數(shù)字化建設(shè)與井下礦山的有效結(jié)合

郭 金，韓成昊

（鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)弓長(zhǎng)嶺有限公司井采分公司，遼寧 遼陽 111007）

當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量顯著提高，對(duì)井下礦山建設(shè)事業(yè)提出了更高要求，使其數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)與考驗(yàn)。當(dāng)前形勢(shì)下，必須宏觀審視數(shù)字化礦山建設(shè)的現(xiàn)狀，精準(zhǔn)把握數(shù)字化建設(shè)的核心環(huán)節(jié)與重點(diǎn)技術(shù)方法，綜合施策，切實(shí)提升井下礦山生產(chǎn)的總體效果。本文就此展開了探討。

1 井下礦山數(shù)字化建設(shè)的內(nèi)涵

現(xiàn)代礦山開采事業(yè)是保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要支撐，是滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)能源資源需求的關(guān)鍵路徑。近年來，國(guó)家能源資源主管部門高度重視數(shù)字化建設(shè)與井下礦山的有效結(jié)合，在數(shù)字化技術(shù)規(guī)范化建設(shè)、管理制度體系化、效果評(píng)價(jià)科學(xué)化等方面制定并實(shí)施一系列重大方針政策，在井下礦山建設(shè)領(lǐng)域取得了令人矚目的現(xiàn)實(shí)成就，積累了豐富而寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為新時(shí)期礦產(chǎn)資源能源開發(fā)利用事業(yè)注入了強(qiáng)大動(dòng)力。同時(shí)，廣大礦山開采單位及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)同樣在創(chuàng)新數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用方法，優(yōu)化數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用流程等方面進(jìn)行了大量卓有成效的研究與探索，初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化虛擬與現(xiàn)實(shí)的協(xié)調(diào)同步發(fā)展，做到了對(duì)礦山開采和地質(zhì)構(gòu)造的精確評(píng)估[1]。

2 數(shù)字化礦山建設(shè)的難點(diǎn)分析

2.1 礦山開采的復(fù)雜性和分散性

在當(dāng)前礦山開采條件下，數(shù)字化技術(shù)的有效應(yīng)用需要有完善而系統(tǒng)的管理制度體系做保障，為數(shù)字化礦山建設(shè)提供基礎(chǔ)依據(jù)。縱觀當(dāng)前數(shù)字化礦山建設(shè)實(shí)際，由于礦山開采復(fù)雜性和分散性的客觀存在，使得數(shù)字化管理制度體系缺失，既有管理運(yùn)行制度缺乏導(dǎo)向性與有效性，無法滿足數(shù)字化環(huán)境下的礦山生產(chǎn)需求。礦山復(fù)雜性和分散性是在客觀自然環(huán)境條件下緩慢形成的，與礦體本身形態(tài)、空間位置、元素品位等具有密切關(guān)聯(lián)，需要有針對(duì)性地運(yùn)用融合數(shù)字化技術(shù)。

2.2 對(duì)礦山數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用尚不深入

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為數(shù)字化礦山建設(shè)提供了更為豐富的技術(shù)手段，使礦山管理人員在數(shù)據(jù)分析方法與工具方面具備了更為靈活的選擇余地，使得傳統(tǒng)模式下難以完成的數(shù)字化礦山建設(shè)任務(wù)具備了更大的可行性。實(shí)踐表明，部分礦山盡管搭建了數(shù)字化運(yùn)行模式，形成了數(shù)字化的運(yùn)行框架，但由于配套軟硬件方面的建設(shè)相對(duì)缺失，對(duì)礦山數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用尚不深入，無法實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的重復(fù)循環(huán)利用，時(shí)常存在信息孤島問題[2]。

