數(shù)字礦山的特點及綠色資源的開發(fā)對策

王建軍

[摘? ? 要]新時期在礦山行業(yè)的發(fā)展中，積極融入網(wǎng)絡信息技術，構建數(shù)字礦山已經(jīng)成為重要趨勢，同時礦山行業(yè)也需要以數(shù)字礦山等新型技術為基礎，實現(xiàn)對資源的綠色開發(fā)，以實現(xiàn)發(fā)展的可持續(xù)性，因此必須準確把握數(shù)字礦山特點，充分了解數(shù)字礦山建設的各項信息技術，從而為資源綠色開發(fā)提供有力的技術支撐，推動我國礦山行業(yè)的升級轉型。

[關鍵詞]數(shù)字礦山;特點分析;綠色資源;開發(fā)對策

[中圖分類號]X322 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–00–03

Discuss the Characteristics of Digital Mines and Countermeasures?for the Development of Green Resources

Wang Jian-jun

[Abstract]In the development of the mining industry in the new era， it has become an important trend to actively integrate network information technology and build digital mines. At the same time， the mining industry also needs to realize the green development of resources based on new technologies such as digital mines in order to achieve development. Sustainability， therefore， we must accurately grasp the characteristics of digital mines and fully understand the various information technologies of digital mine construction， so as to provide strong technical support for the development of green resources and promote the upgrading and transformation of my country's mining industry.

[Keywords]digital mine; characteristic analysis; green resources; development countermeasures

隨著我國綠色環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的提出，礦山行業(yè)要實現(xiàn)資源綠色開發(fā)，就必須積極應用各種先進的數(shù)字技術，通過數(shù)字礦山的建推動礦山行業(yè)的轉型升級，全面提高礦山生產(chǎn)經(jīng)營的效率和現(xiàn)代化水平，從而使礦山發(fā)展與綠色資源開發(fā)相互促進。因此礦山行業(yè)必須要加強對數(shù)字礦山的研究，充分了解數(shù)字礦山建設的相關技術，深刻理解數(shù)字礦山特點，利用數(shù)字礦山技術對資源勘測、生產(chǎn)經(jīng)營等各項活動進行動態(tài)監(jiān)測，提高礦山指揮調度的能力，以確保資源的開發(fā)利用科學合理。

1 數(shù)字礦山分析

1.1 數(shù)字礦山特點

在數(shù)字礦山的建設中應準確把握數(shù)字礦山的基本特點。數(shù)字礦山的一個重要特點就是大量虛擬現(xiàn)實技術的應用，實現(xiàn)了對礦山結構特征以及開采情況的模擬仿真，實現(xiàn)了礦山管理的可視化，使礦山生產(chǎn)經(jīng)營更加科學合理。同時對于數(shù)字礦山通過數(shù)據(jù)庫的建設還具備了對數(shù)據(jù)信息進行存儲管理的特點，因此為數(shù)據(jù)信息的共享交流提供了平臺基礎，并可以更好地保證數(shù)據(jù)信息的安全。由于數(shù)字礦山通過自動化以及智能化技術的應用，不僅能夠實時監(jiān)測礦山各項生產(chǎn)活動的動態(tài)情況，而且能夠對數(shù)據(jù)信息進行自動化、智能化的分析，從而為礦山的管理決策提供了更加可靠的參考依據(jù)。此外，數(shù)字礦山的一個重要特點就是能夠以所采集的地質水文數(shù)據(jù)為基礎，自動分析礦區(qū)地質變化，從而可以實現(xiàn)自動報警，更好地保證礦山生產(chǎn)作業(yè)的安全。

目前，礦山行業(yè)整體處于發(fā)展的低谷期，企業(yè)要想實現(xiàn)生存與發(fā)展就必須合理控制成本，盡量減少資本支出以及企業(yè)運營管理費用，并積極應用先進的技術設備，向無人化采礦的方向發(fā)展，而這些目標的實現(xiàn)都需要建立在對海量信息的有效整合以及信息化、自動化系統(tǒng)構建的基礎上，因此數(shù)字礦山已經(jīng)成為了礦山行業(yè)發(fā)展的主要方向。

