XX礦數(shù)字化礦山建設建議書培訓講學

1、XX礦 數(shù) 字 化 礦 山 建設建議書豐寧建宇鐵礦有限公司數(shù)字化礦山建設方案目錄1 項目提出的背景及意義2 建設數(shù)字礦山的作用和意義3 數(shù)字化礦山的總體方案4 數(shù)字化礦山的邏輯結構5 數(shù)字化礦山信息管理平臺建設內容1 項目提出的背景及意義豐寧建宇鐵礦有限公司以科學發(fā)展觀為指導，乘河北省實施綠色礦山戰(zhàn)略和 “加速發(fā)展、加快轉型、推動跨越”的強勁東風，始終專注于非煤礦山領域，有機 集成人才、知識、技術、資金、資源，加速實施，廣泛吸納國際先進思維、技術與 經驗，高起點謀劃，高品質打造，高效率推進，加快“現(xiàn)代化、自動化、科技化” 發(fā)展戰(zhàn)略，在公司大力實施“信息化”戰(zhàn)略的同時，豐寧建宇鐵礦有限公司提出了

2、 數(shù)字化礦山建設的思路，其主體思想是 : 緊緊圍繞公司的發(fā)展要求和總體目標，以 數(shù)字礦山建設為技術平臺和重要手段，切實落實精細管理方針，實現(xiàn)精細管理目 標?！皵?shù)字化礦山” (Digital Mine) 是隨著計算機技術、微電子技術、信息技術和 網絡技術的迅速發(fā)展近幾年提出來的新概念?！皵?shù)字化礦山”是對真實礦山整體及 其相關現(xiàn)象的統(tǒng)一認識與數(shù)字化再現(xiàn)，是一個能夠真實反映礦山本體、礦山開發(fā)與 運行過程的“虛擬礦山”。數(shù)字礦山是以計算機及其網絡為手段，把礦山的所有空 間和有用屬性數(shù)據實現(xiàn)數(shù)字化存儲、傳輸、表述和深加工，應用于各個生產環(huán)節(jié)與 管理和決策之中，以達到生產方案優(yōu)化、管理精細化和決策科學化的

3、目的。數(shù)字礦 山的特點為基礎信息數(shù)字化、生產過程虛擬化、管理控制一體化、決策處理集成 化。豐寧建宇鐵礦有限公司的數(shù)字化礦山建設以精細化管理為中心任務，在礦山技 術、管理標準、規(guī)范、制度的建立與執(zhí)行的約束環(huán)境下，建立礦山系統(tǒng)的數(shù)據庫、 三維地質信息模型、礦山 CORSK 統(tǒng)、三維測量系統(tǒng)、礦山安全監(jiān)測系統(tǒng)、采礦技 術、計劃和設計服務系統(tǒng)。本項數(shù)字化礦山建設主要以礦山地質、資源儲量、采礦技術計劃、設計、XX 各礦山地理信息和礦山全息數(shù)據信息、礦山安全監(jiān)測、礦山生產工藝監(jiān)控等項目為主 要管控目標，實現(xiàn)集團公司對各礦山資源、采選生產工藝、安全系統(tǒng)的可查、可 控、可追逆、可優(yōu)化，實現(xiàn)領導對礦山系統(tǒng)信息的

4、在線即時掌控，達到即時、全 面、準確地管控礦山的安全與生產經營狀況，從而實現(xiàn)精細化管理的目標。數(shù)字化礦山概念包含三個層次 :(1)將礦山中的基礎信息 ( 即與空間位置直接有關的相關固定的信息，如地表 地形地貌 , 水文地質及地質構造、礦山地質儲量、開拓開采方案、已完成的采礦 工程等 )數(shù)字化，按三維坐標組織起來一個數(shù)字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山的整 體面貌;(2)在礦山基礎信息數(shù)字化基礎上，進一步嵌入礦山開發(fā)與運行相關信息( 即空間位置間接有關的相對變動的信息，如儲量、生產、設計、安全、機電、設備等 等)組成一個意義更加廣泛的多維的數(shù)字礦山。(3)在多維數(shù)字礦山基礎上，融合現(xiàn)代計算機控制技術、

5、管理決策技術，自動 控制技術等對整個礦山的開采與生產進行科學的規(guī)劃、設計、生產、控制和檢測， 提高礦山資源利用水平、提高礦山企業(yè)生產運作效率，提高礦山企業(yè)安全生產水 平、增強礦山企業(yè)的競爭力，使之實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。2 建設數(shù)字礦山的作用和意義數(shù)字礦山的主要研究內容包括礦山科學技術發(fā)展戰(zhàn)略、共享礦山數(shù)據資源、礦 山可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、礦山經濟發(fā)展、礦山安全和礦山科學技術創(chuàng)新的需要等，它把 關于礦山系統(tǒng)的原始數(shù)據流轉換成可以理解的信息，轉換成具有礦山經濟價值的知 識。數(shù)字化礦山是在測量、地質、采礦、選礦、安全等各個專業(yè)知識和技術資料比 較完備的基礎上 ,結合相應軟件建立起來的三維模擬圖形 , 可以相當

