数字矿山(5篇)

数字矿山

[关键词]自动化；信息化；数字矿山

中图分类号：TD67文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）21-0377-01

信息技术的快速发展和浪潮般的推广应用，为矿山企业带来了机遇，也带来了压力，“数字矿山”应运而生。数字矿山是以计算机及其网络为核心手段，实现矿山信息的获取、存储、传输、表述、深加工及其在各个生产环节和管理与决策中的应用。它是一个由多个相互关联的软、硬件分（子）系统组成的庞大系统。

数字矿山的建设开发过程，称为矿山数字化。矿山数字化过程是综合运用GIS（地理信息系统）、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，建设矿山资源开发利用、信息采集、动态监测管理和辅助决策服务系统的过程。它是地理、资源、生态环境等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真，具有优化决策支持和可视化表现等强大功能。

矿山数字化的最终目标，是应用矿产经济、数学地质、信息技术的原理与方法，通过计算机及软件，把矿床地质、矿产开发等有关信息，以地理坐标为标准有机集成起来。并通过数学分析研究，建立这些数据的三维空间联系，实现现实矿山实体的数字化、可视化，从而解决矿山生产动态管理、生产方案优化决策、矿山生产规划、矿床边深部找矿增储、资源的合理开发利用等技术问题，以便减少资源的浪费和环境污染，提高矿业开发的社会经济效益。

1数字矿山目标及发展现状

传统的采矿工业大多数都是以人工作业为主，不仅采矿的工作效率不高而且还经常发生采矿人员伤亡的安全生产事故。为了更好地解决矿山在日常生产过程中所面临的问题，坚持以人为本的工作理念，运用现代高新技术，不断完善我国数字矿山的建设。数字矿山的主要目的便是为了更好地解决传统采矿工艺存在的问题以及弊端，使信息资源的综合利用与矿山的安全生产相结合，保证整个采矿过程绿色安全且高效节能。

我国的矿山企业受传统采矿工艺的影响比较大，矿山企业虽然也在发展自动化建设和信息化建设，然而都受到传统思想的束缚，不敢冒险尝试新型数字矿山的建设，严重影响了数字矿山的建设。在国家和地方政府的不断重视和扶持下，现目前我国的数字矿山建设正在如火如荼的进行着，并在不断研究和开发各类新的开采技术，矿山的开采工艺也在不断朝着数字化、智能化方向发展，大大提升了矿山企业的生产效率，带来了巨大的经济效益和社会效益。

2数字矿山自动化和信息化建设

数字矿山系统由于容易受到自然条件和人为因素的影响，矿山系统的建设难度很大。自动化、信息化数字矿山不仅应当具备较强的调节能力，还应当具备较强的控制能力，使信息资源的综合利用与矿山的安全生产相结合，保证整个采矿过程绿色安全且高效节能。

2.1矿山自动化

开采设备的自动化，不仅能够提高矿山的开采效率，还能够有效地改善企业矿山的生产条件，降低开采成本，保证采矿过程的安全。此外，开采设备的自动化也是无人采矿和数字采矿的重要实现手段。现目前我国采矿企业应当摒弃低效率、高强度的传统矿山开采方式，不断发展自动化开采技术，在提高资源利用率的同时，保障矿山开采人员的人生安全。尤其是在开采难度高和开采危险大的矿山开采工作中，自动化开采的优势更大。

现目前，我国大多数字矿山都在使用自动控制技术、振动检测技术、自动诊断技术以及自动识别技术等一系列自动化生产技术，使我国矿山的智能化生产更加完善。我国数字矿山近几年也在不断发展，在矿山GP定位、三维地学模拟以及矿山地理信息系统等自动化生产方面都取得了一定的成就。此外，数字矿山的自动化也应当包括运输自动化。数字矿山的自动化运输系统能够对开采矿石进行自动运输，不仅大大节约采矿的运输成本，还能够避免安全事故的发生，提高矿石的运输效率。

2.2矿山信息化

信息化信号的传输方式有两种：一种是模拟信号传输；一种是数字信号传输。其中模拟信号在抗干扰性方面的能力比较差，模拟信号一旦在传输过程中遇到噪声干扰，会对模拟信号的传输造成一定的影响，并且模拟信号受到影响后，很难自动恢复正常。相反，数字信号在抗干扰性方面的能力比较强，在传输过程中遇到噪声干扰，数字信号会通过自动整形再生来恢复信号的正常传播。此外，数字信号在进行传输时不会受到距离的影响，并且具有相当高的保密性能，能够很好地保证传输信号的质量。若数字信号的传输基于光缆，则数字信号传输的优势将得到最大发挥。由于矿山的需要传输信号的距离比较远，加上采矿区域内给中机械的噪音较大，因此，矿山系统要实现及时、快速以及准确的信息传输，信号的传输方式应当首先数字信号传输。数字信号能够快速、高效地将矿井下面的实时采矿场景传输给地面信息控制中心，也能够将控制调度中心的各种控制调度信息快速、高效地传输到矿山的各个采矿车间或部门，不仅能够大大缩短传递信息时间，还能够准确地控制矿区个采煤部门或车间的协调运作，提高矿山的生产效率。

