淺談銅坑礦礦山數(shù)字化建設(shè)

摘 要：數(shù)字化礦山是為實(shí)現(xiàn)資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化。結(jié)合當(dāng)今世界科技的發(fā)展水平及我國礦山現(xiàn)階段的技術(shù)裝備與管理水平，銅坑礦在礦山數(shù)字化建設(shè)中充分運(yùn)用了信息化技術(shù)為企業(yè)打造了一個(gè)數(shù)字化平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；信息化；礦山

中圖分類號：TD67

1 概述

銅坑礦為華錫集團(tuán)主體礦山，是華錫集團(tuán)的主要供礦基地。開采對象為廣西南丹縣大廠礦區(qū)長坡錫多金屬礦床。礦山規(guī)模大型，設(shè)計(jì)年開采量245萬噸，目前實(shí)際年開采量達(dá)到230萬噸。伴隨著新技術(shù)的提出和發(fā)展，礦山行業(yè)經(jīng)歷了手工開采階段、機(jī)械化開采階段、自動(dòng)化開采階段及無人礦井階段。與國際先進(jìn)的自動(dòng)化、無人礦井的礦山比較，銅坑礦仍然處于機(jī)械化生產(chǎn)初級階段，仍然屬于勞動(dòng)密集型礦山，管理方面比較粗放。因此，積極應(yīng)用信息技術(shù)和世界先進(jìn)適用技術(shù)來改造并提升銅坑礦的傳統(tǒng)礦業(yè)的裝備、工藝與方法、經(jīng)營管理方式和手段，使企業(yè)決策、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理效率和水平得以較大增長，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)礦山開采水平的跨越式發(fā)展，這是銅坑礦建立“數(shù)字化礦山”目的和意義。

數(shù)字化礦山是以礦山系統(tǒng)為原型，以地理坐標(biāo)為參考系，以礦山科學(xué)技術(shù)、信息科學(xué)、人工智能和計(jì)算科學(xué)為理論基礎(chǔ)，以高新礦山觀測和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，建立起的一系列不同層次的原型、系統(tǒng)場、物質(zhì)模型、力學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型、信息模型和計(jì)算機(jī)模型并集成，可用多媒體和模擬仿真虛擬技術(shù)進(jìn)行多維的表達(dá)，同時(shí)具有高分辨率、海量數(shù)據(jù)和多種數(shù)據(jù)的融合以及空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的技術(shù)系統(tǒng)。

2 數(shù)字化礦山國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)數(shù)字化礦山發(fā)展現(xiàn)狀：礦山企業(yè)作為一傳統(tǒng)第一產(chǎn)業(yè)，一直處于勞動(dòng)密集型的機(jī)械化初級水平，管理粗放，技術(shù)和裝備水平落后，決策、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等許多環(huán)節(jié)都是依賴于經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)性程度不高。具體表現(xiàn)為：

（1）礦山地質(zhì)、測量工作手段落后；

（2）設(shè)計(jì)和計(jì)劃經(jīng)驗(yàn)居多、科學(xué)性不夠；

（3）過程控制程度低、生產(chǎn)效率不高；

（4）安全保障程度低、缺乏有效的安全預(yù)警手段和機(jī)制；

（5）系統(tǒng)建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、投資浪費(fèi)大、共享能力不足；

（6）決策被動(dòng)、上傳下達(dá)滯后。

數(shù)字礦山的建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，其長期目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化。結(jié)合當(dāng)今世界科技的發(fā)展水平及我國礦山現(xiàn)階段的技術(shù)裝備與管理水平，我國數(shù)字礦山的建設(shè)還要經(jīng)歷一個(gè)漫長的過程。因此，總體規(guī)劃分步實(shí)施是我國數(shù)字礦山建設(shè)的必經(jīng)之路，就目前而言，我國數(shù)字礦山建設(shè)的具體目標(biāo)是：

（1）采用成熟的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從礦山資源、開采方案優(yōu)化、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃與開采環(huán)境的數(shù)字化、模型化與可視化；

（2）建立以光纖、泄漏電纜或無線通訊為主體的多媒體通訊網(wǎng)絡(luò)，形成語音、視頻與數(shù)據(jù)同網(wǎng)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)據(jù)的分布式共享；

（3）采用先進(jìn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程、設(shè)備、安全與開采環(huán)境監(jiān)控等數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、智能分析與可視化處理；

（4）采用工業(yè)以太網(wǎng)、PLC智能控制及視頻監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等系統(tǒng)及設(shè)備的智能化集中監(jiān)控。

（5）采用先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)人員與移動(dòng)設(shè)備的定位、跟蹤及生產(chǎn)過程智能化調(diào)度與控制，全面提升礦山的生產(chǎn)管理與決策的科學(xué)性。

礦山系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的、開放的巨型系統(tǒng)，各部分之間互相影響、互相制約。對于這樣的系統(tǒng)，只有快速、準(zhǔn)確地了解各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并使各個(gè)子系統(tǒng)配套、一致，再在此基礎(chǔ)上予以優(yōu)化，才能實(shí)時(shí)、科學(xué)地做出決策，發(fā)揮礦山系統(tǒng)的最大能力和最佳效益。