6、真實地立體展示 地質形態(tài)和生產現(xiàn)場實際情況。礦業(yè)數(shù)字礦山模型是把地質勘探、資源估計儲量、 測量數(shù)據收集等導入成三維視圖 , 同時融合了露天采礦和地下采礦設計等 , 它涵蓋了 地面狀況、礦體賦存、斷層、水文地質等從地表到地下的、完整的、具體的地質數(shù)據; 還能設計多種現(xiàn)場生產方案及采區(qū)閉坑復墾方案、模擬方案實施效果 , 模擬再現(xiàn) 生產現(xiàn)場的調度指揮。管理者不僅可以通過不同設計方案的比較 , 實現(xiàn)最優(yōu)化的管理 ; 站在整個礦山或 公司的角度 , 整體評價和管控各個礦山、礦區(qū)、作業(yè)面的生產計劃 ,合理調配生產所 需的各種資源 ; 還可以在整體設計平臺之上 ,進行動態(tài)技術信息交流 , 及時改進測 量、采

7、礦、地質工作和生產管理過程中出現(xiàn)的不足和漏洞。各生產單位也可借助整 體設計平臺 , 根據生產現(xiàn)狀科學合理地進行日常生產計劃安排。數(shù)字化礦山還可以作為檢驗監(jiān)測手段 , 將礦山邊坡、排土場、尾礦庫、地下采 場和采空區(qū)等已發(fā)生危險的部位所設置的監(jiān)控設施統(tǒng)一進行在線監(jiān)控，進行安全的 監(jiān)控預防 ; 將其他合作單位提交的測量、勘探、設計等技術資料進行復核 , 找出其需 要進一步完善的部分 , 提高項目成果的精確度 , 使設計能和礦山實際生產活動相結合 科學推動礦山長遠發(fā)展。數(shù)字化礦山的意義主要體現(xiàn)在以下兩個方面 :(1) 改變礦山的生產方式，在礦山設計、施工、開采、安全、管理、教育、可 持續(xù)發(fā)展、土地利用

8、規(guī)劃以及科學決策等方面產生廣闊的社會和經濟效益，促進大 型產業(yè)的增長，提供更多的產業(yè)機會、安全監(jiān)測及決策管理服務等 ;(2) 為礦山科學技術的發(fā)展提供了強大的動力。使礦山規(guī)劃管理具有更高的效 率、更豐富的表現(xiàn)手法、更多的信息量、更高的分析能力和準確性，從而提高礦山 生產和管理的時效性、有效性、資源優(yōu)化配置水平、綜合實力，促進礦山的可持續(xù) 發(fā)展，在有準確坐標、時間和對象屬性的多維虛擬環(huán)境中進行規(guī)劃、決策和管理， 在處理礦山復雜系統(tǒng)問題時幫助人們更好地建立直觀感和全局觀念。對于采礦業(yè)來說 , 要走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、 人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路 , 數(shù)字化

9、、信息化是其發(fā)展的必然趨 勢。3 數(shù)字化礦山的總體方案 數(shù)字化礦山的基本特征是以高速企業(yè)網為“依托”、以AtuoCAD、 Micromine 礦業(yè)軟件和可視化為“工具”、以礦業(yè)數(shù)據、礦業(yè)應用模型和以礦山 CORS 系統(tǒng)、三維測量系統(tǒng)為“調度”，實現(xiàn)礦山的高度信息化、自動化、智能化與高效安全開 采，直至遙控采礦和無人采礦模式。數(shù)字化礦山建設是一個典型的多學科技術交叉的新領域， 涵蓋了礦山企業(yè)生產 經營的全過程。由于礦山企業(yè)普遍具有生產對象 (資源)的不確定性、生產過程的動 態(tài)性、生產環(huán)境的惡劣性，因此，數(shù)字化礦山既不是 GIS 概念的簡單延伸，也不是 一般加工企業(yè)ERP 概念的簡單復制，而是一個

10、包含兩者特征的嶄新的概念。所謂數(shù) 字化礦山是采用現(xiàn)代信息技術、數(shù)據庫技術、傳感器網絡技術和過程智能化控制技 術，在礦山企業(yè)生產活動的三維尺度范圍內，對礦山生產、安全、經營與管理的各 個環(huán)節(jié)與生產要素實現(xiàn)網絡化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化和科學化管理， 使礦山企業(yè)生產呈現(xiàn)安全、高效、低耗的局面。3.1 數(shù)字礦山建設的目標應用計算機技術、網絡技術、信息技術和礦山生產工藝技術，實現(xiàn)企業(yè)的經 營、生產決策、安全生產管理和設備控制等信息的有機集成。(2) 通過應用三維礦業(yè)軟件，實現(xiàn)經營管理科學化，生產計劃、生產安全調度、生 產過程控制最優(yōu)化。(3) 保證礦山生產安全，提高產量和質量，提高企業(yè)經濟效益

11、和競爭能力。(4)促進礦山標準化、規(guī)范化、示范化目標的實現(xiàn)。數(shù)字化山最終表現(xiàn)為礦山的高度信息化、自動化、高效率、高安全和高效益。3.2數(shù)字化礦山的邏輯結構數(shù)字礦山是以計算機及其網絡技術為硬件環(huán)境支撐，以計算機操作系統(tǒng)、數(shù)據 庫和各類工具軟件為軟件環(huán)境支撐的，融合礦山管理流程、工藝流程和自然情況的 大規(guī)模綜合型應用軟件系統(tǒng)。數(shù)字礦山自下而上可分為四個主要級層，分別為 : 基 礎信息化、作業(yè)信息化、管理信息化和決策信息化，每個級層中，根據處理的任務 不同，又可細化為不同功能層面。(1)基礎信息化級層主要包含基礎數(shù)據管理和模型管理。 基礎數(shù)據庫即實現(xiàn)各類數(shù)據的獲取、傳遞與存儲功能。數(shù)據獲取包括利用各

