探究數(shù)字化礦山及其信息化技術應用

王宏翔

（山西焦煤霍州煤電集團沁安煤電有限責任公司，山西 霍州 031400）

隨著計算機技術在全球范圍內的普及，信息化已成為社會未來發(fā)展的必然趨勢。礦山工程是我國開發(fā)資源的關鍵項目，為了推動礦山工程實現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展，必須推動其走數(shù)字化建設道路，通過先進的科學技術節(jié)約礦山工程生產成本，例如，人工消耗、水耗以及能耗等，立足于工程整體，對礦產資源進行特征把握，對礦山施工過程進行合理調節(jié)，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提高礦產品的質量，促使礦山工程獲得良好的經濟效益［1－2］。

1 礦山數(shù)字化建設過程中存在的障礙性因素以及解決措施

1.1 礦山數(shù)字化建設中的障礙性因素

1.1.1 平臺建設有待完善

現(xiàn)階段，我國礦山工程在數(shù)字化建設方面僅屬于初級階段，信息基礎平臺有待完善，尚無法對信息進行空間集成、實時動態(tài)以及統(tǒng)一管理。很多礦山企業(yè)在數(shù)字化建設方面存在消極情緒與疑慮，數(shù)字化建設投入較少，在很大程度上制約了礦山數(shù)字化建設進程［3］。

1.1.2 關鍵技術水平較差

礦山工程并沒有針對數(shù)字化建設構建完善的基礎理論體系，導致數(shù)字化建設過程中存在關鍵技術缺失等問題。礦山數(shù)字化建設關鍵技術有3D拓撲建模及分析、信息標準化與調度指揮系統(tǒng)、井下無線傳輸及多媒體通訊技術、地下快速定位及自動導航技術、智能采礦技術、數(shù)據(jù)倉庫技術、數(shù)據(jù)挖掘技術以及三維可視化和地下模擬技術［4］。

1.1.3 沒有良好的通用性

不同礦山在作業(yè)過程中信息化應用水平以及方式均存在一定差異性，數(shù)據(jù)格式不具備良好的兼容性。因此，基礎信息系統(tǒng)在作業(yè)過程中，很多信息數(shù)據(jù)無法被多次利用，信息系統(tǒng)平臺的內部信息出現(xiàn)孤島化情況，對礦山數(shù)據(jù)化建設造成了極大的不良影響。

1.2 相應的解決措施

1.2.1 建立基礎信息平臺

對礦山的實時動態(tài)信息以及固有信息進行有效采集，以3DGIS技術概念為指導，結合編碼方法，對數(shù)據(jù)進行規(guī)范的管理、融合、存儲以及組織，對礦山進行數(shù)字化建設示范。采取這種方式進行改革，符合礦山企業(yè)發(fā)展需求，有利于采礦工程實現(xiàn)辦公室化，從而推動我國礦業(yè)富國建設的發(fā)展進程。

1.2.2 積極引進先進技術

世界發(fā)達國家在礦山數(shù)字化建設方面的進程遠遠領先于我國。因此，為了推動我國礦山數(shù)字化建設進程進一步深入，必須積極引進國外先進技術，借鑒其經驗成果，取其精華，推陳出新。引進先進技術有利于對我國采礦方式進行創(chuàng)新與發(fā)展，提高我國采礦技術水平和礦產品整體質量，縮減生產成本，從而全面提升礦山工程的經濟效益、市場效益以及社會效益。

1.2.3 提高通用性

要想提高礦山數(shù)字化建設的通用性，必須認清推廣礦山數(shù)字化建設的重要意義以及必要性，加大數(shù)字化建設實施試點，并通過精細化管理的方式，對礦山數(shù)字化建設進行統(tǒng)籌規(guī)劃，促使礦山內部各個系統(tǒng)、部門之間實現(xiàn)信息資源共享。