3建设信息化、自动化数字矿山的意义

随着科技的不断发展，发展现代化数字矿山是采矿工业未来的发展方向，建设信息化、自动化数字矿山有着非常重要的意义：

3.1建设信息化、自动化数字矿山能够提高采矿企业的综合竞争力

建设信息化、自动化数字矿山能够使企业的核心采矿技术得到不断发展和完善，也能促进企业的基础技术和核心技术的不断创新，能够使采矿企业在国际竞争中展现良好的企业形象。

3.2建设信息化、自动化数字矿山能够不断提高企业的生产效率

建设信息化、自动化数字矿山，能够使企业在实际采矿工作的运转效率不断提高。信息化、自动化数字矿山把传统的采矿工作的人工操作变为了现代高技术含量的机械化操作，在提高企业生产效率的同时大大降低了采矿工作人员伤亡的安全事故。

3.3建设信息化、自动化数字矿山能够有效降低企业的各项损失

建设信息化、自动化数字矿山能够大大减少或避免采矿工作中发生矿山灾害的风险，防止采矿工作中各类安全事故的发生，保证矿山的整个采矿工作的高效性、高产性以及安全性。矿山在采矿过程中一旦发生安全事故，信息化、自动化数字系统能够紧急产生相应的防护措施，减少矿山工作人员的伤亡，保护矿山开采设备，降低矿山的经济损失。

4信息化、自动化数字矿山建设中存在问题及解决方案

我国的数字化矿山经过十几年的发展，取得了一定的成就，然而我国的数字化矿山在建设中仍然存在一些问题：

4.1数字矿山出现信息孤岛的现象比较严重

现目前我国的很多数字矿山都没有完整的矿山数据收集以及数据共享系统，导致矿山的各类数据分析、地质状况以及对相关设备设施的控制不能实现数据共享，使数字矿山各个系统之间存在严重的信息孤岛现象，浪费了矿山的信息资源。对此，矿山企业应当加快数字化控制软件的开发和研究，不断优化和完善数字矿山系统，加强各个矿山之间以及矿山各个设备之间有效的数据共享，合理利用矿山数据资源，提高矿山的生产效率。

4.2数字矿山技术以及生产设备落后

现目前我国很多数字矿山由于资金问题，无法引进新的技术和设备，导致我国数字矿山的技术以及生产设备比较落后，严重阻碍了数字矿山技术的创新和矿山系统的优化和完善，制约了我国数字矿山的发展。对此，数字矿山应当加强矿山关键技术的研究，培养和引进更多的数字矿山专业技术人员，加强对数字矿山的基础理论知识以及核心技术的开发研究，不断改进和创新数字矿山开采技术，优化和完善数字矿山系统，提高数字矿山的生产效率，为企业带来更大的经济效益。

5结语

随着科技的不断发展，发展现代自动化、信息化数字矿山是我国矿山未来的发展方向，对矿山企业有着十分重要的意义。数字矿山企业应当不断创新矿山核心开采技术，不断完善和优化数字矿山系统，使数字矿山的日常开采活动正常、高效进行，为矿山企业带来更大的经济效益，推动我国数字矿山的发展。

参考文献：

[1]姜亮。浅谈煤矿企业信息化及数字矿山建设[J]，科技致富向导，2013（15）：176―246.

数字矿山篇2

关键词：矿山，建设，方法

1.引言

21世纪是各种技术飞速发展的时期，数字化、网络化、智能化已成为知识经济的重要标志，通讯、信息和自动化生产及检测技术的迅速发展和应用已经深刻地影响和改变着传统的矿业生产。数字矿山实际就是以矿山系统为原型，以矿山科学、信息科学、人工智能为理论基础，通过采用现代信息、数据库、网络支撑、传感器和过程智能控制技术，在矿山企业生产活动的三维尺度范围内，对矿山生产、经营与管理的各个环节及生产要素实现矿山企业生产的安全、高效和低耗，达到矿山资源管理和生产的最优化。

2.数字矿山概述

2.1数字矿山概念

数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。科技论文。

2.2数字矿山意义

数字矿山可将企业的安全生产与经营管理业务流程数字化并加工成新的信息资源，迅速准确地提供给各层次的管理者及时掌握动态业务中的一切信息，以做出有利于生产要素组合优化的决策，使企业资源合理配置，从而使企业能够适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济效益。

2.3数字矿山的特征

2.3.1实时的数据传输网络。数字矿山技术环境下，理论上讲矿山数据库实时更新，井下工程数据可以实时传输到数据库，井下瓦斯传感器实时监测各处瓦斯含量，并实时反映到监测网络上，井下现实状态真实地、实时地反映出来，克服了传统滞后性，提高了矿山工程的科学性。

2.3.2矿业数据信息系统化。数字矿山的核心就是数据仓库。科技论文。整个矿山的问题都与矿业地理信息有关，所以事件必须与准确的地理信息数据紧密联系。真正做到从数据收集、处理、融合、设备跟踪、动态定位、调度指挥的全过程系统化。

2.3.3三维模拟系统。建立起虚拟矿山，进行矿山的模拟运转，运输系统模拟运转、通风系统的模拟运转、电路电机系统的模拟运转，进行矿井开拓设计对比，突发事故抢险演习等等，还可以对矿工进行虚拟的井下条件培训，提高他们的安全意识和工作效率。

3.数字矿山建设

3.1数字矿山建设现状

目前，我国数字矿山建设现状成果喜人，一批产、学、研结合的数字矿山建设优秀项目与成果脱颖而出。其特点可概括为：

（1）各行业竞相建设：煤炭、冶金、有色、黄金、非金属等矿山竞相开展了多种数字矿山技术开发与示范工程建设，并在技术先进性、建设效果等方面相互超越。

（2）建设重点各不相同：目前的数字矿山工程建设形式多样，有的以OA&ERP为主，有的以面向地质测量、一通三防、采掘设计为主，有的以人员定位、光纤环网、井下通讯系统为主，也有的以卡车调度、监测监控、安全检查系统为主。