1.2 建設數(shù)字礦山的重要信息技術

1.2.1 數(shù)據(jù)整合技術

現(xiàn)代礦山在生產(chǎn)經(jīng)營活動中會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，對這些數(shù)據(jù)信息進行有效的管理、科學的整合是提高礦山管理決策水平的重要基礎。因此在數(shù)字礦山的建設中應積極應用先進的數(shù)據(jù)整合技術，以實現(xiàn)對資源勘探、采選礦、冶煉等各部門不同結構類型的數(shù)據(jù)信息的有效管理和綜合利用。在數(shù)字礦山的建設實踐中，主要通過數(shù)據(jù)采集和相關的接口技術、數(shù)據(jù)整合技術、數(shù)據(jù)庫技術以及數(shù)據(jù)綜合分析傳輸技術等技術方法實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)中數(shù)據(jù)的整合處理。

1.2.2 信息流技術

為了實現(xiàn)數(shù)字礦山的建設，應積極應用信息流技術，結合數(shù)據(jù)庫等技術實現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)信息加工處理、整理分析以及信息的共享交流等，為礦山的管理決策提供更加全面準確的參考數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)代礦山在生產(chǎn)經(jīng)營活動中所形成的信息類型較為復雜，因此在數(shù)字礦山建設中應采用通用型信息流內核技術，以適應實際需要。同時在應用信息流技術時，應根據(jù)礦山企業(yè)的具體情況進行個性化的設置，并加強信息反饋系統(tǒng)的構建。例如，在企業(yè)高層領導的界面中應包括個性化桌面、匯總報表、KPI監(jiān)控以及實時信息體系;在中層領導的界面中應包括個性化桌面、報表系統(tǒng)、即時生產(chǎn)監(jiān)督系統(tǒng)、風控系統(tǒng)以及計劃監(jiān)督系統(tǒng)等。而在基層數(shù)據(jù)中則應綜合應用數(shù)據(jù)存儲和整合技術，按照接口設計規(guī)范對數(shù)據(jù)信息進行綜合性的處理分析以及有針對性的推送。此外，在信息流技術的應用中應提高信息安全意識，積極應用先進的安全技術合理設置信息流管理權限，以保證企業(yè)信息安全。

1.2.3 任務通知系統(tǒng)

一些礦山企業(yè)在指揮調度工作中仍采用傳統(tǒng)的任務通知方式，難以使指揮調度信息及時、準地傳達到相關人員。因此應積極采用先進的數(shù)字信息技術建設任務通知系統(tǒng)，以提高信息管理的水平和能力。同時，在任務通知系統(tǒng)的建設中應結合我國礦山企業(yè)現(xiàn)有的技術水平和經(jīng)濟條件等現(xiàn)實情況，合理選擇相關技術以及軟件系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)建設的經(jīng)濟性和實用性。在礦山任務通知系統(tǒng)中應實現(xiàn)多元化的功能，既要能夠根據(jù)預設條件自動完成任務的即時生產(chǎn)發(fā)送，同時還要能夠對任務進行有效的監(jiān)督管理，并要具備可追溯功能，從而保證礦山管理的科學有效。

1.2.4 移動智能終端技術

隨著移動智能終端技術的發(fā)展，各種移動智能終端的應用領域不斷拓展。在數(shù)字礦山的建設中也應積極應用移動智能終端技術，并加強與任務通知系統(tǒng)以及信息流技術的相互融合，以確保礦山的相關信息能夠實現(xiàn)實時共享交流，為礦山的管理決策提供時效性更好的數(shù)據(jù)支持。目前在數(shù)字礦山建設中主要涉及移動智能終端的顯示和軟件管理技術、移動終端設備管理、平臺支持以及權限安全管理等相關技術。在實際應用中應充分考慮移動終端的多元化特點，確保能夠為多種平臺操作系統(tǒng)提供技術支持，同時在各移動終端均應加強安全管理機制的建設，并結合設置隔離區(qū)或者防火墻等方式有效保證信息通道安全。此外還應積極開發(fā)相關應用軟件，以實現(xiàn)對多平臺文檔、數(shù)據(jù)信息、生產(chǎn)作業(yè)的管理，并自動進行任務通知。

