面向服务的智慧矿山建设_宋震
DOI:10.13776/j.cnki.resourcesindustries.2013.02.006
第15卷第2期2013年4月
RESOURCES ＆INDUSTRIES
资源与产业
Vol. 15No. 2Apr. 2013
http ：//www. resourcesindustries . net . cn zycy @cugb . edu . cn
面向服务的智慧矿山建设
宋
*
震，陈
剑，卢冰清，王曼
（江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏
摘
南京210007）
要：通过分析国内主要矿山企业信息化建设的发展趋势及情况，结合江苏省有色金属华东地质勘查局下
属企业具体建设需求，开展了面向服务的智慧矿山建设。整个信息化过程采用面向服务的整体架构思路，将矿山企业中的政务和业务系统以服务模块的形式进行组织重组，并通过物联网、互联网将企业的生产、管理、销售等各个环节串联起来，形成统一整体，集成为综合智慧矿山系统。系统以网络发布形式提供给不同权限、角色的人员使用，这极大程度上提升了矿山企业办公和生产效率，促进了资源的优化配置，实现了企业的绿色、科学发展。
关键词：智慧矿山；SOA ；信息化；综合系统；发展中图分类号：F205
文献标识码：A
文章编号：1673－2464（2013）02－0055－05
SERVICES-ORIENTED SMART MINE CONSTRUCTION SONG Zhen *，CHEN Jian ，LU Bing-qing ，WANG Man
（Eastern China Bureau of Geology and Exploration ，Jiangsu Non-ferrous Metals ，Nanjing 210007，China ）Abstract ：This paper gives an introduction to informatization construction developing trend of China's major mining enterprises ，aiming at the needs of mining enterprises of our bureau ，carries out the services-oriented smart mine construction．The informatization process ，services-oriented ，reorganizes the politic affairs and business services ，links through web internet and internet of things its production ，management and sales ，and integrates them one synthetic smart mine system ，which can be authorized to use via networks．This greatly improves the mine enterprises' administration and production efficiency ，and promotes an optimized allocation ，and reaches a green and scientific development．
Key words ：smart mine ；SOA ；informatization ；synthetic system ；development
矿产资源是社会生存发展的基础，矿业是一个国家经济发展的源头产业
［1］
动态监控监测系统、三维储量估算系统及生产自动化系统等等，这在提升矿山生产能力、提高运营效率、保障生产安全等方面起到了至关重要的作用，然而市面上这些矿山软件多采用传统的架构方法，各系统被编写成独立的软件，没有考虑系统集成的问题，因此在功能模块的复用性、系统成本控制、
［3］
交互性等方面存在诸多问题。本文主要结合福建金东矿业公司需求情况，积极开展以数据库、3S
，如何合理开发和充分
利用地球上有限的资源来谋求社会的可持续发展，已成为人类社会共同关注的焦点。此外，矿山企业在如何增强企业的技术创新和管理创新能力、提高企业核心竞争力、提升生产效率等方面，越加显得
［2］
迫切。国内外许多矿山企业陆续开展矿山的数字化、信息化建设，如建立企业内部办公系统、井下
收稿日期：2012－09－18；修订日期：2013－01－18；责任编辑：段丽萍。*通讯作者：宋震（E-mail ：songzhen@china －ece．com ）
J ］．资源与产业，2013，15（2）：55－59引用格式：宋震，陈剑，卢冰清，等．面向服务的智慧矿山建设［