（3）建设起点差别较大：由于各矿山行业、各生产矿井的信息化水平不同，基础条件和技术力量差异较大，因此具体实施数字矿山工程建设，存在改造提升、技术跨越和技术研发3种基本形态。

3.2数字矿山建设

本文主要论述基于3S技术的数字矿山建设。3S技术在矿山建设中广泛应用。GPS除广泛应用于矿区控制及地面测量外，在变形监测、卡车调度等方面也得到了应用；RS近年已发展成为矿区生态环境受采矿影响的监测、调查与分析的重要手段；GIS在矿业界出现了应用推广与理论研究并重的局面。

3.2.1GPS在数字矿山建设中的应用

（1）目前，通过研究GPS的WGS-84坐标系与我国国家大地坐标系以及矿区独立坐标系之间相互转换的问题，提出基于Delaunay三角网的游动9参数等一系列坐标转换方法，以满足矿区控制网坐标转换的实际需要。

（2）我国一些露天煤矿成功应用了卡车计算机调度系统进行矿山生产的指挥调度。借助无线通信和GPS卫星定位系统，将收集到的各种数据和边坡监测数据实时地传送到中央计算机，由中央计算机进行处理和调度，最终建立起一条数字化生产指挥控制链，提高了设备的台时效率，实现了采矿作业的最优化，钻机管理部分利用高精度GPS定位系统，实现了爆破孔的自动定位。

3.2.2RS技术在数字矿山建设中的应用

（1）矿产资源开采状况遥感动态监测。所谓矿产资源开采状况动态监测，是将不同时相的矿区环境数据进行对比，从空间和数量上分析其动态变化特征及未来发展趋势。目前矿山遥感动态监测提取信息的方法主要有人机交互式方法和计算机自动提取方法。人机交互式提取，最主要的是在遥感图像上划出各地物界线，得到遥感分类图，再比较各时相的遥感分类图，这样可以很好地提取矿山各种地物的变化信息。

（2）矿山地质灾害遥感监测。地质灾害是矿山生产与矿区发展的重要影响因素。地质灾害发生是一个时空动态过程，遥感应用于防灾减灾主要包括三个阶段：灾害发生前对孕灾因子、背景信息的获取、管理与预处理，并进行灾害预报；灾害发生过程中对灾情的实时动态监测，提供救灾减灾需要的空间和专题信息，并进行信息分析、优化决策等；灾害发生后对灾情进行综合分析和灾害损失评估，为灾后重建提供信息基础和分析。

3.2.3GIS技术在数字矿山建设中的应用基于GIS技术的矿业地理信息系统(MGIS)，是实现矿山信息化的最重要的工具之一。MGIS以在计算机网络上建立一个长期稳定运行的分布式系统为目的，从而实现矿山企业中各种信息资源的共享，为“数字矿山”的实现奠定坚实的基础。

MGIS的功能主要体现在以下几个方面：

（1）矿山信息系统的数据管理。针对矿山数据信息的复杂性、海量性、不确定性和动态多源、多精度、多时相和多尺度性的特点，为统一管理和共享数据，必须研究一种新型的空间数据库管理技术，其中包括矿山数据的分类组织、分类编码、元数据标准、高效检索、快速更新与分布式管理。而从海量的矿山数据中提取专题信息、发掘隐含规律也是空间数据管理的一方面。

（2）空间查询、空间分析。空间查询与空间分析是GIS的基本功能，在矿区中，“图查属性”、“属性查图”、空间缓冲区分析、叠加分析、网络分析等功能，可以用于采矿过程中保安煤粒的设计、各水平煤层共同要素的提取、通风网络的设计与实施等。科技论文。

（3）矿区制图功能。MGIS系统能够提供各种机制的高品质的数字矿图，如矿井开拓图、矿区地形图、矿区土地利用图、矿床产状图、采掘工程图、井上下对照图等。

4.结束语

数字矿山是矿业科技创新的核心方向，是矿山可持续发展的保障。随着信息技术的飞速发展，数字矿山将会很快在矿山生产中推广应用，数字矿山的强大功能及在矿山生产中的重要性将会在日后的应用中逐步体现出来。

参考文献：

[1]王进选。数字矿山建设中的矿山测量[J]技术与创新管理，第30卷第5期2009年9月

[2]唐振伟，陈立军，王启军。浅谈数字矿山建设[J]科技促进发展，2009年12月

[3]宋和清，范文涛。浅谈数字矿山建设中矿山地理信息的构建[J]中国矿业，第16卷第8期2007年8月

[4]吴立新。中国数字矿山进展[J]

[5]刘可胜。数字矿山与矿山信息系统研究[J]西部探矿工程，总第116期2005年第12期

数字矿山篇3

关键词：数字化矿山；露天矿；信息系统；规划原则；规划内容

近年来，中国矿业企业遇到了空前的生存与发展困境，例如安全事故多、效率低、亏损、失业等，此外，来自国际市场的高产、高效、高质量、低成本的竞争，给我国矿山造成了巨大压力。

数字化矿山建设的目标就是通过技术手段和管理体系的再造，建设本质安全、智能高效、节能减排、绿色环保的智慧型矿山，为矿山企业提供可持续发展的恒久支持。通过泛在感知和互联互通的一系列信息化技术的运用，建立矿山新型应用系统、监测系统和管理体系，打造安全、高效、和谐的数字化矿山，促进矿山可持续发展。

