數(shù)字礦山的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

孫波中，潘清元

（天水三和數(shù)碼測(cè)繪院有限公司，甘肅 天水 741000）

數(shù)字礦山就是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在礦山范圍內(nèi)建立一個(gè)礦山信息模型，把礦山的所有空間、所有屬性實(shí)現(xiàn)數(shù)字化存儲(chǔ)、傳輸、描述以及深加工，為相關(guān)工作者提供直觀、有效、便捷、完整礦山各個(gè)方面的數(shù)據(jù)信息[1]。通過(guò)數(shù)字礦山的實(shí)際應(yīng)用可以有效促進(jìn)礦山行業(yè)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，進(jìn)一步提高礦山開(kāi)采效率。

1 我國(guó)數(shù)字礦山發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)有超過(guò)一萬(wàn)座煤礦，年產(chǎn)煤炭三十多億噸，全國(guó)規(guī)模以上的煤礦企業(yè)就業(yè)人員在五百萬(wàn)以上，我國(guó)煤礦生產(chǎn)規(guī)模以及從業(yè)工作人員均排名世界第一位[2]。近二十年以來(lái)，隨著煤礦效益的大幅度提高、科技的不斷發(fā)展國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)越來(lái)越重視，我國(guó)各個(gè)大型煤礦企業(yè)均在數(shù)字礦山建設(shè)方面投入很大的力度，有效促進(jìn)了我國(guó)礦山行業(yè)自動(dòng)化、信息化水平的提高。

目前，天水三和數(shù)碼測(cè)繪院有限公司很多礦山工程項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理流程化，并在無(wú)人自動(dòng)開(kāi)采以及企業(yè)ERP系統(tǒng)管理方面取得驚人的效果。我公司在礦山開(kāi)采建立了高產(chǎn)、高效礦井，建設(shè)了全井WiFi覆蓋網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上可以通過(guò)手持PDA實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井生產(chǎn)數(shù)據(jù)、視頻畫(huà)面等信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)查詢(xún)。同時(shí)，很多礦山工程還實(shí)現(xiàn)了供電、排水和主運(yùn)輸?shù)鹊倪h(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控；綜采工作面實(shí)現(xiàn)了三機(jī)聯(lián)動(dòng)、記憶割煤、半自動(dòng)化/自動(dòng)化割煤等，這些技術(shù)的應(yīng)用很多已經(jīng)達(dá)到國(guó)外的先進(jìn)水準(zhǔn)。雖然，我國(guó)大部分的礦山開(kāi)采單位紛紛實(shí)現(xiàn)了不同程度的數(shù)字化建設(shè)，但是很多中小型煤礦公司仍然處于落后的水平。目前，我國(guó)數(shù)字礦山建設(shè)仍處于發(fā)展不平衡的階段。此外，在軟件開(kāi)發(fā)方面，雖然在我國(guó)國(guó)內(nèi)召開(kāi)了一系列的數(shù)字礦山為主題的學(xué)術(shù)會(huì)議，但總的來(lái)說(shuō)仍處于發(fā)展初期。另外有些公司主要針對(duì)企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化開(kāi)發(fā)，沒(méi)有引入市場(chǎng)機(jī)制，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本高，至今為止我國(guó)礦山生產(chǎn)行業(yè)仍未廣泛使用的通用軟件[3]。因此，我國(guó)數(shù)字礦山技術(shù)仍舊需要不斷研究其關(guān)鍵技術(shù)，掌握核心為提高我國(guó)礦山開(kāi)采效率，提高安全生產(chǎn)水平不斷努力。

2 數(shù)字礦山發(fā)展中遇到的問(wèn)題

雖然，我國(guó)數(shù)字礦山建設(shè)取得了十分可喜的成績(jī)，但同時(shí)也應(yīng)該看到我國(guó)數(shù)字礦山建設(shè)整體發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講還是有一定的差距。我國(guó)礦山信息化發(fā)展中還存在很多問(wèn)題，制約著數(shù)字礦山建設(shè)的發(fā)展，其主要存在以下幾方面問(wèn)題：

（1）信息化基礎(chǔ)薄弱。因?yàn)槲覈?guó)數(shù)字礦山建設(shè)與發(fā)達(dá)國(guó)家比相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較晚的，我國(guó)很多礦山企業(yè)還處于數(shù)字化發(fā)展建設(shè)的初級(jí)階段，尤其是中小型企業(yè)，僅僅只有少數(shù)的大型企業(yè)處于數(shù)字礦山成熟階段。另外，由于受到礦山企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以、科技機(jī)械設(shè)備水平以及相關(guān)工作人員文化水平的影響，數(shù)字礦山建設(shè)困難重重，仍舊需要解決很多根本性問(wèn)題，因此，總體來(lái)講我國(guó)數(shù)字礦山信息化基礎(chǔ)十分薄弱的，今后我們必須立足于我國(guó)礦產(chǎn)自動(dòng)化、信息化水平現(xiàn)狀，科學(xué)合理的推薦數(shù)字化礦山建設(shè)。

（2）礦山開(kāi)采環(huán)境惡劣，地形復(fù)雜。礦山開(kāi)采由于地形十分復(fù)雜，需要多種技術(shù)綜合應(yīng)用，而且涉及到的地質(zhì)、測(cè)量、采礦等信息內(nèi)容復(fù)雜，種類(lèi)繁多，數(shù)據(jù)量十分龐大，所以給礦山開(kāi)采工作帶來(lái)很大的難度。加上開(kāi)采環(huán)境惡劣，對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的安全性要求也是個(gè)非常高的，礦山的開(kāi)采大部分都是處于地下深入，空間狹小、電磁干擾嚴(yán)重，不僅十分容易發(fā)生爆炸事故，而且嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備運(yùn)行信息、地測(cè)信息、井下粉塵、井下工作人員活動(dòng)信息以及井下設(shè)備等信息的獲取與傳輸。