Song Zhen ，Chen Jian ，Lu Bingqing ，et al．Services-oriented smart mine construction ［J ］．Resources ＆Industries ，2013，
15（2）：55－59
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技术、物联网和仿真与虚拟等现代信息技术为基础手段的矿山信息化建设工作，经过自主创新与探索，逐步形成了面向服务的“智慧矿山”总体建设思路，并成功应用于矿山的信息化建设当中。
整个建设过程采用面向服务的方法，将研发的信息系统通过数据整合、模块兼容、集成为一个完整的信息综合网络服务平台。在该平台中将通过级别、权限、功能等设置，对不同的部门、不同的用户展示各自所需的信息系统，既保证了整体的统一、资源的共享、信息的传递，又可以具体部门为相对独立的个体，进行科学的内部管理。
信息系统建设。山东黄金下属焦家金矿早在1996年左右就开始了“数字矿山”建设，通过硬件购买、软件研发，先后开发了包括计划、生产、统计、调度、地测、能源、物资等在内的13个管理信息系统，基本上涵盖了企业生产与经营的各个方面，各项业务工作基本上实现了计算机化和网络化
［4］
。鞍山钢铁矿山通过信息化建设，实现了井下
监测各采集点或子系统设备的运行状态以及所需的生产和安全参数，能对矿山内各控制子系统发布控制命令，往上能够上连集团公司局域网，实现矿山与公司之间的生产与管理信息及时交换，从而实现安全生产过程控制网络化、企业综合管理现代化。
综上所述，矿山企业的信息化能够贯穿矿山设计、施工、开采、安全、管理、环境保护、土地利用规划以及科学决策等方面，可以创造广阔的社会和经济效益，促进产业的增长，提供更多的就业机会等，不断提高矿山生产和管理的科学性、有效性、资源优化配置水平及综合实力等，从而促进矿山又好又快地发展。
1国内矿山信息化建设现状分析
矿山是城市、城镇或地区经济发展的重要组成
部分，其地理环境、生产和管理有其自身的特点。如矿山的安全生产、现场开采的规范化、矿山办公系统自动化、矿山的经营管理和地方经济一体化、矿山的环境保护等，使其决策、设计、生产计划、生产调度与过程控制、安全生产等各个方面均变得极其复杂，这些目前都成为数字化、信息化的重要建设应用领域。因此，矿山的信息化建设必须从系统的角度出发，以企业的数据流为主线，以对生产要素和生产过程控制为目标，最终实现矿山企业综合效益最大化。
经过近几年的建设，中国矿山行业的信息化建设有了较大发展。大多数现代矿井和大型集团公司都实现了井下监测系统联网，大部分公司都实现了计算机辅助编辑制图，有些公司实现了部分综合自动化，有些公司实现了ERP 项目、将设备管理或资产管理纳入信息化，
有些公司已经开始实施地理
2
2. 1
“智慧矿山”整体结构
面向服务架构
oriented 面向服务的体系结构（service-
architecture ，SOA ）是一个组件模型，它将应用程序划分为不同功能单元（称为服务），并通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一的方式
［5］进行交互（图1）。
图1SOA 服务的体系结构图
第2期宋震等：面向服务的智慧矿山建设57
SOA 是一个独特的软件结构，是系统设计的一种新方法，它应用已有的各种技术或组件解决业务问题，它擅长在异构环境下对应用系统进行整合。对于分散异构信息资源体系，在兼顾信息资源现有配置与管理状况的条件下，实现无缝整合；在新的信息交换与共享平台上，开发新应用，实现信息资源的最大增值。它可以将企业原有的各种数据、组件、应用程序很自然地成为新系统中的某个功能
［6］
2. 2系统总体架构
“智慧矿山”总体结构主要由3个模块组成：
智能信息获取、智能生产运营、智能管理决策，模块结构如图2所示。而“智慧”的体现是以这些系统以协同的方式相互衔接、相互促进、相互保障，从而有效地提高企业生产经营效率及提高生产管理水平
［8］
。
。从根本上解决信息孤岛问题，实现数据整1）智能信息获取。该层主要包含实时数据采集处理和历史数据入库管理。
a. 实时数据采集与处理。数据获取包括利用各种技术手段获取各种形式的数据，并通过物联网，将各种生产实时数据、人员井下位置信息、设备运行状态信息、监测监控等实时信息传回服务器进行快速存储与处理。
b. 历史数据入库管理。主要包括各类实时获取的数据、矿上勘测获得的地形地理数据及经营管理上各类产生及录入的数据。但由于这些数据存在格式不统一、复用性差、信息资源无法共享等诸多问题，因此在建设过程中制定了一套适用于信息处理的标准化数据库规范，对这些数据进行规范化处理，以实现对经营管理数据、人员绩效考核数据、办公文档数据、基础地理地质数据、分析评价数据
合、应用整合和信息整合，从而降低矿山企业信息化建设成本。