因此，数字化矿山建设是一项长期性的系统工程，必须明确目标，制定建设原则和建设步骤，在统一规划、分步实施的总体要求下，要针对矿山的自身实际，采取针对性措施，选择重点突破，重视实效，并着眼长远。

目前许多煤矿企业露天矿信息化建设属于起步阶段，其露天矿信息化建设刚刚开始。在这样的背景下，更应该在建设初期按照数字化矿山建设进行统一规划，进一步完善基础设施的建设，在全面梳理业务流程的基础上，以统一的标准，推进企业的信息化建设，最终为数字化矿山的建设打下良好的基础。

数字化矿山的建设对于许多煤矿企业在传统矿山转型升级，壮大竞争优势方面具有积极作用，可有效促进企业与环境、社会共赢发展。

数字化矿山建设的首要任务是确立数字化矿山框架，明确现阶段的关键技术难题并组织攻关，并建设成为全国性的数字化矿山示范样板，推广数字化矿山技术，而智慧矿山最终成为数字化矿山建设的理想目标。

通过多年的建设实践，矿山在智慧生产系统、智慧职业安全健康环境系统、智慧保障系统，形成了一定基础。当前的主要方向和任务是：

一、智慧主生产系统方面，重点是方向：一是，提升现有采矿工作面（煤矿厚、薄、中厚煤层、充填开采等）智慧化水平，制定标准并实现技术、生产、使用管理的标准化，快速在全国推广。二是，智慧机械化掘进工作面，加快智慧化综掘技术研究，提高自动化水平，实现无人值守。三是，提升智慧采掘工作面，面对大量的采掘面，不能实现机械化的现实，要必要开展采掘面智慧化研究，实现安全。四是，以露天矿车辆GPS智能调度及管理系统（卡调系统）为主的智慧露天采矿技术。

二、智慧辅助生产系统方面，提升排水、供电、通风、运输、提升、压风等辅助生产系统的无人值守的可靠性，制订相应的技术、生产、使用管理的标准，使技术快速在集团推广。

三、智慧职业安全健康环保系统，推动以安全和洁净生产，关爱健康为目标的有关系统建设。在云计算技术、激光传感器技术、物联网技术，二氧化碳防灭火技术、边坡稳定性监控系统，智慧防尘监控系统、智慧矿震（冲击地压）监控系统、智慧人员精确定位系统、智慧通风系统方面实现通风系统的自动分析和自动调节、智慧水害监控系统、智慧视频监控系统实现对人员设备的自动识别等。

四、构建数字化矿山平台，实现生产系统自动化可靠化可视化，远程化操控、网络化传输、扁平化管理、智能化决策。

五、建立数字化矿山技术标准体系和规范，将先进企业的标准升级为集团标准（可参考行标），进而引领全行业的技术水平，这在发达国家已经成为惯例。

在数字化矿山建设方面，我们也要借鉴这一成熟的经验。数字化矿山的标准体系，包含两类。一类是对整个矿山的数字化矿山系统标准，一类是子系统标准，每一类都要包含技术标准、应用标准。在对整个数字化矿山系统方面，应该分不同的矿种、不同的采矿条件建立不同的标准。例如，对于煤矿来讲，要建立智慧薄煤层开采矿井系统、智慧厚煤层放顶煤开采系统，智慧中厚煤层开采系统、智慧普掘普采开采系统等系统，其中的智慧辅助生产系统许多东西可以统一，智慧安全环保系统、智慧保障系统应根据开采条件和自然条件等条件选择。

数字化矿山建设任务中应注意的几个问题：1）、矿山的智慧化是一个不断进步的过程，这就像人类的智慧的发展是一个不断提高的过程一样。数字化矿山的建设过程是一个科技创新的过程，科技创新既是生产力、生命力、也是驱动力。因此，数字化矿山建设不能一刀切，要根据矿井的条件不同、技术水平不同，发展智慧化技术，只要能够通过智慧化实现提高效率、促进安全、促进管理就要发扬。2）、数字化矿山体系建设任务可以按照三个阶段进行，近期（1-3年内）可以实际应用的技术作为第一阶段目标，中期（3年左右）可以应用的技术作为第二阶段目标，长期（3-10年左右）可以应用的技术作为长期目标。制定规划和方案是，按照实现的容易程度进行划分，便于技术的快速推广应用。3）、数字化矿山系统技术的发展，主要立足于自主产权技术，也不能拒绝外来先进技术和经验。

为提高露天矿的生产、安全水平，提高效率，增强安全，提高矿山管理水平，借助现代先进技术和信息化手段，促进矿山可持续发展需要做出规划。规划性质主要是围绕露天矿的一系列应用系统设计和规划的。

规划原则

・国内领先，国际先进

・统一规划、分步实施

・高端先进、稳定可靠

・合理投资、追求回报

・集团一体、标准一致

规划内容

根据对露天矿信息化建设的总体要求，以及结合本地露天矿的实际需求，本文规划内容主要包括以下方面：

・露天矿车辆GPS智能调度及管理系统（卡调系统）

・钻机自动布孔及导航系统

・矿山车辆燃油监控系统

・卡车视角盲区视频监控系统

・采场视频监控系统

・电铲牙尖完好性视频监控系统

・设备维修调度及管理系统

・调度中心大屏幕监控系统

・边坡稳定性监控预警系统

・无线集群对讲系统

・电铲用电电量监测

・矿山车辆轮胎胎压监测系统

・司机防疲劳驾驶系统

・物资管理系统

・采矿MES（管控一体化系统）

露天矿是一个现代化露天开采的生产企业，生产设备密集，信息化项目可使生产管理和设备管理同步提高。

建立卡车调度系统可以较大幅度提高矿山设备利用效率及整体产量；便于实时监控设备的运行状态与及时故障排查、维修；有利于开采质量的搭配与调度控制；形成矿山生产过程的实时信息管理及决策支持系统；提升大型运转设备的使用效率、降低燃料和备件消耗，从而提高汝箕沟露天矿的经济效益和管理水平。

