數字化礦山現狀及發展展望

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【摘 要】分析了我國數字化礦山建設的現狀及存在問題，并結合實際情況從轉換管理方式、優化平臺、建立專業級控制中心、加強大數據應用和管理、完善信息采集和展示方式幾個方面提出了相應對策，為最終建立完整的可預測、預控、輔助礦方科學決策的可視化礦山平臺，實現減人提效、人本安全提供參考。

【關鍵詞】數字化礦山；管理方式；大數據；科學決策

本文針對數字化礦山建設現狀及存在問題進行分析，為最終建立完整的可預測、預控、輔助礦方科學決策的可視化礦山平臺，實現減人提效、人本安全提供參考。

一、中國礦山企業基本特征及數字化建設現狀

1.1中國礦山企業基本特征

1）礦山建設周期長，效率低，風險高。地質成礦規律導致的礦產資源分布不均勻性，影響了礦山選址及礦產資源開發工作的進行。礦山的地質情況與所在地質環境的復雜性密切相關，礦山企業進行礦山建設只能在未知中摸索進行，這樣就導致了礦山建設見效慢，再加上市場需求的不斷變化，增加了礦山建設的風險。

2）礦山企業經濟收益時間短。在礦山建設初期到投產期，礦山設備及工藝流程的調試需要1～2年時間，這期間礦山企業很難產生好的經濟效益；在均衡生產期，許多不確定因素會隨著開采的進行而出現； 在礦山衰老期，礦產資源的不斷減少，開采條件惡化，生產成本也隨之增加。在以上3個階段，由于開采障礙因素的出現，開采深度的加大，導致了經濟效益遞減。

3）礦山企業工作環境艱苦。地下礦山由于通道狹長，作業噪聲大、通訊條件差等因素，現代化設備難以在里面作業，由此也導致了難以對生產過程進行有效地控制。

1.2中國礦山企業數字化建設的現狀

1）中國數字化礦山建設仍處于初級發展階段，成熟地能夠統一管理和集成空間信息、實時動態信息和管理信息的基礎平臺還未見報道。從數字化礦山的內涵和發展目標來看，實際上目前中國各類礦山完全意義上的數字化還沒有建成。

2）數字化礦山系統正從分散孤立向集成化方向發展。當前，數字化礦山建設促進安全生產工作正在由分散、單一的安全信息系統建設向融合、全面、集成的安全管理平臺方向發展。有些先進企業正從單項應用向集成化發展，從安全、健康、環境等進行全方位的統籌安排，逐步實現了整體管控。

3）數字化建設促進安全生產和提高管理效益正成為礦山企業發展戰略的重要組成部分。多數大型企業建立了集自動化控制、調度指揮、監測監控和診斷維護等于一體的綜合信息化自動化管控平臺，逐步實現了生產、節能減排、洗選加工、現代物流等全過程的數字化平臺。

4）安全生產數字化已經成為企業落實安全管理制度的重要載體。一些企業利用虛擬現實及數字模擬等手段，對安全操作的流程、突發事故處理進行模擬，為安全生產培訓等提供了新手段，提高了工作人員對安全管理制度的理解和實踐能力。這些數字化手段使得各項安全生產制度得到落實，尤其是在安全生產責任落實和考核、安全生產流程標準化等方面起到了重要作用。

5）數字化礦山建設理念提出已久，為降低生產成本，提高生產效率和市場競爭力，各礦山企業在礦山開采過程中已逐步在實現數字化礦山建設。

二、國外數字化礦山的研究現狀

國際上，數字化礦山發展的非常迅速，發達采礦國家的礦山信息化建設已邁出堅實的步伐。國外已有大部分礦山企業將三維礦山設計軟件、礦山生產計劃類軟件、GPS卡車優化調度系統及ERP企業資源管理系統等礦業信息化、數字化產品應用到礦山生產實際中并取得了良好的經濟效果。

