可視化礦山與機電技術(shù)在數(shù)字礦山建設(shè)中的應(yīng)用研究

楊永吉

河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司 河北唐山 063000

1 可視化礦山的實現(xiàn)

1.1 可視化礦山概述

可視化礦山顧名思義是實現(xiàn)礦山開采的透明化，為開采礦山節(jié)省人成本，提供便利。具體方法是通過利用計算機技術(shù)，對礦山的地理環(huán)境、工程分布等信息框架以三維視角展現(xiàn)出來，使礦山的真實情況更加準確、立體，有利于促進技術(shù)人員對礦山的真實地質(zhì)、地貌情形的了解。對地質(zhì)勘查專員而言，可視化礦山在地質(zhì)勘查中能夠起到非常重要的作用，為其提供完善的數(shù)據(jù)支持。

1.2 可視化礦山系統(tǒng)架構(gòu)

從技術(shù)角度來看，可視化礦山技術(shù)充分利用智能化、信息化的大數(shù)據(jù)技術(shù)；從數(shù)學(xué)角度來看，可視化礦山需利用到數(shù)學(xué)三維建模，以及航拍制作而成的三維景觀模型。通過對多項技術(shù)的整合構(gòu)建，建設(shè)智能化、可視化的仿真模擬信息管理系統(tǒng)，為現(xiàn)代礦山的開采奠定堅實的基礎(chǔ)[1]。

（1）一個核心。對于可視化礦山系統(tǒng)而言，重中之重是建立的仿真三維立體模型能夠與實際開采的環(huán)境相同，盡可能做到除面積不同外，其他信息全部吻合，實現(xiàn)從可視化到立體化的轉(zhuǎn)變，可視化礦山的建立必須牢牢把握這一核心。隨著科技的發(fā)展，能夠利用的技術(shù)手段日益增多，目前為止可視化礦山系統(tǒng)能夠利用大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)手段，以物聯(lián)網(wǎng)為依托，建立仿真礦山三維立體模型。

（2）四個方向?？梢暬V山的建設(shè)主要分為以下四個方向：一、數(shù)據(jù)可視化，數(shù)據(jù)可視化是四個方向的基礎(chǔ)，通過對數(shù)據(jù)的整合分析，能夠?qū)φ麄€方向有大致的預(yù)判；二、模型可視化是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過整合完善實現(xiàn)模型可視化；三、場景可視化，場景可視化在模型可視化的基礎(chǔ)上更加完善，更為細致，包括礦山上的每個具體坐標都很詳細；四、沉浸式可視化，在前三者的基礎(chǔ)上，針對礦山的實際情況作出改動，最終促使可視化礦山成為小型實物，促進礦山開采的發(fā)展。

（3）多個主要內(nèi)容?？梢暬V山計劃開展之前，首先應(yīng)確立建設(shè)方向，明確框架的主要方式是應(yīng)用大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)，分析三維數(shù)據(jù)模型以及機械設(shè)備模型，促進可視化礦山更加仿真，通過模擬云計算實現(xiàn)場景可視化；將沉浸可視化作為主動和被動漫游的基礎(chǔ)。

（4）完備的數(shù)據(jù)庫。可視化礦山建設(shè)應(yīng)建立完備的數(shù)據(jù)庫，從礦井設(shè)計之初開始，到礦山開采的各個環(huán)節(jié)都需做好信息采集，收集信息后及時進行數(shù)據(jù)存檔、整合，方便下次使用。

（5）一個平臺。建立平臺主要是為了能夠?qū)π畔⒂懈玫恼莆?，對各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)都要做到及時整合，統(tǒng)一分析，統(tǒng)一管理，從綜合方面掌管信息，打破礦山信息孤島，促進礦區(qū)共同管理。

2 智慧礦山可視化框架技術(shù)

2.1 三維立體礦井仿真模型

可視化礦山的建設(shè)必須對礦山的地質(zhì)層、現(xiàn)場情況、包括氣候、環(huán)境等信息進行勘查，通過建立三維坐標數(shù)據(jù)，推動開采過程科學(xué)合理，以三維立體仿真模型作為建設(shè)基礎(chǔ)，實現(xiàn)可視化開采的真實準確。根據(jù)上述幾項指標，對可視化礦山的設(shè)計提供依據(jù)，提高設(shè)計的可靠性和真實性。

2.2 開采方案設(shè)計

在進行方案設(shè)計之前，首先通過利用大數(shù)據(jù)對信息進行收集分析，通過模擬生產(chǎn)速度、生產(chǎn)環(huán)境以及突發(fā)情況，提高精細化管理水平。減少資源浪費，提高利用率和工作效率[2]。

2.3 礦井風(fēng)量風(fēng)速配置

對于礦山開采而言，最重要的就是生產(chǎn)安全，這與礦山的命運緊密相連。在實現(xiàn)三維模擬時，應(yīng)將通風(fēng)、排水網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點以及風(fēng)量和水量等全部模擬在內(nèi)，實現(xiàn)對通風(fēng)、排水系統(tǒng)的科學(xué)管理。

2.4 專家決策系統(tǒng)

礦區(qū)開采應(yīng)充分利用大數(shù)據(jù)，如出現(xiàn)難以決策的情況或技術(shù)問題，應(yīng)及時利用數(shù)據(jù)庫搜索相關(guān)問題，系統(tǒng)會推薦專家解決方案等可供參考，間接的指導(dǎo)礦山安全生產(chǎn)。

2.5 動態(tài)處理系統(tǒng)

在科技高速發(fā)展的當今社會，礦區(qū)管理人員也要與時俱進，利用大數(shù)據(jù)對礦壓預(yù)測、應(yīng)急預(yù)案等實現(xiàn)動態(tài)管理，。大幅提高數(shù)據(jù)推動管理的準確性，提高相關(guān)建設(shè)水平，動態(tài)分析調(diào)整系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)，科學(xué)指導(dǎo)日常生產(chǎn)，進一步提高經(jīng)濟效益。

3 實際應(yīng)用分析

可視化礦山的重點建設(shè)方向有以下幾點：綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺，能夠保證數(shù)據(jù)傳輸高效穩(wěn)定，因為在實際應(yīng)用中，因氣候。環(huán)境原因，礦區(qū)網(wǎng)絡(luò)常常損壞。綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺充分利用千兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，能最大限度保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。網(wǎng)絡(luò)化控制，能夠集中控制各項設(shè)備，縮短操作時間，降低成本[3]。

4 可視化系統(tǒng)與礦山機電設(shè)備運行狀況的評估

想要充分網(wǎng)掌握數(shù)據(jù)，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析搜集數(shù)據(jù)，該方法可高效率的對礦山機電設(shè)備進行評估。此系統(tǒng)有以下幾個操作模塊：基本操作、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備是否運行、評估預(yù)警，該系統(tǒng)具有管理功能和評估功能，管理功能可對設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，為決策提供參考。對于系統(tǒng)而言，設(shè)備運行狀態(tài)是核心，即檢測機電的運行設(shè)備，評估運行情況，最大限度避免故障發(fā)生。

5 結(jié)語

可視化礦山建設(shè)能夠最大限度的避免資源浪費，有利于緩解資源危機。通過三維模擬，考慮多重因素，提高礦山開采安全性、準確性、可靠性。可視化礦山建設(shè)合理利用大數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析收集，提高礦山開采效率，推動礦山發(fā)展高效化、集成化，為我國冶金礦山發(fā)展事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。