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摘要：矿产资源的特点之一是不可再生，我国虽然是矿藏丰富的矿产大国，但是矿产资源的不可再生性决定了我国必须采取相应的措施保护和合理利用矿产资源，“数字化矿山”是我国科研的重要部分，也是其他矿产大国，如美国、澳大利亚、加拿大、南非等国家的重点研究项目。“数字化矿山”的研究有利于采矿行业的资源利用以及环境保护等方面的发展，对国家的可持续发展意义重大。本文主要是先陈述目前数字化矿山的发展状况，然后进行数字化矿山技术、功能、架构等分析。
关键词：整体架构；数字化矿山；矿产资源
我国金属矿山企业的机械化水平比较低，属于劳动密集型，其管理、设备等比较落后，生产、设计、决策等方面的科学性差，大多依照经验进行。近年来随着市场竞争不断加强，矿产企业信息化的需求越来越大，所以数字化矿山逐渐受到了广大矿产企业的重视，其能将生产应用和管理系统集合一体，全面建设矿产企业，提升企业的管理水平，增强其市场竞争力，促进可持续发展。
一、数字化矿山建设的现状
1、矿山企业缺乏对数字化矿山的认知
大多数矿山企业不能分辨数字化矿山和信息化建设的两个概念，数字化矿山没有明确定义，其属于三维自动化模拟、信息自动化、现场作业自动化的结合，以矿山系统为原型，以三维地理坐标为参考，以人工智能、信息科学、计算机科学以及矿山科学为理论基础，以自动化系统集成和数据共享为技术支撑，管理内容较多，包括图表、图像、模型、机械、电力等自动化。矿山企业既缺乏相应的认知，也缺乏建设数字化矿山的经验，没有明确的思路，也缺少有效的办法，所以建设难度较大[1]。
2、数字化矿山的产品不足，服务不到位
矿山企业区别于其他的企业，其行业特点比较突出，生产运营模式与其他制造业不同，建设数字化矿山要求比较高，市场提供的产品应该种类齐全、数量大、行业适应性高、专业化水平高，对技术服务的要求高，但是现在市场上的行业产品数量不足，技术服务也不到位。
3、矿山企业的数字化矿山建设投资少、管理差
一部分企业只注重硬件，而忽略了软件的资金投入，对于数字化矿山产品，不愿意花太多金钱购买，而且在管理上也不科学，没有统一规划，没能建设完整的数字化矿山平台，其各大系统之间相互独立，信息无法共享，不能形成数字化闭环系统。
二、数字化矿山建设的目标
我国建设数字化矿山主要有以下目标：一是实现资源开采、设计、生产等各方面的数字化、可视化、模型化；二是建设图像、影音、数据等共享的网络体系；三是实现开采 、生产、安全分析等数据自动化搜集[2]；四是实现智能化监控矿井的提升、运输、排水、通风等过程；五是定位生产人员和移动设备；六是实现决策的及时化以及管理科学化；七是利用信息平台提供的数据进行正确的决定。
三、数字化矿山建设的内容
1、协同办公管理
协同办公管理是一个核心软件平台，能够对工作人员的办公起到辅助作用，包括系统、邮件、表单、档案、资源、信息集成、工作交流、首页、公文、会议等模块的管理。
2、三维辅助决策
三维建模和虚拟技术能够还原矿产开采、生产等环节 ，实现经营管理、安全生产的可视化，为正确科学决策提供依据和技术支撑。
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3、企业资源计划
ERP概念是规定矿山企业生产管理科学流程的管理模式，主要有生产、系统、储量、设备能源、安全、采购、仓库、人力薪资、销售、财务、运输、计划等全方面的管理细则。
4、生产执行系统
生产执行系统主要针对车间层的管理与生产，实施监控，采集数据，使得生产与计划紧密结合 ，管理人员能够第一时间把握车间情况，及时修正生产计划，使得生产能够正常进行，保证产品质量和生产速度，有利于提升企业的服务质量。
5、井下地表通讯管理