2.3 礦山數(shù)字化技術(shù)人員綜合素養(yǎng)有待提高

在數(shù)字化礦山建設(shè)中，技術(shù)人員始終扮演著不可替代的關(guān)鍵角色。部分人員依舊沿襲傳統(tǒng)保守陳舊的礦山數(shù)字化建設(shè)思維觀念，僵化固化的礦山數(shù)字化建設(shè)行為模式根深蒂固，對(duì)數(shù)字化技術(shù)的基本理論、技術(shù)方法、應(yīng)用環(huán)境等不甚熟練，無法開展更高層次、更深入的數(shù)據(jù)分析處理，時(shí)常導(dǎo)致礦山數(shù)字化信息丟失和篡改等問題，無法通過辨識(shí)數(shù)據(jù)之間的潛在規(guī)則關(guān)系預(yù)測(cè)礦山發(fā)展趨勢(shì)。

3 井下礦山建設(shè)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用分析

第一，在物理層方面，其中包括了涉及數(shù)字化技術(shù)的諸多硬件設(shè)備，包括井下礦山開采中的所需用到的各種型號(hào)、各種類型的電子設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、傳感器、機(jī)房服務(wù)器、交換機(jī)等。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的支撐作用下，物理層的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與價(jià)值愈發(fā)突出，運(yùn)轉(zhuǎn)流程相對(duì)成熟，極大程度上促進(jìn)了數(shù)字化礦山建設(shè)事業(yè)的高速發(fā)展。通常情況下，物理層需要通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信息，這就需要采取一定的方法與措施，有效抵御數(shù)據(jù)傳輸過程中的各類潛在干擾因素，充分確保數(shù)據(jù)信號(hào)的可靠性與完整性，尤其對(duì)于關(guān)鍵數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，更是如此[3]。

第二，在數(shù)據(jù)鏈路層方面，隨著數(shù)字化礦山建設(shè)環(huán)境的復(fù)雜化，只有確保高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)接入，才能充分確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，為提高數(shù)據(jù)信息的加工處理效率奠定基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)流基礎(chǔ)理論研究體系中，數(shù)字化礦山數(shù)據(jù)鏈路層需要配置性能全面、功能豐富的數(shù)據(jù)介入設(shè)備和收集設(shè)備，提高不同類型設(shè)備之間的兼容性與協(xié)同性，全面優(yōu)化數(shù)據(jù)鏈路層的運(yùn)行模式。

第三，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層方面，則可根據(jù)線路傳輸模式的不同，細(xì)化分為有線網(wǎng)絡(luò)層、無線網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層等，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的井下礦山而言，可通過BS模式和CS模式，對(duì)立體三維空間范圍實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，瀏覽應(yīng)用程序，充分構(gòu)建相對(duì)豐富的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。對(duì)于地面機(jī)房，則應(yīng)采用高效穩(wěn)定的硬件配置，并注重其通風(fēng)散熱，防止因機(jī)房溫度過高而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失真、運(yùn)行失衡等問題。

4 數(shù)字化建設(shè)與井下礦山有效結(jié)合的路徑探討

4.1 構(gòu)建系統(tǒng)性礦山數(shù)據(jù)庫，提升礦山數(shù)字化水平

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展條件下，系統(tǒng)性礦山數(shù)據(jù)庫在數(shù)字化井下礦山建設(shè)中始終處于基礎(chǔ)性地位，對(duì)于服務(wù)井下礦山生產(chǎn)，提高數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、加工處理效果具有直接作用。在數(shù)據(jù)庫的作用下，可根據(jù)井下礦山生產(chǎn)的客觀實(shí)際需求，對(duì)作業(yè)環(huán)節(jié)實(shí)施多層次、多維度的監(jiān)控管理，并對(duì)相應(yīng)的礦山信息進(jìn)行立體化描繪，準(zhǔn)確表達(dá)井下礦山的地質(zhì)地形、巖層礦體及資源儲(chǔ)量等信息，為后期井下礦產(chǎn)資源的高效開采提供幫助。同時(shí)，通過應(yīng)用礦山數(shù)據(jù)庫，可對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行有效管控，構(gòu)建相對(duì)穩(wěn)定高效、具有針對(duì)性的數(shù)據(jù)流程體系，對(duì)井下礦山的客觀情形進(jìn)行仿真模擬，利用數(shù)據(jù)構(gòu)造起直觀形象的地下礦山環(huán)境[4]。