12、種 技術手段獲取各種形式的數(shù)據及其預處理 ; 數(shù)據存儲包括各類數(shù)據庫、數(shù)據文件、 圖形文件庫等。該層為后續(xù)各層提供部分或全部輸入數(shù)據。模型管理即實現(xiàn)各種數(shù)據的形象表述。如空間和礦物屬性的三維和二維塊狀模 型、礦區(qū)地質模型、采場模型、地理信息系統(tǒng)模型、虛擬現(xiàn)實動畫模型等。該層不 僅將數(shù)據加工為直觀、形象的表述形式，而且為優(yōu)化、模擬與設計提供輸入。(2)作業(yè)信息化層級主要包括模擬與優(yōu)化、設計規(guī)劃和執(zhí)行與控制。 模擬與優(yōu)化即實現(xiàn)如工藝流程模擬、參數(shù)優(yōu)化、設計與計劃方案優(yōu)化等。 設計規(guī)劃即實現(xiàn)計算機輔助設計，為把優(yōu)化解轉化為可執(zhí)行方案或直接進行方 案設計提供手段。執(zhí)行與控制是生產方案的執(zhí)行過程，實現(xiàn)如

13、自動調度、流程參數(shù)自動監(jiān)測與控 制、遠程操作等。(3) 管理與決策支持信息化層級包括辦公自動化、0A 依據各種信息和以上各層提供的數(shù)據加工成果，利進行 相關分析與預測，用決策支持軟件工具為決策者提供各個層次的決策支持。圖 1 數(shù)字化礦山的邏輯結構3.3 數(shù)字化礦山的總體需求數(shù)字化礦山是將數(shù)字礦山中的固有的基礎信息數(shù)字化，按三維坐標組建起來一 個數(shù)字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山及礦體的基礎上再嵌入所有相關信息組成一個 意義更加廣泛的多維的數(shù)字礦山。礦山系統(tǒng)是一個復雜的、動態(tài)的、開放的巨型系 統(tǒng)，各部分之間互相影響、互相制約。對于這樣的系統(tǒng)，只有快速、準確地了解各 個系統(tǒng)的運行情況，并使各個子系統(tǒng)配

14、套、一致，再在此基礎上予以優(yōu)化，才能實 時、科學地做出決策，發(fā)揮數(shù)字礦山系統(tǒng)的最大能力和最佳效益。圍繞數(shù)字礦山建設的具體目標和基本內容有：礦山地質信息系統(tǒng)、礦體三維模 型展示系統(tǒng)、三維測量系統(tǒng)、COR 系統(tǒng)、采礦技術、計劃、設計系統(tǒng)以及后續(xù)可 以建立（安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、井下通風及風機監(jiān)測系統(tǒng)、井下 人員定位和管理系統(tǒng)、井下采礦實況仿真監(jiān)視系統(tǒng)、礦壓監(jiān)測與分析系統(tǒng)、水文監(jiān) 測與分析系統(tǒng)、設備及物資、資產管理系統(tǒng)、礦山生產成本管理系統(tǒng)、系統(tǒng)集成平 臺建設、礦山綜合管理系統(tǒng)等）等；數(shù)字化礦山的基本邏輯層次結構如圖 1 所示:4 數(shù)字礦山建設數(shù)字礦山建設是一個復雜的系統(tǒng)工程，不可能一

15、蹴而就，需要各相關單位人員 協(xié)同作戰(zhàn)、長期奮斗才能實現(xiàn)的?；跀?shù)字礦山建設的目標和主要內容，對現(xiàn)代先 進技術進行集成創(chuàng)新，根據 XX 的特點制定出了符合實際的數(shù)字礦山建設總體技術4.1 數(shù)據中心功能 數(shù)據中心就是把地質、測量、采掘等礦山對象的幾何基礎數(shù)據、空間拓撲規(guī)則 和幾何網絡信息分別按地段、 時間、 資源類別等關鍵字段進行組織和管理 ;對于礦 山生產作業(yè)設備、作業(yè)狀態(tài)、安全等數(shù)據對象按發(fā)生時間、地點，性質分類進行組 織與管理，并與基礎地礦信息進行有機融合，形成三維可視化實體信息。在實現(xiàn)海 量的地礦、生產作業(yè)數(shù)據管理的基礎上，進一步實現(xiàn)數(shù)據的分專題深層次利用，為 深入分析與決策提供輔助支持。

16、(1) 基礎空間信息的組織管理 : 對礦山的各種資料匯總、分類存儲，主要包括礦 山勘探報告、設計方案、平面圖、剖面圖、設備、設施、配件、井巷、材料、工作 面、區(qū)域等對象及其相互關系構成，該功能完成基本對象的空間信息的結構定義、 編碼及其新增、更新、刪除、查詢等數(shù)據庫操作。(2) 礦用對象管理 : 數(shù)據中心支持設備、設施、配件、井巷、材料、工作面、區(qū) 域等礦用對象及其關系面向對象的管理功能。基于 Micromine 平臺，按照地圖、圖 層組、圖層的結構，以采、掘、機、運、通等礦山生產系統(tǒng)圖為地圖對象，以構成 生產業(yè)務系統(tǒng)的礦用對象為圖層組織管理礦山的生產系統(tǒng)，使礦山各業(yè)務系統(tǒng)圖以 GIS 圖的格

