数字化矿山(相关资料)

数字化矿山（蓝色为重点，绿色为不重要）

1. 数字化矿山的定义

“数字化矿山”(Digital Mine)或简化/简称为“数字矿山”，是对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，是一个“硅质矿山”，是数字矿区和数字煤矿的一个重要组成部分。核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。

数字矿山的核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。数字矿山的任务是在矿业信息数据仓库的基础上，充分利用现代空间分析、数据采矿、知识挖掘、虚拟现实、可视化、网络、多媒体和科学计算技术，为矿产资源评估、矿山规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。

2. 数字化矿山的远景规划

所谓数字化办公即几乎所有的办公业务都在网络环境下的OA 系统中实现。同时对不适应社会主义市场经济体制要求的落后经营方式、僵化组织结构、低效管理流程等，进行全面而深刻的变革。目前从管理体制和工作习惯的角度来看，全面的数字化办公还有一段距离，首先是数字办公必然冲击现有的管理体制，使现有管理体制发生变革，尽管如此，全面实现数字化办公是油田公司办公自动化发展的必然趋势。

通过企业OA 系统，将有利于管理规范化和服务全面化。通过沟通、协调、控制，将在管理上优化办公过程、优化信息结构。通过业务规范化，将改造和完善现在正渴望吸取科学管理思想的办公管理业务及其流程；通过信息规范化，将提出更多、更新的信息需求，并帮助归纳信息、减少信息的重复和不一致。在对企业业务流程全面重组、整合的基础上，进一步提高流程速度，使管理流程、生产流程更加科学化、先进化、快速化。有效地促进现有企业管理的现代化、科学化，适应竞争日益激烈的市场要求，实现信息共享和直接的数据交换的能力，从而强化企业间的联系，形成共同发展的生存链，使决策者及业务部门实现跨企业的联合作战，更直接地与网络时代的经济紧密结合。

3. 趋势与特点

数字矿山是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分，是评价矿山资源生态环境的重要数据基础。数字矿山建设是资源可持续发展的重要基石，是化解高危行业风险的根本途径。绿色矿山是发展的趋势目标。

数字矿山建设涵盖内容很多，而且在国内刚刚起步，发展前景广阔，对国家和企业都是十分重要的，数字矿山于2008年末被列为国家“863计划”。数字矿山是以计算机及其网络为手段，把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表述和深加工，应用于各个生产环节与管理和决策之中，以达到生产方案优化、管理高效和决策科学化的目的。

数字矿山的特点为基础信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化、决策处理集成化。

以矿产资源、人员、物料、设备、资金、信息等要素组成的整体系统为对象，进行规划、设计、评价和创新，以提高矿山企业效率、降低成本、保证人员安全健康、增加经济效益为目标，对矿山企业整体系统进行优化的一种综合性工程技术。

矿山数字化技术现状与发展方向

4. 数字化矿山的原理

数字矿山是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，由计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，使企业实现整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。数字矿山的最终目标是实现矿山的综合自动化。

数字矿山是以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系，以矿山科学技术、信息科学、人工智能和计算科学为理论基础，以高新矿山观测和网络技术为支撑，建立起的一系列不同层次的原型、系统场、物质模型、力学模型、数学模型、信息模型和计算机模型并集成，可用多媒体和模拟仿真虚拟技术进行多维的表达，同时具有高分辨率、海量数据和多种数据的融合以及空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统。它是信息化、数字化的虚拟矿山，是用信息化与数字化的方法来研究和构建的矿山，是矿山地表面之下的人类工程活动的信息全部数字化之后由计算机网络来管理的技术系统。通过它可以了解整个矿山系统所涉及的信息过程，特别是矿山系统多体之间信息的联系和相互作用的规律。

5. 数字化矿山的关键技术

安全监控，人员定位，风压自救，避难仓，供水施救，通信等六大系统都有。

监控大屏幕、生产监控等数字化、自动化。各种灾害的超前预警和远程调度，有效避免灾害的发生。矿山生产的高度自动化和智能化，达到减人提效, 降低劳动强度，避免人身伤亡。矿山管理的精细化和柔性化，达到各种资源最优利用和效益最大化。矿山环境的有效保护和再造，建立绿色矿山。

1. 生产调度与监测监控技术

生产调度系统是煤矿安全生产管理中的重要手段之一，在煤炭生产中发挥着非常重要的作用。在地面，它是行政通信系统不可缺少的重要补充部分，因为煤矿生产规程中规定，在地面如绞车房、中央变电站等重点部位要安装行政、生产两套通信设备，保证在一个系统出现故障，另一个系统能满足生产的需要。在井下，生产调度通信系统则是主要的通信手段，井下各生产环节的信息主要通过该系统来传递。生产调度与过程控制建立在综合通讯系统平台上，以实现对人员设备跟踪定位、设备运行状态控制以及视频监视系统和虚拟现实系统，实现对采矿生产调度与过程控制，只有建立了功能完善的生产调度与过程控制系统才可能实现危险作业场所遥控采矿和无人采矿。

