浅谈数字化矿山建设关键技术

浅谈数字化矿山建设关键技术

韩毅

洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司河南洛阳471500

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，经济结构的调整，矿山资源开采有了更高的要求。数字化矿山是建立在计算机、信息技术、自动化技术基础上，对真实矿山以及施工数字化再现。数字化矿山将矿山空间和其他数据实现数字化存储，并将其应用到生产、管理中，当前已经取得一定进展。

关键词：数字化矿山；建设；技术

引言

目前，随着矿山大型化、规模化，各类自动化设备的使用，大量的设备设施各成体系，引入数字化矿山概念为企业提供“安全、经济、绿色、环保、高效、智能”的管控平台，提高企业的经济效益及竞争能力。

1数字化矿山建设简介

随着计算机技术、微电子技术、信息技术和网络技术的快速发展，“数字化矿山”也悄然出现在人们眼前。数字化矿山即“虚拟矿山”，它是将现实矿山中与空间位置直接有关的相关固定的信息数字化，然后进一步嵌入矿山开发与运行相关信息，组成一个意义广泛的多维数字化矿山，最后在前两步基础上，结合现代计算机控制技术、自动控制技术、管理决策技术等对整个矿山的开发与运行进行科学的预测、计划、规划、组织、检测和控制。数字化矿山建设顺应了时代的潮流，应用了科学技术来为矿山服务。数字化矿山建设使得矿山设计、生产管理等都在数字化状态下运行，为安全生产和决策管理提供先进的科学手段。数字化矿山建设是提高安全生产效率，降低生产成本，提升竞争力和管理水平的有效途径。同时数字化矿山建设是一个复杂的系统过程，需要在建设过程中进行摸索，寻求发展。

2数字化矿山建设关键技术

2.1矿山物联网技术

煤矿物联网涉及掘进机、采煤机、刮板输送机、液压支架、液压泵站、转载机、破碎机、带式输送机、提升机、电机车、胶轮车、通风机、水泵、压风机、移动变电站、电气开关、变压器、监控、通信等大量的机电设备生产、运输、仓储、使用、维护等全过程的监管。建设感知矿山信息集成交换平台，将安全生产、人员、设备、管理信息等复杂异构信息在一个统一数据平台存储，建立设备之间关联关系，实现了多传感器信息、多系统之间在时间与空间上的识别、接入与联动。

2.2数据传输网络平台

无线自主网络技术不需要固定设备，可以利用节点实现数据自动传输，这个技术的应用突破了地理空间上的缺陷，工作人员能够快速得到矿山信息，成本低，安全性高。数据传输网络平台在运行中，所有传感器节点初始化，在工作面布置完成后，传感器采集周边信息，并将数据自动封装。各节点将封装好的数据包传输，信息汇总，然后数据包分组、重新组合，上传到服务区。在实际应用中，传感器节点的部署、能源、通信信道都需要重点考虑。传感器部署问题至关重要，当前国内在产品部署节点方面，已经有了较为成熟的理论，如区域网格划分、分支部署等。考虑到煤矿井下施工，没有分布规律，在布置中，根据测量信息与功能的不同，将节点划分为不同簇，每个簇之间相互不干扰。其中一个节点出现故障，其他节点可以承担数据收集任务。在节点能量消耗方面，可以采用基于多点中继的能量有效广播算法，优先选择效率高的结点。

2.3三维可视化和多媒体技术

数字化矿山三维可视化综合管理平台为矿井提供综合信息，主要应用技术包括3D-GIS技术、360度全景技术和一体化融合技术。不仅能够真实再现矿山地形地貌，也能够实现信息跟踪。三维可视化远程监控平台设计主要对安全生产进行三维重现，能够实现矿区地理信息三维可视化、信息采集、生产实际工况等，并且能够与井下人员进行视频互动。多媒体技术是指利用计算机对文本、声音、图像等进行综合处理，建立逻辑关系与人机交互。多媒体技术可以模拟地层环境、开采对矿山的影响，能够解决生产检测和诊断中的不足，也能够提高突发事件监控和预报能力。

2.4智能移动技术

将移动通信技术、移动智能终端应用技术与原有信息化系统的结合，实现智能手机及平板电脑上的移动设备管理（MDM）、移动应用管理（MAM）和移动内容管理（MCM），有效地解决了矿井移动智能终端的安全、应用管理、统一配置、文档分发等问题。通过调用移动监控服务系统提供的数据服务，提供了安全监测监控、安全隐患、预警报警、视频监控、报表管理、人员定位与调度、通知与学习等业务应用，实现了对矿井”安、产、运、销”等各环节信息的实时掌握。

3数字化矿山对中国矿业经济的影响

3.1促进相关产业发展

在矿山设计、施工、开采、安全、管理、教育、可持续发展、土地利用规划以及科学决策等方面产生广阔的社会和经济效益，促进大型产业的增长，提供更多的产业机会、安全监测及决策管理服务等。实现自动化采矿，将带动相关产业链的发展，也会使矿工的社会地位发生根本性的转变。“数字化”的应用直接使矿业生产迈入高科技行业，其科研人员技术水平，专业技能均受到考验。这必将带来新一轮的学习浪潮。其设备供应，保养，维修也将激活带动新的产业发展。

3.2优化矿业经济产业结构

极大地提高劳动生产率和设备工时利用率，降低生产成本和能耗，加强市场竞争力，使企业在金属市场不景气情况下仍处于竞争优势地位。由于高度的自动化、数字化和一体化流程，新型矿业产业将从以往工作人员的“繁而杂”转变为“少而精”。劳动生产率的提高，能耗的大量降低以及生产成本的下降，对中国大量贫矿的开采极为有利。数字化矿山模型建成以后，矿山企业可以达到生产方案优化、管理高效和决策科学化，从而使矿山利用最大化以达到最大的收益。有利于自然崩落法更准确地控制放矿。可通过虚拟矿山模拟开采技术以地质及矿床模型为基础，结合其他关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采完。

3.3为矿业科学技术发展提供强大动力

数字化采矿的经济和社会效益彻底解决矿山生产的安全问题；在数字化建设过程中，矿山依靠自动化、信息化、智能化能够实现高度集约的生产格局，并且大幅减少井下作业人员，不仅做到安全上可防可控，又提高了效率和效益。当数字化矿山建设达到矿山“无人化”时，就能从根本上杜绝人身安全伤亡事故的发生。科学技术是第一生产力，数字化矿山建设使矿山规划管理具有更高的效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性，从而提高矿山生产和管理的实效性、有效性、资源优化配置水平、综合实力，促进矿山的可持续发展，在有准确坐标、时间和对象属性的多维虚拟环境中进行规划、决策和管理，在处理矿山复杂系统问题时帮助人们更好地建立直观感和全局观念。

结语

就当前世界科技的发展情况，结合目前我国矿山的装备、技术及管理水平，建设数字矿山还要一个十分漫长的历程，因此，总体设计规划、分步现场实施是建设数字矿山的必经之路，企业可根据自身实际情况建设属于本企业的数字化管控平台，分步纳入各分系统，最终实现本企业的矿山数字化，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，提高企业的市场竞争力及生存能力。

参考文献：

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