17、式直觀地表現(xiàn)出來，構建礦山分布的數(shù)字地圖，實現(xiàn)屬性信息與空間分 布的實時查詢與管理，并實現(xiàn)地圖的放大、縮小、平移等常規(guī)的查詢?yōu)g覽操作，實 現(xiàn)對 XX 礦山的統(tǒng)一管理。(3) 數(shù)據中心管理包括了礦用對象空間基礎信息的數(shù)據庫操作管理和面向對象 的管理，其他生產系統(tǒng)可對數(shù)據進行二次開發(fā)，實現(xiàn)其專業(yè)系統(tǒng)及其專業(yè)分析功 能。4.2 三維礦業(yè)軟件應用功能利用 Micromine 礦業(yè)軟件進行礦用對象的表述與存儲，并在此基礎上實現(xiàn)礦 山、作業(yè)狀態(tài)、生產設備的可視化監(jiān)控與跟蹤。4.2.1地質部分建立空間和礦物屬性的礦山實體數(shù)字地質、礦床模型、采場模型、地理信息系 統(tǒng)模型、虛擬現(xiàn)實模型等，用以表征礦床中礦、巖的

18、空間分布和相應部位的屬性數(shù) 據，數(shù)字地質模型子系統(tǒng)。其功能是根據鉆孔或地質剖面信息建立礦床地質構造模 型，如礦巖體、斷層、破碎帶、巖性、構造等。數(shù)字礦床模型子系統(tǒng)。這一子系統(tǒng)的功能是建立有關礦巖屬性的空間數(shù)字模 型。國際上使用最多的是數(shù)字塊狀模型，因為大部分優(yōu)化算法以此為基礎。這一模 型現(xiàn)階段的主要數(shù)據來源是鉆孔、探槽和炮孔取樣。對礦山生產最重要的是品位模 型、雜質含量模型及價值模型，它們是礦巖圈定、礦量品位計算和設計、計劃的基 礎。4.2.2采礦部分以地質及礦床模型為基礎，結合其它關鍵信息構造虛擬礦山，進行數(shù)字模擬開 采，完成礦山長、中、短期開采計劃編制、露天礦穿爆設計、地下礦巷道標準斷面

19、設計、峒室設計、開拓設計、采礦方法設計、穿爆設計、通風設計、災變應變預案 等工作。以優(yōu)化開采為目標，因此系統(tǒng)對礦山開采能否充分的利用資源、減少礦石 的損失率和貧化率、以及取得最大效益都具有重要意義。4.2.3測量部分導入 RTK GPS 等設備或南方 CASS 格式的測量數(shù)據，自動生成地形、采場現(xiàn)狀 等表面建模；對于 AutoCAD 可以直接導入 Micromine ,利用其點線和屬性數(shù)據構建 三維表面模型 ; 還可以應用于工程量的驗收計算，通過任意兩個面或面與實體的的 交并布爾運算，精確計算其封閉體的體積和表面積。如，計算排土場的體積，計算 填方，挖方工程量。4.2.4 GPS 監(jiān)測通過 G

20、PS 動態(tài)信息控制，實現(xiàn)對礦山生產或設備的實時監(jiān)測；保存歷史 GPS 網 絡數(shù)據，對礦山設備進行現(xiàn)場調度，以便不用親臨現(xiàn)場就能更真實地了解施工時情 況；礦山數(shù)據信息的動態(tài)查詢與監(jiān)測；能夠實時顯示 GPS 設備傳送的位置信息；自動 演示并記錄設備的運行路線；視圖縮放可以詳細查看單個設備，以及設備類型、編 號以及當前所在地質屬性信息的實時查詢；保存單個設備當前的運行軌跡?；?Micromine 的地質資源數(shù)字化處理、基于局域網的數(shù)字化儲量管理與應用 等，實現(xiàn)地質資源信息在地測采環(huán)節(jié)間的無縫流轉，為基于礦業(yè)軟件實現(xiàn)開采優(yōu)化 設計提供地質基礎保證。4.3 管理功能管理為企業(yè)數(shù)據管理配置中心，系統(tǒng)完成

21、的功能主要有 :(1)礦用對象數(shù)據目錄 : 基于數(shù)據中心所定義的礦用對象按目錄樹的模式組織 數(shù)據，通過對象目錄樹可以查詢對象類，可以定義對象屬性數(shù)據結構，可以新增、 修改、刪除、配置對象。(2)生產系統(tǒng)數(shù)據目錄 : 實際上生產系統(tǒng)是由各種礦用對象按照一定的拓撲網 絡關系構成的，比如供配電設備和電纜及其相互的連接關系構成了供電網絡，所以 生產系統(tǒng)目錄中的對象數(shù)據包含了相應業(yè)務信息，用戶可通過相應生產系統(tǒng)查詢、 配置某一對象包含的信息。圖屬互查數(shù)據 : 系統(tǒng)包含基于采掘工程圖的所有生產業(yè)務系統(tǒng)布置圖，并且實 現(xiàn)了礦用對象屬性信息與生產業(yè)務系統(tǒng)布置圖空間位置的關聯(lián)，任何對象通過屬性 信息定位其空間位