三、數字化礦山發展展望

1）智能安全。采用動態安全管理的方式，通過崗位安全知識培訓，下井違章執法監察，特種崗位跟班巡檢、崗位對標實現人員本質安全； 通過設備定期點檢，保障在線設備正常運行，以實現機器設備的本質安全； 通過危險源辨識、風險評估環境監測及預警，實現環境的本質安全，構建礦山災害預警應用系統； 通過質量標準化管理、安全綜合評價、應急救災輔助管理實現管理本質安全。

2）智能生產。通過流程協同優化控制解決生產子系統各自獨立、在生產過程中銜接不順暢的問題； 通過安全監控、人員定位、工業電視等系統為生產過程中的子系統提供聯動保障； 通過電力監控系統提供動力保障； 通過信息引導、數字廣播等系統解決井上下信息不對稱的問題。采用生產執行系統，將礦建、掘進、生產、維護檢修、及時調度等業務過程貫穿起來，同時，通過監測自動化、物流自動化和巡檢智能化等手段，提供出生產過程中水、電、氣、材料、折舊費、人工費等生產基礎數據，依據這些信息達到崗位、班組及全員績效考核的精確化，實現節約生產成本的目的。

3）智能物流。隨著物聯網技術的發展，智能物流體系從入庫開始，使用電子標簽、精確定位、智能移動終端等技術，實現領用申請、出庫、裝車、運輸、收料全過程的閉環管理。

四、中國數字化礦山存在的問題及應對措施

4.1存在的問題

1）各類平臺不夠成熟。中國礦山數字化建設目前還處于一個初級發展階段，數字化礦山信息系統中能夠實現統一管理以及進行空間信息集成、實時動態信息與管理信息的基礎平臺還不夠成熟。由此導致中國大部分礦山企業對數字化礦山建設存在疑慮和消極甚至抵觸情緒，對數字化礦山建設的投入也不多，進一步阻礙了數字化礦山建設的進程。

2）缺乏相關技術人才。由于在礦山工作的人大多數是農民工，長期以來他們的開采工作方式主要是人力帶機械下礦作業，不僅效率低下，而且等到他們掌握技術后又基本到了退休年齡。加上企業長期對礦山數字化建設的不夠重視，沒有重視相關技術人才的培養。

3）缺乏數字化礦山建設關鍵技術。由于數字礦山的基礎理論體系尚未建立，基礎架構尚不夠完善，數字礦山關鍵技術還有待突破。

4.2應對措施

數字化礦山是一個科學、系統的概念，也是一種動態持續的過程。從礦山實際出發，根據每個礦山的具體環境，把以信息技術為核心的“數字化礦山”建設作為礦山企業信息化建設的方向和目標。

1）建設貫穿礦山各個領域的高速企業網絡。數字化礦山必須確保礦山在生產過程中產生的大量空間信息和生產過程中的環境狀態、設備工況、人員信息等實時動態數據在企業內部、外部快速傳遞。不斷開發專業分析軟件，為礦山企業安全生產經營管理提供決策支持。

2）構建數字化礦山基礎信息平臺。采集到大量的固有信息和實時動態信息后，需要基于3DGIS技術的概念和編碼方法規范地組織、存儲、融合和管理數據。設置示范數字礦山，這種方式并不是著眼于短期的利益，而是與礦山企業的發展趨勢相符合的一個改革措施，著眼于礦業強國的構建以及采礦辦公室化的建設。

3）擅于借鑒國外的先進技術。國外在數字化采礦方面領先于中國，中國要取長補短，吸收其精華，去其糟粕。采用從消化到吸收再到創新的模式和路線，這樣可以在借鑒先進的技術和經驗的同時促進中國采礦方式的不斷創新，提高創新水平和效率從而降低生產成本。

五、結束語

本文分析了目前我國數字化礦山建設的現狀、存在問題，并提出相應對策，下一步還要對標國外先進采礦國家的數字化技術，深入研究相關關鍵技術，解決影響數字化礦山平臺正常運行的核心問題，并建立示范應用，真正實現減人提效、人本安全。

【參考文獻】

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