數(shù)字化礦山工程施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

周午彭 吳啟柱

摘要：當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，信息技術(shù)在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字礦山是將將礦山工程與信息化技術(shù)相結(jié)合，極大的提高了企業(yè)的開采效率，提升生產(chǎn)的安全性，減少了資源浪費，是實現(xiàn)高質(zhì)量開采的重要途徑。本文首先對數(shù)字化礦山工程施工關(guān)鍵技術(shù)進行了介紹，然后對數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用策略進行了研究，希望為我國煤礦企業(yè)數(shù)字化礦山的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化礦山；礦山工程施工；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

引言

礦產(chǎn)資源是我國重要的戰(zhàn)略發(fā)展資源，其礦產(chǎn)生產(chǎn)安全問題是人們一直以來廣泛關(guān)注的問題。信息技術(shù)的發(fā)展為我國煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了技術(shù)支持，應(yīng)用信息技術(shù)對煤礦企業(yè)進行監(jiān)督和控制已經(jīng)成為此行業(yè)發(fā)展的重要手段。企業(yè)必須利用數(shù)字化礦山合理的開發(fā)有限的礦產(chǎn)資源，充分的發(fā)揮數(shù)字化礦山的優(yōu)勢，實現(xiàn)對礦山開采科學(xué)高效的管理，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，建設(shè)數(shù)字化礦山是當(dāng)下煤礦企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

1數(shù)字化礦山的概念與優(yōu)勢

1.1數(shù)字化礦山的概念

伴隨著自動化控制技術(shù)和計算機技術(shù)迅速發(fā)展，數(shù)字化礦山這一概念應(yīng)運而生。數(shù)字化礦山是區(qū)別于傳統(tǒng)礦山的一種新的礦山建設(shè)方法，是一個“虛擬礦山”，能夠?qū)τ谡鎸嵉V山的整體和相關(guān)現(xiàn)象進行數(shù)字化再現(xiàn)，對礦山本體、礦山的整個開發(fā)運行過程進行真實的反映。數(shù)字化礦山是依托傳感器技術(shù)，將礦山的相關(guān)數(shù)據(jù)進行數(shù)字化存儲、加工、傳輸，并將處理后的數(shù)據(jù)應(yīng)用在礦山日常生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)，使得礦山生產(chǎn)實現(xiàn)自動化和精細化。此外，這些數(shù)據(jù)能夠影響管理人員的決策，管理人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)來判斷目前礦山的生產(chǎn)經(jīng)營狀況，從而不斷的優(yōu)化生產(chǎn)方案，提升礦山的開采質(zhì)量和效率。

1.2數(shù)字化礦山的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的礦山建設(shè)理論相比，數(shù)字化礦山具有以下幾點優(yōu)勢：（1）企業(yè)通過搭建數(shù)字化管理平臺實現(xiàn)了不同類型礦山之間的信息共享，各企業(yè)可以從中吸收自己沒有的優(yōu)點，從而不斷的優(yōu)化自身的管理模式；（2）數(shù)字化礦山利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以清晰的觀測到礦山內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，利用計算機可以將挖掘過程進行再現(xiàn)；（3）利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以對礦山的資源進行整體分析，從而有利于企業(yè)確定開采參數(shù)；（4）利用計算機對礦山進行仿真開采，可以真實的觀測到開采活動對地質(zhì)的影響，從而防止礦山危機的發(fā)生。

2數(shù)字化礦山施工過程中采用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1礦山空間數(shù)據(jù)庫管理與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

在日常的礦山開采過程中，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)具有復(fù)雜性和不穩(wěn)定性。因此，企業(yè)為了高效的管理這些數(shù)據(jù)，必須要研究出一種新型的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，這就必須要用到礦山空間數(shù)據(jù)庫管理與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。這種技術(shù)可以從大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)中挖掘出對企業(yè)有用的信息，從中發(fā)現(xiàn)隱藏規(guī)律，實現(xiàn)對企業(yè)發(fā)展的預(yù)測，從而指導(dǎo)礦山的生產(chǎn)經(jīng)營。此技術(shù)可以實現(xiàn)對礦山數(shù)據(jù)的分布式管理，具有智能高效的優(yōu)點。

2.23D地學(xué)建模與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

3D地學(xué)建模技術(shù)可以有效檢測礦山施工數(shù)據(jù)的動態(tài)變化，此技術(shù)主要分為兩個方面，一是可以從各個方位模擬礦山結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對礦山的動態(tài)檢測維護和數(shù)據(jù)的傳感；二是能夠動態(tài)的模擬礦山施工過程。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠從不同層次和角度模擬出礦山以及周邊的地質(zhì)構(gòu)造與地層環(huán)境，從而實現(xiàn)對施工地區(qū)生態(tài)環(huán)境的實時監(jiān)控，使得整個礦山布局更合理、運行更高效。

2.3組件技術(shù)