22、置，通過選擇地圖要素在列表中定位其屬性信息，從而實現(xiàn)圖屬 互查功能。(3) 對象屬性結構自定義 : 對任一對象用戶可以自定義屬性結構，并且可以根 據需求增加、修改、刪除屬性字段，這些由用戶自定義的屬性字段通過系統(tǒng)支持的 訪問機制。(4) 測點配置管理 : 系統(tǒng)與全礦山綜合自動化系統(tǒng)平臺無縫集成，對于全礦山 綜合自動化系統(tǒng)平臺所包含的監(jiān)測點信息與對象屬性字段進行綁定，可以實時獲取 綁定測點信息，支持一個對象屬性綁定多個字段。(5) 數(shù)據字典管理 : 數(shù)字字典是支持系統(tǒng)運行的基礎信息，通過數(shù)據字典管理 可以對諸如設備類型、設備型號、巷道用途、廠家信息、服務訪問路徑等信息進行 維護管理以支持其他系統(tǒng)

23、對基礎數(shù)據的平滑使用。4.3.1生產動態(tài)過程管控一體化功能應用可視化技術實現(xiàn)生產過程、工藝、設備、儀器的自動監(jiān)測與控制，包括如 下幾個方面。(1) 基于 GPS 的露天礦采場生產調度監(jiān)控系統(tǒng)(2) 安全生產管控 : 通過對人員設備的定位跟蹤來實現(xiàn)安全生產和通過優(yōu)化方法 實現(xiàn)設備的有效利用。(3) 提升、供電、通風、排水等系統(tǒng)的自動監(jiān)測與控制(4) 礦用對象庫管理 : 系統(tǒng)提供礦用對象信息庫，可以對不同廠家生產的礦用裝 備、配件、材料進行管理。4.3.2礦山信息管理系統(tǒng)的實時更新把各個礦山的信息系統(tǒng)包括三維礦業(yè)軟件作為終端的數(shù)據接口，每個礦山只掌握自己礦山的數(shù)字化管理系統(tǒng)，人員、設備等定位信息在

24、信號自動采集的基礎上可實現(xiàn)同步實時更新，地測采、礦山生產調度部門可每隔一定時間及時更新礦體、巷道變化和生產現(xiàn)狀等資料，暫定研究院的礦山的數(shù)字化管理系統(tǒng)為中心系統(tǒng)，讓中 心系統(tǒng)和終端系統(tǒng)保持同步，這樣就可以真正實現(xiàn)礦山地質資源、生產動態(tài)的實時 準確掌握與管理。4.4 數(shù)字化礦山建設進程安排數(shù)字化礦山建設是一個典型的多學科技術交叉的新領域，涵蓋了礦山企業(yè)生產 經營的全過程，是一項投資較大、時間持久、復雜的系統(tǒng)工程。因此必須結合我礦 的實際情況，采取“總體規(guī)劃、分步實施”的原則逐步進行建設。結合礦山的現(xiàn)狀，以及目前信息技術的發(fā)展水平，數(shù)字礦山建設初步按照以下 幾個階段開展實施 :第一階段 : 數(shù)字礦

25、山建模第二階段：建設、完善礦山三維測量系統(tǒng)、COR 系統(tǒng)以及綜合通訊系統(tǒng)階段第 三階段:數(shù)字礦山模型在礦山地質、測量、采礦、計劃等方面的應用階段 第四階段: 設備監(jiān)測、控制和安全預警系統(tǒng)建設階段第五階段：基于完善的網絡系統(tǒng)和先進的生產設備的高度自動化的實時管理階 段慮到系統(tǒng)建設階段性和穩(wěn)妥性，首先集中開展前三個階段的工作，即進行數(shù)字 化礦山信息集成管理平臺的建立，滿足礦山生產建設開發(fā)中的需要，提高現(xiàn)階段的 礦山技術管理水平。數(shù)字化礦山建設將首先以穿巖洞礦段和大塘礦段作為首期建設任務，首先將穿 巖洞礦段和大塘礦段建成數(shù)字化礦山的示范礦山，進一步帶動公司其他礦山數(shù)字礦 山建設工作。5 豐寧建宇鐵礦

26、有限公司數(shù)字化礦山信息管理平臺建設內容5.1 數(shù)字礦山建模主要利用 Micromine 數(shù)字化礦山軟件，構建穿巖洞礦段和大塘礦段從歷史到現(xiàn) 狀的地形、地質、工程模型，滿足實際使用的要求，這是數(shù)字礦山建設的基礎階 段。礦山生產對象是埋藏在地下的礦體，還有影響開采的圍巖和地質構造，用真三 維軟件工具將這些對象表達出來，可以為后續(xù)的地質、測量、采礦、計劃等工作提 供了基礎。具體的主要工作內容包括 :(1)礦山地、測、采資料的收集 ;鉆孔數(shù)據以及探槽數(shù)據 鉆孔數(shù)據以及探槽數(shù)據是礦山資源評估和采礦設計的基礎，是礦山生產管理的 重點。地質數(shù)據的完善性和可靠性，直接影響一個礦山生產經營和決策?，F(xiàn)場采 集鉆孔