1.2.5 云技術

礦山企業(yè)應積極應用云技術構建信息系統(tǒng)，以減少企業(yè)管理維護數(shù)字礦山系統(tǒng)的技術難度和管理成本，從而提高管理效率。目前在數(shù)字礦山建設中比較常用的云技術主要包括各種云端操作系統(tǒng)，云系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通訊技術、數(shù)據(jù)維護優(yōu)化技術以及相關的安全技術等。通過云服務構建礦冶云，不僅可以對企業(yè)的設備和文檔信息進行管理，動態(tài)監(jiān)視生產(chǎn)過程，自動完成任務通知，而且還可以使操作界面更加個性化，以適應礦山企業(yè)的實際需要，同時還可以為企業(yè)用戶以及便攜設備終端提供與礦冶云之間的安全通道。另外企業(yè)數(shù)據(jù)庫也可以通過整合接口及時獲取礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中所形成的動態(tài)數(shù)據(jù)，并向控制中心傳輸相關的數(shù)據(jù)信息。云服務解決方案極大地提高了數(shù)字礦山的數(shù)據(jù)存儲以及處理分析能力。

1.3 數(shù)字礦山系統(tǒng)的建設

在數(shù)字礦山的建設中應根據(jù)礦山企業(yè)的實際需求確定其數(shù)字礦山系統(tǒng)的結構框架，且系統(tǒng)框架應具有一定的可擴展性，以便適應礦山未來的發(fā)展需要。因此應采用模塊化方式構建數(shù)字礦山系統(tǒng)，并積極應用數(shù)據(jù)層模塊設計技術、功能性信息模塊分類技術以及相關的安全技術和權限控制技術，通過制定模塊接口標準以及開發(fā)特殊接口完成數(shù)字礦山系統(tǒng)結構的構建。

1.3.1 個性化信息平臺的構建

在礦山企業(yè)中，由于崗位的不同，對信息的需求也存在明顯的差異。例如集團領導層需要及時掌握下屬所有企業(yè)的動態(tài)匯總信息;而作為下屬企業(yè)中的領導層則要掌握生產(chǎn)部門以及所有部門的情況。企業(yè)中層領導需要能夠準確了解其管轄范圍內的生產(chǎn)經(jīng)營狀況，而基層領導崗位則需要詳細了解其管理范圍的所有設備運行的動態(tài)情況。因此在構建數(shù)字礦山的信息化平臺時應根據(jù)企業(yè)內部崗位以及層次的不同進行個性化界面的建設，從而為使用者查詢調用數(shù)據(jù)信息提供便利。

1.3.2 數(shù)字礦山系統(tǒng)結構層次分析

在數(shù)字礦山系統(tǒng)網(wǎng)絡中主要包括外部網(wǎng)絡、企業(yè)內部辦公網(wǎng)絡以及生產(chǎn)控制網(wǎng)絡等3個層次。其中外部網(wǎng)絡主要由互聯(lián)網(wǎng)、移動終端等構成，并可以通過企業(yè)門戶網(wǎng)站與礦山企業(yè)相連接。在企業(yè)內部辦公網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡之間應設置外部隔離區(qū)，以提高企業(yè)內部辦公網(wǎng)絡的安全性。

在企業(yè)內部辦公網(wǎng)絡中主要包括數(shù)據(jù)層、OMS/ME層以及ERP層這三部分。其中綜合數(shù)據(jù)庫、企業(yè)數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)共同構成了數(shù)據(jù)層。而在綜合數(shù)據(jù)庫中則高度集成了礦山的地質數(shù)據(jù)、采掘數(shù)據(jù)、實驗室數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)、環(huán)保安全數(shù)據(jù)以及庫存數(shù)據(jù)等。OMS/ME層的主要功能是管理礦山企業(yè)生產(chǎn)計劃、設備，編制生產(chǎn)報表、調度班組作業(yè)并形成日志，對企業(yè)生產(chǎn)情況進行動態(tài)監(jiān)控和智能化管理，同時構建智能化信息平臺。ERP層的主要功能是管理市場信息、企業(yè)財務狀況、生產(chǎn)經(jīng)營成本、企業(yè)庫存及供應情況、合同和相關文檔信息等，且在ERP層也集成各種辦公管理軟件。

