wù)解決方案極大地提高了數(shù)字礦山的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及處理分析能力。

1.3 數(shù)字礦山系統(tǒng)的建設(shè)

在數(shù)字礦山的建設(shè)中應(yīng)根據(jù)礦山企業(yè)的實(shí)際需求確定其數(shù)字礦山系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，且系統(tǒng)框架應(yīng)具有一定的可擴(kuò)展性，以便適應(yīng)礦山未來的發(fā)展需要。因此應(yīng)采用模塊化方式構(gòu)建數(shù)字礦山系統(tǒng)，并積極應(yīng)用數(shù)據(jù)層模塊設(shè)計(jì)技術(shù)、功能性信息模塊分類技術(shù)以及相關(guān)的安全技術(shù)和權(quán)限控制技術(shù)，通過制定模塊接口標(biāo)準(zhǔn)以及開發(fā)特殊接口完成數(shù)字礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

1.3.1 個(gè)性化信息平臺(tái)的構(gòu)建

在礦山企業(yè)中，由于崗位的不同，對(duì)信息的需求也存在明顯的差異。例如集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)層需要及時(shí)掌握下屬所有企業(yè)的動(dòng)態(tài)匯總信息;而作為下屬企業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)層則要掌握生產(chǎn)部門以及所有部門的情況。企業(yè)中層領(lǐng)導(dǎo)需要能夠準(zhǔn)確了解其管轄范圍內(nèi)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，而基層領(lǐng)導(dǎo)崗位則需要詳細(xì)了解其管理范圍的所有設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)情況。因此在構(gòu)建數(shù)字礦山的信息化平臺(tái)時(shí)應(yīng)根據(jù)企業(yè)內(nèi)部崗位以及層次的不同進(jìn)行個(gè)性化界面的建設(shè)，從而為使用者查詢調(diào)用數(shù)據(jù)信息提供便利。

1.3.2 數(shù)字礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次分析

在數(shù)字礦山系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中主要包括外部網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)以及生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)等3個(gè)層次。其中外部網(wǎng)絡(luò)主要由互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端等構(gòu)成，并可以通過企業(yè)門戶網(wǎng)站與礦山企業(yè)相連接。在企業(yè)內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)設(shè)置外部隔離區(qū)，以提高企業(yè)內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)的安全性。

在企業(yè)內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)中主要包括數(shù)據(jù)層、OMS/ME層以及ERP層這三部分。其中綜合數(shù)據(jù)庫、企業(yè)數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)層。而在綜合數(shù)據(jù)庫中則高度集成了礦山的地質(zhì)數(shù)據(jù)、采掘數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、環(huán)保安全數(shù)據(jù)以及庫存數(shù)據(jù)等。OMS/ME層的主要功能是管理礦山企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備，編制生產(chǎn)報(bào)表、調(diào)度班組作業(yè)并形成日志，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控和智能化管理，同時(shí)構(gòu)建智能化信息平臺(tái)。ERP層的主要功能是管理市場(chǎng)信息、企業(yè)財(cái)務(wù)狀況、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本、企業(yè)庫存及供應(yīng)情況、合同和相關(guān)文檔信息等，且在ERP層也集成各種辦公管理軟件。

在數(shù)字礦山的生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)中則主要包括各種生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)信息以及實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)等。其中在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中包括了SCADA生產(chǎn)系統(tǒng)、PLC、DCS、車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、專家優(yōu)化系統(tǒng)以及即時(shí)環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)等。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)可以將其所采集記錄的各種數(shù)據(jù)形成歷史數(shù)據(jù)并發(fā)送給企業(yè)辦公系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)庫。在生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)間應(yīng)設(shè)置內(nèi)部隔離區(qū)，以保證數(shù)據(jù)信息的安全。

1.3.3 設(shè)備預(yù)防管理系統(tǒng)的建設(shè)

礦山生產(chǎn)設(shè)備往往屬于高價(jià)值設(shè)備，目前在設(shè)備的使用管理中多采用定期更換維修等方式，不僅會(huì)給礦山生產(chǎn)安全帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，而且還可能造成資源的浪費(fèi)。因此應(yīng)積極應(yīng)用數(shù)字礦山的相關(guān)技術(shù)設(shè)備，利用傳感器以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)礦山設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，即時(shí)準(zhǔn)確地掌握設(shè)備在運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)壓力、振動(dòng)以及溫度等數(shù)據(jù)信息，并與數(shù)據(jù)庫中存在的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息，以便設(shè)備運(yùn)維管理部門可以有計(jì)劃、有針對(duì)性地開展停機(jī)檢修工作，以提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。目前預(yù)防性設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用還處于發(fā)展初期，且其應(yīng)用范圍主要局限于高溫高壓的關(guān)鍵性礦山電力系統(tǒng)中，未來還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)傳感設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、信號(hào)管理、模型構(gòu)建、任務(wù)通知系統(tǒng)以及自學(xué)習(xí)系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)的應(yīng)用將進(jìn)一步提高數(shù)字礦山設(shè)備管理的科學(xué)性和有效性，推動(dòng)我國礦山行業(yè)的全面升級(jí)轉(zhuǎn)型。

2 資源綠色的開發(fā)對(duì)策

2.1 資源綠色開發(fā)應(yīng)利用數(shù)字礦山技術(shù)進(jìn)行空間信息的獲取

要實(shí)現(xiàn)資源綠色開發(fā)就需要充分了解礦山資源的分布、周邊環(huán)境、地理空間以及相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)等各種數(shù)據(jù)信息，因此必須以數(shù)字礦山為基礎(chǔ)，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，通過3S等技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行信息的采集以及數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，并構(gòu)建資源環(huán)境模型，綜合分析資源開發(fā)成本以及環(huán)境價(jià)值等，為資源的合理開發(fā)利用提供準(zhǔn)確全面的參考依據(jù)。

2.2 資源綠色開發(fā)應(yīng)以數(shù)字礦山作為研究平臺(tái)基礎(chǔ)

要實(shí)現(xiàn)資源綠色開發(fā)需要進(jìn)行大量的研究分析，而數(shù)字礦山是開展相關(guān)研究的重要平臺(tái)基礎(chǔ)。在數(shù)字礦山平臺(tái)上能夠高度集成礦體特征、巖層結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)，并能夠?yàn)閿?shù)字模型的構(gòu)建以及仿真模擬提供技術(shù)支持，因此能夠?yàn)橘Y源綠色開發(fā)的理論研究以及成果轉(zhuǎn)化提供便利。

3 結(jié)束語

礦山企業(yè)應(yīng)積極應(yīng)用數(shù)字技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)加強(qiáng)數(shù)字礦山的建設(shè)，全面提高礦山管理的自動(dòng)化、智能化水平，并以數(shù)字礦山為基礎(chǔ)進(jìn)行資源的綠色開發(fā)，為資源的合理開發(fā)利用提供空間信息以及研究平臺(tái)，從而推動(dòng)礦山行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，為礦山行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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