建立边坡稳定性预警系统，可避免滑坡而导致的设备和人员事故。

建立矿山车辆轮胎胎压监测系统可以提高安全保护，卡车由于轮胎而引起的安全事故时有发生，许多措施均是“事后被动”型安保，即在事故发生后才起到保护人身安全的作用。而轮胎胎压管理属于“事前主动”型安全保护，即在轮胎出现危险征兆时及时文字和语音报警，驾驶员和管理人员可采取措施，将事故消灭在萌芽状态。

建立司机防疲劳驾驶系统则为排除疲劳驾驶这项矿山安全重要隐患和改善矿山运输安全状况有着重大的意义。

总之，数字化矿山是矿山技术的发展方向，数字化矿山技术的发展，一方面为我国矿山设备制造业提供了大好的时机，从而快速实现技术的跨越，成为引领世界采矿技术的排头兵；另一方面，数字化矿山的建设要为扎稳打，尊重科学，尊重客观规律，绝不能空喊口号而误了发展的机遇。数字化矿山将使矿山生产效率提高20-100%以上，安全效率提高30-90%以上，为矿山的可持续发展创造了重要的机遇。

参考文献

智慧矿山的构架及其建设的思考毛允德

数字矿山篇4

关键字：矿山建设；数字化；煤矿建设

Abstract:Thecoalmineconstruction"digital"miningindustryisanewfieldofscienceandtechnology,alsobemineenterprisedevelopmenttheimportantscienceandtechnologyways,""digitalmineconstructionforcoalmineminingenterprisesproduction,security,managementprovidesareasonable,efficient,accuratesolution.Withthedigitizationconstructionseriously,digitalapplicationinmineshasbecomeapopulartopicinthefieldofminingenterprises,thisthesis“digitalcoalmine"mineconstructionanddiscussestherelatedproblems.

Keywords:mineconstruction;digital;coalmineconstruction

中图分类号：TD22文献标识码：A文章编号：

数字花矿山是一个科学、系统的概念，也是一种动态持续的过程，是符合适应建设信息化社会要求的矿山信息化的完整解决方案，数字化矿山实施的成功，将对我国煤炭资源行业实现结构优化重组和应对国际市场竞争的能力有着积极重要的作用。首先来看煤矿“数字化”矿山建设发展现状：

一、煤矿“数字化”矿山建设发展现状

1.1煤矿“数字化”矿山简介

数字化矿山的定义是由数字地球的定义延伸而来，即在矿山范围内以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入所获得的信息的总和。煤矿所能获取的信息可划分为固有信息和动态信息2个层面，固有信息包括矿井原始数据(地质、测量、钻孔)和煤层、围岩、井巷等地质体空间信息；动态信息包括采掘、通风、运输、供电、给排水等生产系统网络及其装备信息，生产过程中产生的信息(设备状态、环境、人员),专业分析辅助决策信息，生产经营管理信息。

数字化矿山的主要研究内容包括矿山科学技术发展战略、共享矿山数据资源、矿山可持续发展战略、矿山经济发展、矿山安全和矿山科学技术创新的需要等，它把关于矿山系统的原始数据流转换成可以理解的信息，转换成具有矿山经济价值的知识。

1.2研究煤矿“数字化”矿山建设的重要意义

数字化矿山是在测量、地质、采矿、选矿、安全等各个专业知识和技术资料比较完备的基础上，结合相应软件建立起来的三维模拟图形，可以相当真实地立体展示地质形态和生产现场实际情况。矿业数字矿山模型是把地质勘探、资源估计储量、测量数据收集等导入成三维视图，同时融合了露天采矿和地下采矿设计等，它涵盖了地面状况、矿体赋存、断层、水文地质等从地表到地下的、完整的、具体的地质数据；还能设计多种现场生产方案及采区闭坑复垦方案、模拟方案实施效果，模拟再现生产现场的调度指挥。

数字化矿山还可以作为检验监测手段，将矿山边坡、排土场、尾矿库、地下采场和采空区等已发生危险的部位所设置的监控设施统一进行在线监控，进行安全的监控预防；将其他合作单位提交的测量、勘探、设计等技术资料进行复核，找出其需要进一步完善的部分，提高项目成果的精确度，使设计能和矿山实际生产活动相结合，科学推动矿山长远发展。

二、煤矿“数字化”矿山建设发展存在问题

国内矿山行业数字化建设发展现状进入21世纪以来，信息技术的快速发展和浪潮般的推广应用，为矿山企业带来了机遇，也带来了压力。一方面，随着矿产资源消费的急剧增长和开采加工难度的日益增大，促使采矿逐渐走向数字化和智能化；另一方面，随着计算机技术、网络技术、数据库技术、自动化技术、传感器技术、数字视频技术和现代管理技术的发展，煤矿信息化正向信息扩展、高度集成、综合应用、自动控制、预测预报、智能决策的方向发展。煤矿企业对信息化建设越来越重视，且大部分建设了以光缆为基础的高速企业网，开发了管理信息系统、采矿生产运输自动化系统、生产调度监控系统与internet网对接并建立了网站系统。