（3）信息系統(tǒng)建設(shè)滯后、缺乏專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人才以及軟件產(chǎn)品。由于礦山開(kāi)采十分復(fù)雜，涉及面廣，所以要求必須有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人才既要對(duì)礦山開(kāi)采十分了解，有要求懂得計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)以及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)。另外，很多軟件雖然開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是功能比較單一，通用性差，壽命短所以實(shí)用性差，因此，阻礙了我國(guó)數(shù)字礦山技術(shù)的建設(shè)與發(fā)展。

（4）信息數(shù)字化實(shí)際應(yīng)用效果不理想。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的迅速發(fā)展，很多礦山企業(yè)都裝備了最新的軟件、硬件系統(tǒng)，但是，由于各個(gè)接口不能互相融通，使得各個(gè)礦山企業(yè)之間很難實(shí)現(xiàn)信息資源共享，如何更好地利用、如何更好的提高這些軟件的實(shí)用效益與效率還是缺乏一定的研究。另外，就是很多礦山企業(yè)雖然已經(jīng)建立配套完整的信息化裝備，雖然實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效錄入，提供的大量數(shù)據(jù)資源，但是僅僅只是停留在簡(jiǎn)單的擴(kuò)充上，卻反對(duì)資源的深度挖掘與分析，不能根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)礦山發(fā)展趨勢(shì)，從而導(dǎo)致數(shù)字化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果不理想。

3 今后我國(guó)數(shù)字礦山發(fā)展的趨勢(shì)

（1）加大礦山資源整合力度，朝著生態(tài)礦業(yè)方向發(fā)展?，F(xiàn)在越來(lái)越重視環(huán)境與資源的節(jié)約和保護(hù)，為了構(gòu)建生態(tài)平衡的局面，今后會(huì)進(jìn)一步加大礦山資源的整合力度，通過(guò)利用現(xiàn)代信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦山資源規(guī)?；?jīng)濟(jì)開(kāi)采，實(shí)現(xiàn)礦山資源的高效開(kāi)發(fā)與利用，充分將數(shù)字礦山建立的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山建設(shè)的生產(chǎn)管理一體化發(fā)展。因?yàn)閿?shù)字礦山建設(shè)具有規(guī)模大、復(fù)雜程度高、涉及面廣的特點(diǎn)，因此，在數(shù)字礦山建立過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)與管理。在數(shù)字礦上管理模式上也會(huì)吸收國(guó)外先進(jìn)的管理模式實(shí)現(xiàn)全新的數(shù)字化管理模式，及時(shí)掌握機(jī)械設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，建立高效的生產(chǎn)調(diào)度與監(jiān)控系統(tǒng)，方便工作人員整體管理，大大提高數(shù)字礦山建設(shè)的管理水平。

（3）實(shí)現(xiàn)無(wú)人采礦和遠(yuǎn)程遙控采礦技術(shù)。隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展以及機(jī)器人產(chǎn)品價(jià)格的不斷下降，礦山生產(chǎn)企業(yè)在未來(lái)發(fā)展中人工會(huì)大幅減少，會(huì)越來(lái)越多的選用機(jī)器人。此 外，機(jī)器人的利用可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控采礦、甚至無(wú)人采礦，人 工只需要利用電子技術(shù)對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控就可以了，實(shí)現(xiàn)機(jī) 械化向自動(dòng)化方向的發(fā)展，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

（4）開(kāi)發(fā)出多功能礦山應(yīng)用軟件。未來(lái)發(fā)展中根據(jù)礦山 環(huán)境、規(guī)模、礦山工程需求等，研發(fā)出適合各種條件多種功 能的礦山開(kāi)采軟件。同時(shí)運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、專(zhuān)家系 統(tǒng)等可以實(shí)現(xiàn)多功能軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)采計(jì)劃編 制、生產(chǎn)調(diào)度、指揮、資源預(yù)測(cè)、突發(fā)事件預(yù)警等工作。

（5）涌現(xiàn)出大量復(fù)合型人才。目前，礦山企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到復(fù)合型型人才的匱乏，所以今后會(huì)注重復(fù)合型人才的培養(yǎng) 與引進(jìn)，加大專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)力度，從各個(gè)高校挖掘高技術(shù)型 人才，鍛煉和培養(yǎng)出一批具有高素質(zhì)信息化、自動(dòng)化的隊(duì)伍， 因此，將來(lái)會(huì)涌現(xiàn)出大量復(fù)合型人才來(lái)彌補(bǔ)人才空缺。

4 總結(jié)

總之，我國(guó)各大礦山企業(yè)為了提高礦山開(kāi)采的自動(dòng)化以 及信息化水平都在努力推進(jìn)數(shù)字礦山建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。數(shù) 字礦山建設(shè)是一項(xiàng)十分具有挑戰(zhàn)性工作，在今后發(fā)展中礦山 企業(yè)必須抓住機(jī)遇，統(tǒng)籌規(guī)劃，分階段的穩(wěn)步推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)礦山 行業(yè)的智能化發(fā)展，提高礦山開(kāi)采的高效、可持續(xù)發(fā)展。