4.2 建立健全井下礦山數(shù)字化管理與運(yùn)行體系

要根據(jù)井下礦山發(fā)展的實(shí)際需求，建立健全整體性的礦山數(shù)字化管理與運(yùn)行體系，以宏觀角度與立體層面將井下礦山生產(chǎn)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)職責(zé)、方法過程、保障措施等固定下來，為井下礦山開采具體策略與方法的制定提供制度依據(jù)與保障。要注重井下礦山數(shù)字化管理與運(yùn)行體系的約束性、針對(duì)性與可操作性，定期對(duì)其執(zhí)行與落實(shí)效果予以監(jiān)督，對(duì)于不符合地質(zhì)地形條件、不符合井下礦山生產(chǎn)原理規(guī)律的約束目標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化修訂，確保礦山數(shù)字化管理與運(yùn)行體系始終朝著正確的方向發(fā)展。

4.3 全面提高井下礦山技術(shù)管理人員綜合素養(yǎng)

定期組織井下礦山技術(shù)管理人員參加專項(xiàng)培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，由業(yè)內(nèi)專業(yè)人士為其講解新形勢(shì)下數(shù)字化礦山建設(shè)作所面臨的新形勢(shì)與新任務(wù)，引導(dǎo)其構(gòu)建形成系統(tǒng)性的數(shù)字化專業(yè)理論知識(shí)，強(qiáng)化井下礦山數(shù)字化技術(shù)的具體實(shí)操技能，更加積極主動(dòng)地投入到井下礦山數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用中來。應(yīng)突出井下礦山技術(shù)管理人員的責(zé)任意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)，牢固樹立職業(yè)道德操守，杜絕井下礦山生產(chǎn)中的各類違規(guī)違章行為，營(yíng)造濃厚的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用氛圍。對(duì)礦山技術(shù)管理人員的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用成效進(jìn)行定期評(píng)價(jià)與考核，制定具有針對(duì)性的措施與方法予以強(qiáng)化提升。

4.4 立足整體規(guī)劃，重視軟件開發(fā)管理與應(yīng)用

井下礦山數(shù)字化建設(shè)所涉及到的技術(shù)方法類型較多，內(nèi)容相對(duì)細(xì)化，為提高其整體性，必須立足于整體規(guī)劃，按照井下礦山生產(chǎn)的各項(xiàng)計(jì)劃與步驟，在整體層面統(tǒng)籌各項(xiàng)資源，形成符合數(shù)字化礦山實(shí)際的技術(shù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)，對(duì)信息化和自動(dòng)化項(xiàng)目進(jìn)行合理排序。同時(shí)，數(shù)字化礦山建設(shè)還具有典型的共享性與集成性特點(diǎn)，集成程度越高，則意味著數(shù)字化礦山的自身功能越豐富，效能越強(qiáng)大，對(duì)此應(yīng)積極采用系統(tǒng)集成的相關(guān)技術(shù)方法，提高過程控制集成、管理系統(tǒng)集成、管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的集成之間的彼此關(guān)聯(lián)程度[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前數(shù)字化建設(shè)與井下礦山的有效結(jié)合實(shí)踐中依舊存在諸多薄弱環(huán)。

因此，井下礦山管理人員應(yīng)該從數(shù)字化建設(shè)的客觀實(shí)際需求出發(fā)，充分井下礦山生產(chǎn)管理的基本原理與規(guī)律，創(chuàng)新數(shù)字化管理方式方法，強(qiáng)化數(shù)字化管理過程控制，全面改進(jìn)井下礦山工作總體成效，為促進(jìn)現(xiàn)代井下礦山建設(shè)事業(yè)實(shí)現(xiàn)未來長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。