三、煤矿“数字化”矿山建设目标

随着计算机技术在采矿业的不断应用，采矿业正由经验型、传统型向科学型、定量分析与处理、自动化方向发展。我们矿山生产的实际情况，将下一步数字化矿山建设目标定位于：以计算机及其网络技术为手段，把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表达和深加工，并应用于各个生产环节的管理和决策之中，以实现矿山生产的系统优化，达到提高资源的综合利用率、降低生产成本、实现利润最大化的目的。高效快速的推进矿山网络化、数字化、信息化、综合自动化在我矿的整体应用。

目前，我国数字矿山建设的具体目标是：

3.1应用计算机技术、网络技术、信息技术、控制技术、智能技术和煤矿生产工艺技术，实现企业的经营、生产决策、安全生产管理和设备控制等信息的有机集成；

3.2通过应用软件，实现经营管理科学化，生产计划、生产安全调度、生产过程控制最优化；

3.3保证煤矿生产安全，提高产量和质量，提高企业经济效益和竞争能力；

3.4提高对客户多种要求的响应能力。

可见，“数字化矿井”最终表现为矿井的高度信息化、自动化、高效率、高安全和高效益。

四、煤矿“数字化”矿山建设的发展趋势

4.1发展趋势之一—构建生态矿业工程

在建设数字矿山的同时，我们要试图朝着构建生态矿业工程方向发展。所谓生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时，建立人为的生态平衡，构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。

4.2发展趋势之二—实现生产过程管理和控制一体化

矿山生产过程管理和控制一体化具体是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。

4.3发展趋势之三—开发各种功能的矿山应用软件

矿山信息的分析与应用、矿山生产的评估与监控、矿山工程的模拟与决策等，均以各类应用软件和相关模型为工具。必须针对不同的应用和矿山工程需求，研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、工程计算、人工智能和科学可视化等软件工具。

4.4发展趋势之四—实现无人采矿和遥控采矿

随着当前制造业成本上升而机器人产品价格不断下降，世界上倾向于少用人工而多用机器人，未来人们追求更舒适的工作条件，恶劣、危险的劳动环境需要用机器人代替人工。利用电子与机械技术的结合把工业机器人用于生产，实现遥控机器人采矿，使机械化转向自动化，可以大大提高生产率，降低成本，增加矿产资源效益。

4.5发展趋势之五—虚拟条件下矿山模拟开采研究

以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山开采计划编制、巷道标准断面、硐室、开拓、采矿方法、穿爆、通风、管道、灾变应变预案等设计工作。

4.6发展趋势之六—人工智能技术研究

自20世纪80年代中后期以来，人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题，并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。

六、结束语

综上所述，数字化矿山理念对于中国煤矿行业贯彻科学发展观，走可持续发展之路是有着划时代的意义，但我们必须清醒地认识到煤矿“数字化”矿山建设是一项复杂而艰巨的工程。做到有计划地、有步骤地稳步实施煤矿“数字化”矿山建设的长远战略，为中国的采矿事业发展添砖加瓦，实现中国的采矿事业更好、更快发展。

参考文献

[1]邓志雄，长期规划、重点突破---矿山企业管理信息化的关键，MM论坛，2003年7月。

[2]毕思文，殷作如。数字矿山的概念、框架、内涵及应用示范[J].科技导报，2004(6)：39-41，63.

[3]吴立新，殷作如。再论数字矿山：特征、框架与关键技术，煤炭学报，2003,28(1).

数字矿山篇5

论文摘要：目前，随着信息化技术的发展，大量与矿山有关的信息都必须依托gis（geographicinformationsystem）技术对矿山数据进行收集、整理、处理、分析。gis作为目前发展最迅速的高新技术之一，将其应用在矿山，可以大大地推动矿山生产经营管理的现代化进程。因此，构建基于gis的数字矿山势在必行。本文从我国数字矿山的现状出发，探讨了数字矿山的功能体系，对建设数字矿山的关键技术进行分析，并简要介绍了北京东方泰坦科技有限公司的titan（泰坦）空间信息基础平台软件总体实施情况。

0引言

自美国前副总统戈尔于1998年1月在“数字地球：21世纪如何认识我们的星球”的演讲中首次提出数字化地球的概念及其框架以来，数字化的概念和实践陆续出现在各个具体的产业和领域中，数字化信息技术也越来越深刻地影响着人类社会的发展。根据国家“十五”计划对企业信息化的要求，要利用信息化带动矿山等传统企业的发展[1]。

gis(geographicinformationsystem)是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科。以gis为平台，构建数字矿山dm（digitalmine）是对所有与矿山有关的数据信息进行数字化，可以实现信息处理、检索、输出的自动化、可视化、与地理关系的一体化，以便矿山进行计算机辅助设计、矿产资源预测和矿山生产的动态管理等，以达到充分合理开发利用资源，谋求矿山开发的最佳社会经济效益和环境效益的目的。

1我国矿山信息化现状分析

近年来，我国矿山行业的信息化建设虽然有了较大发展，但总体状况仍然很不容乐观。在矿山勘察、规划、设计、生产、管理等信息化领域，与发达国家的差距越来越大。我国矿山没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发与综合利用，更没有形成信息资源充足、系统性能稳定的矿山信息基础设施。总体来说存在以下问题：