組件技術(shù)是通過利用自身的封裝軟件模塊，將一定的數(shù)據(jù)進行封裝以提供服務(wù)的技術(shù)。組件之間的通訊需要通過固定的接口才能實現(xiàn)，從而達到構(gòu)造應(yīng)用程序的目的。開發(fā)人員通過構(gòu)建組件的用應(yīng)用程序，實現(xiàn)組件的及時更新升級，從而使得整個系統(tǒng)高效運行。

2.4多層分布技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，多層分布技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。此種技術(shù)的系統(tǒng)可以進行靈活的拓展并且容易維護，還具有安全性好，穩(wěn)定性高的優(yōu)點。利用此種技術(shù)可以實現(xiàn)對礦山數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理，方便客戶使用整個網(wǎng)絡(luò)資源，從而保證數(shù)字化礦山系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1整體規(guī)劃

數(shù)字化礦山架構(gòu)復(fù)雜，涉及內(nèi)容多且雜，需要相關(guān)的設(shè)計人員進行整體規(guī)劃，在施工過程中要按照計劃的步驟來實施。通常來說，通過規(guī)劃可以對數(shù)字礦山的管理需求和業(yè)務(wù)要求進行全面梳理，從而根據(jù)企業(yè)的要求對數(shù)字礦山的技術(shù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)進行科學(xué)的設(shè)計，并對信息化和自動化項目進行合理的排序。如此一來，企業(yè)對于未來三到五年如何采購、開發(fā)和布署就可以做到胸中有數(shù)。

3.2關(guān)注集成

信息具有共享性的特點，其集成度越高，功能就越強大。在數(shù)字礦山施工過程中采用了系統(tǒng)集成及相關(guān)技術(shù)。數(shù)字礦山本身就具有綜合、全面的內(nèi)涵。在實施系統(tǒng)規(guī)劃時，相關(guān)設(shè)計人員要注意過程控制集成、管理系統(tǒng)集成、管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的集成、數(shù)字礦山總體門戶集成四種集成的綜合開發(fā)和應(yīng)用。

3.3鑒別提供商的服務(wù)功能

目前市面上的數(shù)字礦山的施工技術(shù)種類很多，但其實各種技術(shù)和軟件都有其獨立的不可替代的作用，可以包打天下的系統(tǒng)并不存在。企業(yè)在建設(shè)數(shù)字化礦山的過程中要注意，面向認知、面向控制、面向管理的數(shù)字礦山實際上是三類技術(shù)，不能夠互相取代。而有些提供商為了多爭取客戶，往往過分的夸大自己產(chǎn)品的功能。所以企業(yè)在購買相關(guān)軟件時，要認真鑒別，擦亮雙眼，以防止上當(dāng)受騙，干擾了企業(yè)正常計劃的實施，浪費企業(yè)的人力物力。

3.4重視軟件開發(fā)管理與應(yīng)用

很多企業(yè)在建立數(shù)字化礦山的過程中只注重了硬件條件的改善，而忽略了相關(guān)軟件的開發(fā)和應(yīng)用，使得企業(yè)的軟件體系不完善。因此企業(yè)在建設(shè)數(shù)字化礦山的過程中，必須注意完善基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，從而保證軟件開發(fā)管理與應(yīng)用的順利進行，進一步的推動數(shù)字化礦山的建設(shè)。

3.5完善信息資源管理

從目前情況看來，一部分企業(yè)雖然開通了信息資源管理系統(tǒng)，但是并沒有實現(xiàn)對此系統(tǒng)的有效應(yīng)用，這些系統(tǒng)僅是被用來進行數(shù)據(jù)的簡單擴充，并沒用來進行深層信息的開發(fā)，從而阻礙了企業(yè)之間的信息溝通，制約了企業(yè)的發(fā)展。因此企業(yè)要不斷的加深對信息資源管理系統(tǒng)的開發(fā)和利用，這對于企業(yè)進行信息資源的采集和管理、企業(yè)形態(tài)的轉(zhuǎn)變以及促進數(shù)字化礦山工程施工技術(shù)的進步都具有十分重要的意義。

3.6建立檢測平臺

建立檢測平臺可以實時的對礦山的開采情況、安全水平以及生產(chǎn)經(jīng)營狀況進行檢測，保證了礦山的開采安全，節(jié)省了人力物力，滿足了企業(yè)的管理需求。同時檢測平臺在礦井搶險救災(zāi)中也發(fā)揮重要的作用，檢測平臺能夠快速檢測受災(zāi)人員位置，為營救爭取更多的時間。

結(jié)束語

隨著科技的不斷發(fā)展，工業(yè)的現(xiàn)代化水平的不斷提高，人們對數(shù)字化礦山的了解程度也在不斷加深。數(shù)字礦山極大的提高了企業(yè)的開采效率，是實現(xiàn)高質(zhì)量開采的重要途徑，對于煤礦企業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。因此數(shù)字化礦山工程施工技術(shù)及其應(yīng)用也成為了一個值得研究的問題。本文對數(shù)字化礦山施工的四種關(guān)鍵技術(shù)進行了簡單介紹，然后對于數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用策略盡進行了探究，初步了解了數(shù)字化系統(tǒng)的重要性與關(guān)鍵性。

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