大多数矿山软件在最初开发时，限于当时的情况很少有与其他系统整合的需求，故在其系统内业务是完整的、数据是有效的，但对外没有提供过多，就要的访问接口。要让这些专业系统“动起来”将它们的数据和功能包装起来，供外界使用。
本文提出了基于SOA 面向服务体系结构的矿山软件应用集成框架，通过Web 服务将已有的数据和应用整合起来，重用已有的各类功能模块，并把对数据仓库中的数据经过分析和挖掘的结果传到客户端，以表格、图形、图像、三维模型等形式表达出来，同时采用SOA 构建松散耦合的应用集成来实现数据成果的集成与共享
［7］
。
图2“智慧矿山”总体架构图
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等的分类存储与标准化管理，以便后期的数据挖掘与分析应用
［9］
均选矿处理实际能力可达30万t 左右。公司力推“智慧矿山”建设，经过近几年的基础网络打造、办公及专业系统的研发，信息化程度有了很大的提升，促进了公司的信息资源利用、管理及办公效率的提升。
金东公司“智慧矿山”是基于SOA 面向服务架构，综合运用计算机与信息处理、云计算、物联网、通信与工业自动化等技术，在矿山数字化基础上完成矿山企业所有系统的集成，并实现所有信息的精准实时获取传输、规范化存储、自动化控制、数据挖掘与分析、可视化模拟和智能化服务。主要运行过程可划分为以下3块：数据管理层、模块服务层及应用表现层（图3）。
1）数据管理层。要实现“智慧矿山”，研发一套完善的数据信息获取系统是必需的，主要用于将实时获取矿山生产的掘进、矿量、空气质量、粉尘、地压、人员位置设备状态等测量、生产及经营资源数据进行标准化处理后存入到相应的数据库中，并提供快速查询和调用功能，为后续各种应用提供数据服务
［10］
。
2）智能作业运营。该层主要包括生产的模拟与优化、方案的规划与设计及生产的自动化控制。
a. 生产的模拟与优化即通过三维虚拟现实技术，实现井下的巷道设计、虚拟采矿，并进行储量估算，为接下来的生产工作提供一个真实的模拟环境以提升生产效率。
b. 方案的规划与设计即实现计算机辅助设计，根据模拟运行，优化已有设计方案或可执行方案。
c. 生产的自动化控制是整个矿山生产的主要组成部门，通过购买自动生产设备，实现如自动调度、设备性能监测、控远程操作及安全预警等。
3）智能管理决策。该层主要包括办公自动化系统、绩效考核、企业ERP 及成本经营管理等系统。依据各种获取信息和以上各层提供的数据分析报表及可视化成果，进行相关分析与预测，用辅助决策工具为经营者提供各个层次的决策支持，实现矿山企业的科学化、规范化、高效化经营与管理。
。在获取数据的基础上，进行标
3
福建金东矿业股份有限公司“智慧矿山”建设实例
福建金东矿业股份有限公司于1997年6月底
准化、规范化处理与加工，将公司的生产经营、库存物资、设备及人员等信息数据全部归于同一套数据库系统中进行管理，为接下来的数据分析与信息挖掘打下了扎实的数据基础。
2）模块服务层。通过面向服务的系统架构，
建成投产。目前公司日采、选矿能力可达800t ，
年
图3“智慧矿山”运行过程图
第2期宋震等：
面向服务的智慧矿山建设59
图4“智慧矿山”应用功能图
将单个应用程序剥离开，以便这些功能模块可以单独用作单个的应用程序或者用于在企业内部创建各种其他应用程序。将以往的单机版软件程序以插件或者组件的形式存储在系统服务层中，各自承担着不同的系统功能，如监测监控模块通过光纤、电缆或无线通讯为主体的多媒体通讯网络，形成语音、视频与数据同网传输的网络体系，实现矿山数据的分布式共享、矿山生产过程、设备、安全与环境监控等数据的自动采集、智能分析与可视化处理。另外还有OA 、生产经营和目标成本管理等模块，分别实现了公司办公流程的自动化处理，实现了公司生产、选冶、运销、经营的信息化管理及成本的控制与核算，有效提高了公司办公、生产、运营的效率及经营全过程的控制能力，为公司的发展规划起到了强有力的信息化支撑作用
［11］
的“智慧矿山”建设，把矿山的所有空间和多元属性数据实现数字化存储、传输、展示和挖掘，并应用于矿山生产、市场经营的管理和决策当中，实现矿山运营的科学自动优化，达到提高资源的可持续开发利用、节约生产投入成本、实现利润最大化的目的，为矿山企业的又好又快发展提供强有力的信息化支撑与保障。
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。
3）应用服务层。建立统一的信息综合服务系统，集成矿山不同系统（如办公自动化系统、目标成本系统及储量估算系统等）、不同平台、不同格式的数字、音频、视频信息，借助数据挖掘、数据分析技术和科学的决策分析模型，形成清晰直观的图表或多媒体信息，以WEB 网页的方式提供给决策者（图4）。决策者利用浏览器，可以根据需要进行主题查询、组合查询，随时浏览企业最新的生产经营情况，考察一些变量的变化对决策结果的影响，从而提高领导决策的科学性和准确性，提高管理水平。
4结语
以计算机及其网络技术为手段，打造面向服务