1.1矿山信息化总体水平较低

我国是一个矿业大国，矿山行业是劳动密集型行业，信息化程度很低。除了少部分矿山企业有较先进的各种信息管理系统外，大部分矿山尚处于信息管理的初级阶段，没有很好地利用信息技术促进企业的发展，缺乏统筹规划，从而导致这个层次上的矿山企业没有较好的计算机网络设施，没有共享的网络信息数据，也就使这类矿山企业在以信息为主导的知识经济面前没有优势可言[2]。

1.2大部分企业只注重硬件投资，忽视了软件的开发、管理与应用

大部分企业没有建立适合企业生产发展的矿山基础信息数据库，缺乏完善的地学煤矿空间信息系统、储量资源管理系统及三维地质模型系统等，没有形成一个完善的矿山软件体系。

1.3对现代信息化认识不足

虽然矿山企业对信息化的认识与以往相比有了一定程度的提高，但与国家信息化建设要求的要利用信息化带动矿山等传统企业的发展尚有较大差距。在信息化项目建设上，各个矿山也相差很大，仅有那些效益好、规模大，市场观念和现代管理意识强的大中型矿山企业对信息化需求较为强烈[3]。

1.4信息资源管理不够完善

目前，已有一部分企业虽然已经开通了企业内部通信网络，但绝大多数企业网站仅仅是网络的简单扩充上，并没有充分利用网络进行深层次的信息资源开发，缺乏共享的、网络化的信息资源，不能使企业内部及企业与客户之间的进行有效地信息沟通，直接影响企业的生存与发展。

2dm的理念及功能体系研究

2.1dm的涵义

dm是建立在数字化、信息化、虚拟化和集成化基础上的，由计算机网络管理的管、控一体化系统。它综合生产、经营、管理、环境、资源、安全与效益等各种因素，使企业在实施绿色采矿的条件下实现整体协调优化，以增强矿山企业在市场中的竞争能力和适应能力，其最终目标是实现矿山的高度信息化、自动化与高效率。

2.2dm基本特点

dm具有以下六大特征：

2.2.1应具备完善的企业数据传输网络。dm建设中的各种海量数据、模型的管理、应用与共享是通过网络来进行的，这就需要建立一个宽带、高速和双向的通讯网络平台，确保数据在矿山企业内外的高速传输，以利于矿山产品、经营等社会化信息在网上的快速传递，便于矿山信息的公众共享和产品市场的实时运作。

2.2.2具备完整的矿业信息数据库及矿业应用模型，数字矿山的核心就是数据仓库。时空数据仓库、矿业应用模型等核心系统能够管理着矿山地物的几何信息、拓扑信息和属性信息，管理着矿山工程、设计、生产、决策服务等重要环节，如：矿山开采沉陷设计、储量计算、瓦斯聚集程度模型等。

2.2.3真三维地学模拟(3dgm)、各类数据挖掘工具等包装系统；3dgm和数据挖掘对“数据与模型仓库”中的海量数据与模型，进行数据与模型的过滤和重组。

2.2.4以测量(包括数字摄影测量、gps、大地测量及井下常规测量)、地球物理探测、遥感技术为综合手段来建立精确、全面的矿山综合信息数据采集与更新系统。

2.2.5以采矿cad(mcad)、虚拟现实(vr)、仿真(cs)、科学计算(sc)、可视化(vs)、办公自动化等多技术高度集成[7]。采矿cad、虚拟现实、仿真、科学计算、可视化等系统，不仅能够对矿山井上的各种作业条件进行3d模拟，而且可以对井下的地质、地层分布情况进行准确的模拟与虚拟分析，还可以对即将下井作业的矿工进行虚拟的井下条件培训，提高他们的安全意识和工作效率。

2.2.6建立完善的矿山gis系统。mgis作为现代矿山信息化办公与决策的公共平台，作为各类矿山软件集成和各类模型融合的公共载体，在矿山业务的全过程中起着决定性作用。面向21世纪dm的mgis系统应该是一个能为采矿业提供矿山信息组织管理、采矿模拟、空间分析与可视决策支持的真三维gis系统[4]。

.3dm功能体系

2.3.1矿井测量信息系统

矿区层面的矿井测量信息系统主要包括各矿测量报表和各种图纸的生成与更新，以及矿测资料的网络化管理。报表主要是指掘进巷道尺度报表；各种图纸包括采掘工程平面图、井上下对照图以及井下控制网展点图等。

2.3.2矿井水文地质信息系统

主要包括：基础水文地质信息管理子系统、矿井涌水量计算和水害防治子系统、水化学信息管理子系统、矿区水资源评价与管理子系统等。

2.3.3煤矿储量及资源回收信息系统

主要包括：煤层三维空间可视化模型建立、矿井储量基础库、矿井动态储量信息子系统、矿井储量分类统计报表的输出、矿井储量库数据管理与查询、矿井储量资源回收管理子系统等。

2.3.4矿井生产自动化监测与控制系统

主要包括：综采工作面监控系统、胶带机监控系统、机电设备自动化系统。可根据煤矿的实际情况，采用有线、无线等多种方式建立各种监测、监控系统和通信系统，接入综合业务网。采集的井上/井下生产数据及地面各控制系统的实时数据拟采用工业以太网前沿传输技术，传递到相应的中央服务器或根据地域划分的应用服务器，能够实现地域调度和集团总体管理。

2.3.5矿井宽带多功能移动通信系统的开发与应用

工作频率可根据需要，在4mhz带宽的范围内任意设定，多个信道自动扫描、自动分配，并在手机和基站上自动显示；与地面公用有线电话网和无线移动电话网联网；手机和基台的发射功率连续可调，满足各种不同矿井的不同需求，为今后的人员跟踪、机车跟踪、图像传输和井下寻呼系统提供技术平台和传输通道。