3 銅坑礦數(shù)字化建設(shè)狀況

銅坑礦信息化建設(shè)于2005年啟動(dòng)，起步較晚但發(fā)展快速。目前已建成以100兆光纖主干局域網(wǎng)、辦公局域網(wǎng)、井下地壓光纖網(wǎng)。建成以A8辦公系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、上下井考勤系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、3Dmine三維采礦軟件系統(tǒng)、調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、提升監(jiān)控系統(tǒng)、賓館安保監(jiān)控等應(yīng)用系統(tǒng)等。銅坑礦1個(gè)中心機(jī)房，20多個(gè)數(shù)據(jù)交換點(diǎn)，擁有6臺(tái)服務(wù)器，1臺(tái)路由器，1臺(tái)中心交換機(jī)，1臺(tái)防火墻，150多臺(tái)交換機(jī)，500多臺(tái)電腦，70多個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，光纜總長度達(dá)30多公里。2010年銅坑礦首次提出建設(shè)銅坑礦數(shù)字化礦山的目標(biāo)，銅坑礦數(shù)字礦山的建設(shè)目標(biāo)將在已建成信息化的基礎(chǔ)，整合銅坑礦各項(xiàng)硬件、軟件平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)。

3.1 銅坑礦局域網(wǎng)建設(shè)狀況

銅坑礦局域網(wǎng)近年來發(fā)展速度，已建成了以100兆光纖主干網(wǎng)，光纜達(dá)30達(dá)公里，光纖接入點(diǎn)100處，共架設(shè)數(shù)據(jù)交換點(diǎn)20多個(gè)，交換機(jī)150多臺(tái)，路由器、中心交換機(jī)、防火墻各一臺(tái)，光收發(fā)器80多對，網(wǎng)絡(luò)覆蓋銅坑礦主要科室工區(qū)，如斜坡道區(qū)域、調(diào)度室區(qū)域、東副井區(qū)域、碎礦區(qū)域、辦公樓區(qū)域等。地面實(shí)現(xiàn)有電腦必有局域網(wǎng)。

銅坑礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)分地面與井下兩部分，通過24芯光纜從455水平碼頭門經(jīng)東副井到地面與辦公樓與調(diào)度室相聯(lián)，形成主要數(shù)據(jù)傳輸通道。井下光纖網(wǎng)絡(luò)共設(shè)有15處數(shù)據(jù)交換點(diǎn)，光纜長度達(dá)10多公里。肩負(fù)著地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸任務(wù)

銅坑礦局域網(wǎng)租用10M寬帶連接互聯(lián)網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架頂端，使用華為AR-28系列路由器和H3C的硬件防火墻，可以有效的防止外部干擾和侵略。并且配上華為3900系列三層交換機(jī)作為中心交換機(jī)，它可提供24個(gè)千兆網(wǎng)口滿足單位不同辦公需求。銅坑礦局域網(wǎng)是銅坑礦數(shù)字化礦山建設(shè)的扎實(shí)基礎(chǔ)，是數(shù)字礦山的雛形，是未來。

3.2 銅坑礦監(jiān)控系統(tǒng)狀況

銅坑礦安全生產(chǎn)監(jiān)控及調(diào)度指揮系統(tǒng)于2008年建成，該監(jiān)控系統(tǒng)是以銅坑礦局域主干網(wǎng)為主要傳輸介媒，基于IP網(wǎng)絡(luò)編碼攝像頭，使用16路數(shù)字視頻錄相機(jī)做為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，采用數(shù)字視頻監(jiān)控軟件為手段。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的原理是充分利用了當(dāng)前的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)奶厥鈹?shù)據(jù)視頻流，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的圖像監(jiān)控和攝像頭管理。

銅坑礦現(xiàn)已建成以調(diào)度室為監(jiān)控中心，監(jiān)控遍布整個(gè)銅坑礦地面，井下各重要場所，作業(yè)點(diǎn)。調(diào)度室監(jiān)控中心安裝了四臺(tái)51寸顯示器，3臺(tái)數(shù)字錄像機(jī)，3臺(tái)16路分屏器，共有100多個(gè)攝像頭，40公里的線路。系統(tǒng)為我礦生產(chǎn)調(diào)度指揮，安全生產(chǎn)，安保等發(fā)揮了重要的作用。指揮我礦各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)，有序地工作，監(jiān)控生產(chǎn)流程，環(huán)節(jié)人員，設(shè)備安全，同時(shí)具有安保作用，為確實(shí)有效保護(hù)銅坑礦財(cái)產(chǎn)。

3.3 銅坑礦應(yīng)用軟件平臺(tái)

銅坑礦以A8辦公軟件系統(tǒng)，3Dmine軟件，資產(chǎn)管理軟件，工程項(xiàng)目管理，安全標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)等為首的應(yīng)用軟件已全面推廣使用。A8辦公系統(tǒng)使我礦各項(xiàng)辦公流程化，管理數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)無紙化、自動(dòng)化，為辦公提供高效，快捷平臺(tái)。3Dmine軟件為銅坑礦采礦設(shè)計(jì)，地質(zhì)測量提供建模，三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，替代傳統(tǒng)的平面圖，利用軟件自動(dòng)生成的三維礦體模型使采礦設(shè)計(jì)更加直觀，為選用更合理、科學(xué)的采礦方法提供依據(jù)。

4 結(jié)語

企業(yè)信息化、數(shù)字化發(fā)展要根據(jù)企業(yè)自身發(fā)展需要，結(jié)合安全、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面，采用較為先進(jìn)的成熟技術(shù)一步一步實(shí)施，既要滿足企業(yè)當(dāng)前的使用需要，也要考慮企業(yè)未來發(fā)展，要與企業(yè)發(fā)展融合在一起。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：廣西華錫集團(tuán)股份有限公司 銅坑礦，廣西河池 547207