系统的基本传输媒介为光缆和泄露电缆，构建井下局域网络，使内部网和因特网连接在一起，井下部分的通讯管理可以根据不同的需要分为四大模块，一是语音通讯模块，二是数据传输模块，三是定位追踪、人员调动模块，四是视频监控模块。不同的模块具备不同的功能，工作人员可以根据不同阶段的需要进行选择。
6、过程控制系统
过程控制系统主要是底层的自控系统，矿山过程控制系统设计的方面较多。具体如下：（1）视频监控系统。该系统的基础是全数字视频技术组网，能够进行远距离的管理监控，保证监控的实时性，网页能在多客户端同时浏览，支持视频、音频等组播功能，提供实时录像功能[3]。（2）定位人机管理。该模块能够管理各种识别卡的变更、分配以及查询等，该系统能够自动记录工作人员升降井的时间和次数等，反碰撞系统能够提醒司机和行人前方相遇，注意安全，重大危险信息警示能够有效阻止工作人员违章进入危险场合，实时定位能够明确井下车辆、人员的数量、所在位置等，轨迹回放能够查看到每一个时间段任何一个工作人员在井下工作的情况，统计分析是按照相应的时间安排记录相关井下工作人员的情况 ，并进行分类，可随时查看或者打印，还包括LED屏显示实时定位。（3）监控尾矿库。以往尾矿库区域的排放、筑坝等都是利用人工监测和巡查的，费时费力，效果不佳，而尾矿库视频监控能够取代人工，高效地实时监测尾矿库的情况。（4）通风排水控制。井下作业中矿井的风量风压、通风机的功率、电机的温度、轴承的温度等都必须控制在合理范围之内，通过检测系统，不但能够监控其处于合理范围之内，还能记录开停、反风等状况，便于相关人员及时处理。（5）提升运输控制，一是传感器的管理包括编号、类型、状态等管理，方便用户查询浏览各种数据，二是动态数据的呈现，通过传感器，能够显示出动态的数据，以文字或者图像的方式呈现出来，可以查询历史记录的数据和报警信息等。三是能够对传感器数据进行深入分析，进行智能诊断，提高提升机运作的安全性。（6）监测灾害警情报警。监测的范围比较广，主要区域是自燃火区以及机电酮室，包括火灾温度、地压、气体浓度、应变参数、风速、风的温度湿度、有害气体的的浓度、粉尘浓度、井下温度、水仓水位高度等，全方位实施监测，能有效预防险情的发生。（7）安全生产调度指挥系统。其属于一个综合性强的指挥系统，主要包括采集信息、传输、处理、决策和调度等方面，能够及时了解安全生产数据，进而防范可能发生的安全事故，化解潜在风险，提升预防矿难的能力，全面持续有效地监控矿山，确保矿山工作稳步进行。
四、结语
随着开采矿山的规模不断增大，其开采条件也越来越差，优质的金属矿石数量也日益减少，对安全开采环境的要求也逐渐提高。实现安全生产，需要先进技术的支撑，数字化矿山的建设能够提供科技支撑，解决矿山产业中存在的一系列问题[4]。通过数字化矿山的建设，在生产上能够实现自动化，在经营上能够实现科学化，从而使得整个企业的发展运行规范化、系统化，有利于企业的可持续发展，节约成本，增大收益，也能够提升企业的市场竞争力，还能够降低安全事故发生的几率，从国家层面来讲，能够推动矿产行业的发展，进而促进我国经济的发展。
参考文献
[1]王金华, 汪有刚, 傅俊皓. 数字矿山关键技术研究与示范[J]. 煤炭学报, 2016, 41(6):1323-1331.
[2]贺耀宜. 智慧矿山评价指标体系及架构探讨[J]. 工矿自动化, 2017, 43(9):16-20.
[3]李中琴. 基于物联网的全息数字化矿山设计[J]. 煤炭技术, 2017, 36(6):253-255.
[4]彭小平. 数字化矿山综合自动化平台技术使用的讨论[J]. 电子世界, 2014(23):126-127.
论文作者:牛永宝
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/22
标签：矿山论文; 井下论文; 系统论文; 数据论文; 模块论文; 尾矿论文; 矿产论文; 《防护工程》2018年第32期论文;