2 信息化技術在礦山工程中的具體應用

2.1 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)由電源、外圍設備以及計算機構成其主站與中心站的硬件；軟件設備包括存儲介質、操作系統(tǒng)以及應用程序等。該系統(tǒng)的執(zhí)行器以及傳感器主要組分有工作電源、控制器以及聲光報警器等；而該系統(tǒng)的信息傳輸裝置構成部分為電源、接線盒、傳輸線、分站以及傳輸接口等。在實際工作過程中，該系統(tǒng)的傳感器主要任務是對被測物理量，例如，開停、風速以及瓦斯等，進行有效轉化，使其成為電信號，繼而利用傳輸電纜將電信號傳輸給分站；分站處理完電信號后，會將其傳輸給地面中心站。監(jiān)控主機在處理電信號過程中會產生控制信號，將控制信號傳輸給分站中的控制開關，系統(tǒng)便可以實現(xiàn)斷電處理與報警處理。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的通訊方式為RS485，以雙機熱備為主，具有良好的穩(wěn)定性能。該系統(tǒng)的測點覆蓋范圍非常廣，可以對礦山工程的各個高位地點以及場所進行有效監(jiān)測，對工程施工過程中的各種情況做到實時監(jiān)測監(jiān)控，具有較強的靈敏性與可靠性?，F(xiàn)階段，對于礦山工程而言，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有無可取代的重要意義，是礦山工程實現(xiàn)安全生產的技術保障。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

2.2 人員考勤定位系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以劃分為2個部分，即軟件部分和硬件部分。其軟件部分的體系為3層架構，分別是數(shù)據(jù)應用、存儲以及分析，這3個部分既互為獨立個體，又相互結合。因此，并不會因局部變化影響整個系統(tǒng)，更易于對系統(tǒng)進行升級、安裝、使用以及發(fā)布。應用此系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行存儲，其結構符合我國相關規(guī)定標準，具有較強的系統(tǒng)集成性，有利于實現(xiàn)信息資源共享。軟件主要應用技術有很多，例如，NET技術、VML技術、SVG技術、Vbscript技術、Jscript技術以及XML技術等。通過特定算法可以對SVG動態(tài)生成問題、智能合班問題以及無閃爍局部刷新問題進行有效處理。硬件部分主要由以下部分組成分別是接線盒、阻燃光纖、防爆交換機、阻燃通信電纜、阻燃電源電纜、嵌入式軟件模塊、液晶顯示屏、備用電池、信息傳輸處理板以及信息采集處理板。

人員考勤定位系統(tǒng)的主要功能，一是圖形顯示功能。施工人員通過其所顯示的圖形，可以準確了解礦井巷道的分布情況。二是人員跟蹤功能。通過此項功能，可以對施工人員進行有效定位，準確了解其井下位置。除此之外，還可以確定其經過的區(qū)域與滯留時間，有效檢驗相關作業(yè)情況，例如，瓦斯監(jiān)測作業(yè)，避免發(fā)生安全事故。三是選擇跟蹤功能。通過此功能可以對任意員工進行跟蹤，將其在井下的所有行蹤反映給監(jiān)測人員，有利于對特殊工種進行有效監(jiān)督。四是實施跟蹤功能。可以準確掌握分站范圍內人員的動態(tài)情況，對人員的活動狀態(tài)進行直觀形象且實時的表述。五是位置查詢功能?？梢詫θ我馊藛T的井下位置進行有效查詢，有利于管理者對施工人員進行井下定位。六是軌跡回放功能。可以在背景圖上回放某一員工某天的動態(tài)軌跡，采用圖形與數(shù)據(jù)報表相結合的方式進行表述。七是員工下井考勤統(tǒng)計功能?？梢詫T工下井作業(yè)數(shù)量、作業(yè)周期以及上下井時間進行多角度統(tǒng)計。該系統(tǒng)具體作業(yè)情況如圖2所示。

圖2 人員考勤定位系統(tǒng)具體作業(yè)情況示意圖

3 結語

對我國礦山工程數(shù)字化建設過程中存在的障礙性因素進行了具體分析，提出了相應的解決措施，并深入闡述了信息化技術在數(shù)字化礦山建設中的應用，旨在進一步推動我國礦山數(shù)字化建設進程，確保采礦工程具有良好的安全性，提高采礦施工效率與礦產品質量，縮減生產成本，從而促使我國礦山工程實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)我國礦業(yè)富國的建設目標。

［1］ 王卓群，姚劍鋒，趙光旭.關于中國數(shù)字化礦山建設的思考［J］.黃金，2014（11）：5－8.

［2］ 吳立新，汪云甲，丁恩杰，等.三論數(shù)字礦山——借力物聯(lián)網保障礦山安全與智能采礦［J］.煤炭學報，2012（3）：357－365.

［3］ 賈珂?zhèn)?，趙國清.淺析梧桐莊礦“數(shù)字化礦山”發(fā)展戰(zhàn)略——梧桐莊礦本質安全型調度指揮管理系統(tǒng)實踐［J］.煤炭經濟研究，2011（7）：101－104.

［4］ 尹靜，光正國.芻議信息化數(shù)字化礦山［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011（7）：136－137.