27、數(shù)據包括 :鉆孔開口位置數(shù)據測斜數(shù)據礦山鉆孔樣品分析數(shù)據地質巖性分析數(shù)據井巷工程數(shù)據 井巷工程是礦山生產中運輸人員、礦石、材料等的主要通道。井巷工程數(shù)據主 要為礦山開拓系統(tǒng)布置圖，即為所要建模的中段平面圖，及各種巷道斷面尺寸。地表測量數(shù)據 地表模型是建立三維地質實體模型的重要組成部分。一些地表工程的設計和施 工包括排土場、選場、井口等位置都是以地表模型為參考的 ; 同時，地表模型作為邊界約束條件，還直接影響到技術經濟指標和工程量的計算，因此，為了達到最好 的實際效果，地表模型必須滿足精度要求。地表測量數(shù)據包括礦區(qū)地質地形圖以及 各礦體區(qū)域地質地形圖 ( 包括散點信息 ) 或 MapGis、Au

28、toCAD 矢量化地形等高線 圖。平剖面圖平面地質圖 : 主要是中段平面布置圖，中段平面圖除在建立井巷開拓工程模型 過程中使用外，在建立礦體模型中也可做為重要參考，另外還需有勘探線總體分布 平面圖，方便圖形矢量化的校驗。地質勘探線剖面圖 : 包括所要建立礦體模型區(qū)域 的勘探線剖面圖 (地理坐標信息附帶 ) 。以上圖形可以是 AutoCAD 格式或 MapGis 格 式的數(shù)據，數(shù)據采集后可導入 Micromine 進行編輯，實現(xiàn)存儲和建模。 (2) 礦山現(xiàn) 有各種資料的數(shù)字化礦區(qū)地形圖、及地質勘探平剖面圖和地質勘探鉆孔信息的數(shù)字化 ; 鉆探、生產 勘探資料 (報告和圖紙 )的數(shù)字化 ; 露天坑現(xiàn)

29、狀實測資料的數(shù)字化 ; 據對預建模礦區(qū)的 了解，目前的主要數(shù)據，如鉆孔數(shù)據、各種剖面數(shù)據都已經數(shù)字化，所以該項工作 已經具備相當?shù)幕A。(3) 數(shù)據的導入將各種數(shù)字化的礦山資料導入到軟件數(shù)據庫中，分類集中管理，主要包括以下 三方面的數(shù)據 :鉆探、生產勘探地質數(shù)據的導入 ;地質平剖面圖的導入 ;實測現(xiàn)狀圖的導入 ;(4) 資源與開采環(huán)境模型構建 對資源和開采環(huán)境進行建模是三維軟件的基礎和核心，通過對礦體、主要構 造、地表等進行三維模型的構建，并通過地質統(tǒng)計學的方法進行精準的估算儲量， 為下一步采礦工程的實施奠定基礎。建立地質數(shù)據庫在對導入數(shù)據進行校驗的基礎上，通過鉆孔數(shù)據的開孔文件、測斜文件、樣

30、品 分析文件和巖性文件建立地質數(shù)據庫，并可以在三維環(huán)境下顯示地質數(shù)據。樣品數(shù)據基本統(tǒng)計分析 ?地質數(shù)據庫中的數(shù)據是塊體模型內所有單元塊參數(shù)估值的依據，也是礦床儲量 計算的依據，根據地質統(tǒng)計學原理，統(tǒng)計樣品的值與空間分布情況，了解礦體分布 規(guī)律，并為確定特高值和塊體模型估值作準備。地質實體模型構建三維實體模型是由一系列相鄰三角面，包裹成內外不透氣的實體，是建立在矢 量化圖紙的基礎上的。通過中段圖和剖面圖，利用軟件提供了多種方法選擇本適合 本礦山的建模方法自動建立實體模型。地質模型還包括地表模型，地表模型一般由若干地形線和散點生成，根據每個 點的坐標值，將所有點 （ 線亦由散點組成 ） 聯(lián)成若干相

31、鄰的三角 面，然后形成一個 隨著地面起伏變化的單層模型，因此需要首先用 AutoCAD 矢量化地形等高線圖，然后導入軟件中，再用創(chuàng)建 DTM 指令生成地表模型。打開導入的等高線和散點文 件，執(zhí)行“創(chuàng)建 DTM 模型”指令。塊體模型構建塊體模型是礦床品位推估及儲量計算的基礎，建立塊體模型的基本思想是將礦 床在三維空間內按照一定的尺寸劃分為眾多的單元塊，然后對填滿整個礦床范圍內 的單元塊的品位根據已知的樣品進行推估，并在此基礎上進行儲量的計算。首先針 對礦床的基本模型建立空白模型，后續(xù)產生的所有塊體模型都是在原型的基礎上進 行賦屬性值。塊體建模的一個更重要的目的是對礦床的品位進行推估，以實現(xiàn)礦床儲

32、量的計 算及管理。 Micromine 提供了距離冪次反比法、克里格法、最近距離法等幾種品味 估值方法。估值后的模型在“三維設計”窗口打開，使用“三維配色”命令根據塊體模型的品位字段配色，可以直觀的看到塊體的品位分布。利用邏輯約束引擎，可 實現(xiàn)不同約束條件下的礦石資源 / 儲量和品位報告。（4）數(shù)字礦山建模與三維測量 在逐步數(shù)字化的今天，三維已經逐漸的代替二維，因為其直觀是二維無法表示 的，現(xiàn)在的三維激光掃描儀每次測量的數(shù)據不僅僅包含 X,Y,Z點的信息，還包括 R,G,B 顏色信息，同時還有物體反色率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在 電腦里真實再現(xiàn)的感覺，是一般測量手段無法做到的。通過