3dm建设关键技术

3.1dm建设总体技术体系

dm的实现与应用涉及gis、虚拟现实、网络、多媒体、数据库和海量数据存储等多种高新技术，集成应用是其实现的关键。因此，dm建设将是一个复杂的系统工程，需要一大批科技工作者和技术人员不断努力才能实现。依据dm的数据流程下图1列出了从数据获取、数据传输、数据存储、数据处理和数据共享等层面的dm总体技术框架。

3.2以gis为平台的dm建设关键技术

基于dm建设的目标和主要内容，对现代先进技术进行集成创新，应完成以下关键技术的攻关，为不同的矿山企业做出符合国情、符合企业实际的基于gis的dm建设技术方案。

3.2.1矿山空间数据库管理与数据挖掘技术

针对矿山数据信息的复杂性、海量性、不确定性和动态多源、多精度、多时相和多尺度性的特点，为统一管理和共享数据，必须研究一种新型的空间数据库管理技术，其中包括矿山数据的分类组织、分类编码、元数据标准、高效检索、快速更新与分布式管理。而为了从矿山海量的空间数据库中快速提取专题信息，发掘隐含规律，认识未知现象和进行时空发展预测等，必须研究一种高效、智能、符合矿山思维的数据挖掘技术。矿山数据挖掘技术是指从海量的矿山数据中提取专题信息、发掘隐含规律、认识未知现象和进行时空发展预测的过程。这些规律和知识对矿山的安全、生产、经营与管理能发挥预测和指导作用，可以方便未经专门培训的用户和各业务部门工作人员共享和使用海量矿山信息。

2.23d地学建模与虚拟现实(vr)技术

3d地学建模即对测量、钻孔、物探、传感等数据集于一体进行真3d地学模拟和动态数据维护，对地层环境、矿山实体、采矿活动、采矿影响等进行真实的、实时的3d可视化再现、模拟与分析。数字矿山涉及到地下及地上三维空间的动态变化问题。虚拟现实技术能够对整个地层环境及局部地质构造进行多维、多视角、多分辨率显示，对矿山能进行三维景观设计，对矿区生态环境的动态变迁能进行实时监测和时空模拟，对井下采场矿山压力显现及岩层移动能够根据一定的模型进行实时监测和动态仿真等，则整个矿山系统将成为一个布局合理、结构优化、安全、高产、高效的良性循环运作系统。

3.2.3矿山3s(gis、gps、rs)、办公自动化(oa）综合集成技术

为实现全矿山、全过程、全周期的数字化管理、作业、指挥与调度，必须基于矿山gis对矿山信息统一管理与可视化表达，无缝集成自动化办公，并集成rs和gps技术，真正做到从数据采集、处理、融合、设备跟踪、动态定位、过程管理、调度指挥的全过程一体化。

3.2.4矿山综合网络通讯技术

矿山井下智能化开采的目的是为了实现矿山生产的最优化，而在条件发生变化时维持最优产值是个连续优化过程，在此过程中必须考虑到各个相关因素。矿山井下实时、动态、海量数据的传输要求必须构建井下信息高速公路。矿山井上/井下综合通讯能够同时传输语音、图像、数据等各种信息，使语音、视频、数据三合一[6]。

4应用实例

以gis为平台，在dm实现方面，一些信息化公司也作了大量工作。如：北京东方泰坦科技有限公司开发的titan（泰坦）空间信息基础平台软件[7]。该系统基于gis技术，建立了titan煤矿综合信息管理应用平台，提出了一个新的dm建设的解决方案。它整合了矿井监测数据，使决策者能够比较准确地了解井下的情况，实现了安全实时监控，同时实现了自动化办公和三维矿井虚拟，已在山西大阳煤矿系统中得到成功应用。

该系统总体框架由数据库及管理系统、煤矿应用服务平台和煤矿专业应用系统组成（如图2）。其中，专业应用系统在煤矿应用服务平台的支持下，实现矿井安全实时监控、安全生产管理、设备管理、矿图管理以及煤矿储量计算、突发事件处理辅助决策、三维矿井虚拟等子系统。

图2系统总体框[12]

fig.2theoverallframeworkofsystem

5结束语

我国矿山经历了从计划经济到市场经济的转变，到现在虽然有了一定程度的发展，但还必须清醒地认识到现存的问题，以及与发达国家的dm建设存在的巨大差距。由于煤矿生产作业流程的动态性与复杂性，dm的建设必将是一个复杂的、长期的系统工程。应积极推广当代信息化技术在我国数字矿山建设中的应用，充分利用gis平台，加快基于gis技术的dm建设，化解矿山开采过程中的高风险、高危害因素，落实我国的资源开发政策，力保使我国资源开发进入一个可持续发展的良性循环，从而提高我国矿山在国际上的竞争力。

参考文献：

[1]罗周全，古德生．矿山管理信息化发展战略问题研究[m]．北京：中国矿业出版社，1999．8(5)．

[2]吴立新，殷作如，邓智毅，等．论21世纪的矿山——数字矿山[j]．煤炭学报，2000，25(4)：337～342．

[3]张海波，周贤伟．矿山信息安全——我国矿山信息化的关键[d]．北京：北京科技大学，2006．

[4]吴立新，齐安文，杨可明，等．矿山gis(tt-mgis2000)简介及其关键技术[j]．矿山测量，2001(1)：5～8．

[5]段学军，顾朝林，甄峰，等．“数字城市”的概念、框架与应用[j]．现代城市研究，2001，88(3)：61～64．