2. 矿山安全监控系统及环境监测技术

矿山井下生产过程中，主要的危害有岩体破坏、有毒有害气体、火灾等。因此，必须建立起有效的综合安 全监控与预警系统矿山综合安全监控与预警系统采用传感器采集各种数据，安全检测系统采用时分制分布式结构，主要由地面监控主机、数据库服务器、网络终端、图形工作站、通信接口、避雷器、系列监控分站、各种传感器和控制执行器等部分组成。具有良好的开放性和可伸缩性，采用模块化设计，组态灵活。监控中心运行在标准的Ethernet TCP/IP网络环境，操作系统平台为中文Win2000，可方便实现网上信息共享和网络互联。支持Internet/Intranet模式的Web 系统综合监控信息浏览。系统显示画面采用文本、图形兼容方式，显示信息直观、生动，具有实时多屏显示功能，实时数据存储和各种统计数据存储能力。数据存储时间长、查询和报表功能丰富，格式可由用户编排。有系列化，多用途监控分站，功能丰富，具有甲烷断电仪及甲烷风电闭锁装置的全部功能。有完善的数据停电保存能力，确保监测数据和设置数据信息不丢失。配有智能口，可采用RS485通讯方式的各种传感器及设备。系统具有自检功能，可对分站、电源、传感器、电缆等设备进行诊断，能报警和记录并自动切断故障支路。有完善的多级口令保护功能。系统设备具有完善的故障闭锁功能，当与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时能切断与之有关设备的电源并闭锁。

3. 矿山综合通讯技术

作为生产管理人员、电机车司机、皮带维护工和其它流动人员的主要通信手段，井下无线通信系统保证了这些人员能够与生产调度室及时取得联系。它具有安装快捷，能在较短时间内形成局部移动通信系统的特点。系统能与矿井行政、生产通信系统实现组网，特别是当井下发生紧急情况时，可为井下提供能及时与地面联系的工具，对抢险的组织非常有帮助。井下／井上通信系统作为生产调度通信系统的补充在矿井生产安全等方面起重要作用，矿山综合通讯同一网络能够同时传输语音、图像、数据等各种信息，使语音、视频、数据三网合一。

井下无线通讯核心技术是采用微蜂窝和信道动态分配技术，从而大大地提高了频率的使用率和系统的容量。小灵通小区基站与手机之间采用了时分双工模式TDD ，其无线信道基于时分多址TDMA 结构，语音编码采用32kbit/s AD PCM方式，提高了话音通信质量，增强系统的保密性；使用分集天线接收，加强了系统的抗干扰能力。PHS 产品技术较以前的产品，无论是业务侧、网络侧，还是无线侧、终端，都已

经取得了突破性的进展，到目前为止PHS 已经形成了由服务提供商（SP ）、网络运营商、设备提供商、终端商和用户组成的完整的产业链。

4. 资源与开采环境可视化建模与评价技术

资源及开采环境可视化建模与评价主要实现两个方面的目标：一是资源评价，主要采用可视化建模方法和虚拟现实技术完成矿床模型的建立，用以表征矿床有用元素的空间分布情况和对资源状况进行科学合理的评价；二是开采环境评价，通过建模技术全面掌握矿床和岩层分布、岩体质量、构造特征、已有井下工程的分布状态等影响矿床开采的技术条件和关键工程指标。

资源及开采环境可视化模型是数字矿山建设的基础，只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况，才能够为数字矿山的建设提供基础平台，数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。

资源及开采环境可视化建模采用TIN(不规则三角网) 技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层) 实体线框模型，同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值，得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果，并在此基础上进行开采方案优化与设计。

资料来源：http://news.qq.com/a/20090915/002244_1.htm

数字化矿山及其关键技术应用与研究

数字化矿山技术在金属矿山的应用实践

三维矿山数字化软件在金属矿山的应用

数字化矿山建设及基本技术

物联网矿山工程方案

数字化矿山 信息化总体规划

物联网时代建设全面感知矿山

6. 系统结构 数字矿山自下而上可分为以下七个主层次：

(1) 基础数据层。即数据获取与存储层。数据获取包括利用各种技术手段获取各种形式的数据及其预处理；数据存储包括各类数据库、数据文件、图形文件库等。该层为后续各层提供部分或全部输入数据。 (2) 模型层。即表述层。如空间和矿物属性的三维和二维块状模型、矿区地质模型、采场模型、地理信息系统模型、虚拟现实动化模型等。该层不仅将数据加工为直观、形象的表述形式，而且为优化、模拟与设计提供输入。

(3) 模拟与优化层。如工艺流程模拟、参数优化、设计与计划方案优化等。

(4) 设计层。即计算机辅助设计层。该层为把优化解转化为可执行方案或直接进行方案设计提供手段。

(5) 执行与控制层。如自动调度、流程参数自动监测与控制、远程操作等。该层是生产方案的执行者。

(6) 管理层。包括MIS 与办公自动化。

(7) 决策支持层。依据各种信息和以上各层提供的数据加工成果，进行相关分析与预测，为决策者提供各个层次的决策支持。

按功能划分，数字矿山包括六大类系统：数据获取与管理系统、数字开采系统、矿区地理信息系统、选矿数字监控系统、管理系统、决策支持系统。其中数字开采系统是核心系统，也是效率和效益的主要创造者。

7. 了解物联网

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID ）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

资料：http://baike.baidu.com/view/1136308.htm

物联网技术：http://baike.baidu.com/view/2818115.htm

物联网技术官网：http://www.iotmag.com/

8. 我国煤矿数字化矿山发展现状及关键技术探讨

9.