在數(shù)字礦山的生產(chǎn)控制網(wǎng)絡中則主要包括各種生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)信息以及實時控制系統(tǒng)等。其中在實時控制系統(tǒng)中包括了SCADA生產(chǎn)系統(tǒng)、PLC、DCS、車輛動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、專家優(yōu)化系統(tǒng)以及即時環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)等。實時控制系統(tǒng)可以將其所采集記錄的各種數(shù)據(jù)形成歷史數(shù)據(jù)并發(fā)送給企業(yè)辦公系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)庫。在生產(chǎn)控制網(wǎng)絡與企業(yè)內部辦公網(wǎng)絡間應設置內部隔離區(qū)，以保證數(shù)據(jù)信息的安全。

1.3.3 設備預防管理系統(tǒng)的建設

礦山生產(chǎn)設備往往屬于高價值設備，目前在設備的使用管理中多采用定期更換維修等方式，不僅會給礦山生產(chǎn)安全帶來較大的風險隱患，而且還可能造成資源的浪費。因此應積極應用數(shù)字礦山的相關技術設備，利用傳感器以及數(shù)據(jù)庫技術對礦山設備進行動態(tài)監(jiān)控，即時準確地掌握設備在運行過程中的實時壓力、振動以及溫度等數(shù)據(jù)信息，并與數(shù)據(jù)庫中存在的歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常時自動發(fā)出預警信息，以便設備運維管理部門可以有計劃、有針對性地開展停機檢修工作，以提高設備運行的安全性，延長設備使用壽命。目前預防性設備管理系統(tǒng)的應用還處于發(fā)展初期，且其應用范圍主要局限于高溫高壓的關鍵性礦山電力系統(tǒng)中，未來還需要進一步加強對傳感設備、數(shù)據(jù)庫、信號管理、模型構建、任務通知系統(tǒng)以及自學習系統(tǒng)等相關技術的研究和推廣應用。該系統(tǒng)的應用將進一步提高數(shù)字礦山設備管理的科學性和有效性，推動我國礦山行業(yè)的全面升級轉型。

2 資源綠色的開發(fā)對策

2.1 資源綠色開發(fā)應利用數(shù)字礦山技術進行空間信息的獲取

要實現(xiàn)資源綠色開發(fā)就需要充分了解礦山資源的分布、周邊環(huán)境、地理空間以及相關的社會經(jīng)濟等各種數(shù)據(jù)信息，因此必須以數(shù)字礦山為基礎，充分利用網(wǎng)絡信息技術，通過3S等技術的應用進行信息的采集以及數(shù)據(jù)庫的建設，并構建資源環(huán)境模型，綜合分析資源開發(fā)成本以及環(huán)境價值等，為資源的合理開發(fā)利用提供準確全面的參考依據(jù)。

2.2 資源綠色開發(fā)應以數(shù)字礦山作為研究平臺基礎

要實現(xiàn)資源綠色開發(fā)需要進行大量的研究分析，而數(shù)字礦山是開展相關研究的重要平臺基礎。在數(shù)字礦山平臺上能夠高度集成礦體特征、巖層結構等數(shù)據(jù)，并能夠為數(shù)字模型的構建以及仿真模擬提供技術支持，因此能夠為資源綠色開發(fā)的理論研究以及成果轉化提供便利。

3 結束語

礦山企業(yè)應積極應用數(shù)字技術以及網(wǎng)絡信息技術等先進技術加強數(shù)字礦山的建設，全面提高礦山管理的自動化、智能化水平，并以數(shù)字礦山為基礎進行資源的綠色開發(fā)，為資源的合理開發(fā)利用提供空間信息以及研究平臺，從而推動礦山行業(yè)的升級轉型，為礦山行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展奠定良好的基礎。

參考文獻

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