33、激光測距原理 （ 包括脈沖激光和相位激光 ） ，瞬時測得空間三維坐標值的測 量儀器，利用三維激光掃描技術獲取的空間點云數(shù)據 , 可快速建立結構復雜、不規(guī) 則的場景的三維可視化模型 ,既省時又省力 ,與三維建模軟件結合起來使用，將達到 不可比擬的效果，會使三維建模工作事半功倍。5.2 CORS 系統(tǒng)建設隨著 GPS 技術的飛速進步和應用普及，它在礦山測量中的作用已越來越重要。當前，利用多基站網絡 RTK 技術建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)（Continuous Operational Referenee System，縮寫為 CORS 已成為城市 GPS 應用的發(fā)展熱點之一。CORS 系統(tǒng)是

34、衛(wèi)星定位技術、計算機網絡技術、數(shù)字通訊技術等 高新科技多方位、 深度結晶的產物。 COR 系統(tǒng)可以定義為一個或若干個固定的、連續(xù)運行的 GNS於考站，利用現(xiàn)代計算機、數(shù)據通信和互聯(lián)網技術組成的網絡， 實時地向不同類型、不同需求、 不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的 GNS 觀測值（載波相位、 偽距），各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關 GNSS 艮務 項目的系統(tǒng)。5.2.1 CORS 系統(tǒng)建設流程COR 系統(tǒng)由基準站網、數(shù)據處理中心、數(shù)據傳輸系統(tǒng)、定位導航數(shù)據播發(fā)系 統(tǒng)、用戶應用系統(tǒng)五個部分組成，各基準站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網絡。根據礦山的特點，結合最

35、新的CORSK 統(tǒng)，本著實用、方便、安全、穩(wěn)定的角度進行設計。(1) 基準站網基準站網由范圍內均勻分布的基準站組成。負責采集GPS 衛(wèi)星觀測數(shù)據并輸送至數(shù)據處理中心，同時提供系統(tǒng)完好性監(jiān)測服務。(2) 數(shù)據處理中心系統(tǒng)的控制中心，用于接收各基準站數(shù)據，進行數(shù)據處理，形成多基準站差分 定位用戶數(shù)據，組成一定格式的數(shù)據文件，分發(fā)給用戶。數(shù)據處理中心是CORS 勺核心單元，也是高精度實時動態(tài)定位得以實現(xiàn)的關鍵所在。中心 24 小時連續(xù)不斷 地根據各基準站所采集的實時觀測數(shù)據在區(qū)域內進行整體建模解算，自動生成一個 對應于流動站點位的虛擬參考站(包括基準站坐標和 GPS 觀測值信息)并通過現(xiàn)有的 數(shù)據通

36、信網絡和無線數(shù)據播發(fā)網，向各類需要測量和導航的用戶以國際通用格式提 供碼相位 / 載波相位差分修正信息，以便實時解算出流動站的精確點位。(3) 數(shù)據傳輸系統(tǒng) 各基準站數(shù)據通過光纖專線傳輸至監(jiān)控分析中心，該系統(tǒng)包括數(shù)據傳輸硬件設備及軟件控制模塊。(4) 數(shù)據播發(fā)系統(tǒng)系統(tǒng)通過移動網絡、UHF 電臺、In ternet 等形式向用戶播發(fā)定位導航數(shù)據。(5) 用戶應用系統(tǒng)包括用戶信息接收系統(tǒng)、網絡型 RTK 定位系統(tǒng)、事后和快速精密定位系統(tǒng)以及 自主式導航系統(tǒng)和監(jiān)控定位系統(tǒng)等。根據礦山實際需要，我們初步建設為的精度應 控制到厘米級的單基站 CORS5.2.2 單機站 CORSfc 設單基站 CORS

37、就是只有一個連續(xù)運行站。類似于一加一或一加多的RTK 只不過基準站由一個連續(xù)運行的基站代替，基站同時又是一個服務器，通過軟件實時查 看衛(wèi)星狀態(tài)、存儲靜態(tài)數(shù)據、實時向 In ternet 發(fā)送差分信息以及監(jiān)控移動站作業(yè) 情況。移動站通過 GPRSCDM 網絡通訊和基站服務器通訊。（1）單基站 CORS 乍業(yè) 原理基準站連續(xù)不間斷地觀測 GPS 的衛(wèi)星信號，獲取該地區(qū)和該時間段的“局域精 密星歷”及其它改正參數(shù)，按照用戶要求把靜態(tài)數(shù)據打包存儲，并把基準站的衛(wèi)星 信息送往服務器上 Eagle 軟件的指定位置。圖 2 單基站 COR 總體數(shù)據流程移動站用戶接收定位衛(wèi)星傳來的信號，并解算出地理位置坐標，

38、通過 GPRS/CDM數(shù)據通訊模塊發(fā)送到服務器。移動站用戶訪問 In ternet，從服務器獲取基準站提供的差分信息后輸入用戶單 元GPS 進行差分解算。移動站用戶在野外完成靜態(tài)測量后，可以到服務器下載同步時間的靜態(tài)數(shù)據進 彳亍基線聯(lián)合解算。山 ft:Tf VnffA=|峋產早幷11P? .-r. I， - B - rri i Lri i L.粘一：:口for: EWUffAtv1無嚴w*淚嚴A 尼氐外畢抵v Ann fM*31iijiii:、“心紺 jIr*.金市八rfcLI#S圖 3 單基站 COR 技術參數(shù)單基站 CORSI 點投入較少隨著單基站技術的成熟，只要較少的投資即可在一個中小城

39、市或一個礦區(qū)建立 一個CORSS 站，滿足測量用戶不同層次空間信息技術服務的需要。以基站為中心 30 公里范圍內礦區(qū)及區(qū)縣城鎮(zhèn)城鄉(xiāng)實現(xiàn)快速厘米級實時定位及事后差分。？隨時可以升級和擴展單基站系統(tǒng)可以隨時增加新的基站，加大實時 RTK 作業(yè)的覆蓋區(qū)域，一旦建立 網絡 CORSK 統(tǒng)的條件成熟，只要進行系統(tǒng)軟件的升級，花費不大的投資，單基站 COR或多基站 COR 系統(tǒng)即可輕松地升級成網絡 COR 系統(tǒng)。？數(shù)據可靠、穩(wěn)定、 安全基站連續(xù)觀測，靜態(tài)數(shù)據全天候采集，點位精度高，數(shù)據穩(wěn)定；用戶登錄采取授權方式，數(shù)據中心可以管理登錄用戶，數(shù)據安全性高。作業(yè)范圍廣由于 RTK 主板解算能力的提高，目前基于單

40、基站的 RTK 作業(yè)半徑已經擴大到 30 公里，能夠實現(xiàn)快速厘米級實時定位及事后差分，利用GPRS/CDM 進行 50 公里以上 RTK 測試成功案例也已經屢見不鮮。施工周期短 單參考站技術經過實踐表明，它是一種比較成熟的技術，從方案落實開始采購 設備，安裝調試，到驗收運行，整個周期 1 個月以內。5.2.3 CORS 系統(tǒng)建設的優(yōu)點COR 系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng) RTK 測量作業(yè)方式，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：1)改進了初 始化時間、擴大了有效工作的范圍 ;2) 采用連續(xù)基站，用戶隨時可以觀測，使用方 便，提高了工作效率 ;3) 擁有完善的數(shù)據監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地消除系統(tǒng)誤差和周 跳，增強差分作業(yè)的可靠

41、性 ;4) 用戶不需架設參考站，真正實現(xiàn)單機作業(yè)，減少了 費用 ;5) 使用固定可靠的數(shù)據鏈通訊方式，減少了噪聲干擾 ;6) 提供遠程 INTERNET 服務，實現(xiàn)了數(shù)據的共享；7)擴大了 GPS 在動態(tài)領域的應用范圍，更有利于車輛、 飛機和船舶的精密導航 ;8)為建設數(shù)字化城市提供了新的契機。COR 系統(tǒng)僅是一個動態(tài)的、連續(xù)的定位框架基準，同時也是快速、高精度獲取 空間數(shù)據和地理特征的重要的城市基礎設施，COR 可在一定范圍內的區(qū)域向大量用戶同時提供高精度、高可靠性、實時的定位信息，并實現(xiàn)測繪數(shù)據的完整統(tǒng)一， 這將對礦山的基礎地理信息系統(tǒng)的采集與應用體系起到積極的推動作用。它不僅可 以建立和

42、維持測繪的基準框架，更可以全自動、全天候、實時提供高精度空間和時 間信息，成為每個礦段的開采、管理和決策的基礎。此外，COR 系統(tǒng)可用于通信系統(tǒng)和電力系統(tǒng)中高精度的時間同步，并能就地面沉降、地質災害等提供監(jiān)測預報 服務、研究探討災害時空演化過程。與傳統(tǒng)的 GPS 作業(yè)相比 GNSS考站具有作用范圍廣、精度高、野外單機作業(yè) 等眾多優(yōu)點。II5.3 礦山信息集成管理平臺的數(shù)據流程數(shù)據流程體現(xiàn)了計算機信息處理過程的本質， 是描述計算機應用軟件系統(tǒng)需求 和開發(fā)內容的重要工具，可全面地刻畫應用軟件系統(tǒng)的邏輯處理流程和功能。根據 以上需求描述，建立系統(tǒng)的數(shù)據流程如圖 4 所示。17數(shù)字化礦山圖 4 XX 資源信息集成管理平臺數(shù)據流程5.3.1 系統(tǒng)架構(硬件軟件)(1)系統(tǒng)的網絡支撐環(huán)境與拓撲結構圖 5XX 數(shù)字化礦山系統(tǒng)網絡拓撲方案示意 532 應用軟件系統(tǒng)的主要功能XX 信息集成管理平臺軟件功能如圖 6 所示圖 6 礦山信息集成管理平臺軟件功能示意5.4 應用軟件系統(tǒng)數(shù)據庫總體設計5.4.1 礦山信息的結構特征(1)礦山數(shù)據特點礦山是一個復雜的動態(tài)時空巨大系統(tǒng)，其地理空間要素、資源環(huán)境信息和生產 經營信息的內容廣泛、綜合、復雜、變化迅速，這就決定了礦山數(shù)據具有如下特點 海量數(shù)據由于礦山的生產經營管理，