新形勢下礦山企業數字化建設策略淺談

韓曉光

（中國有色礦業集團有限公司，北京 100089）

新形勢下，數字化是礦業企業經濟社會增長的引擎，是礦業企業創新發展的動力。礦山企業數字化管理以礦業企業發展戰略為指導，針對礦產資源、產業鏈、人力、技術、市場等，以數字化技術為基礎，以數字軟件應用為核心，建立礦山企業的數字化信息管理系統。數字化管理的技術手段可充分實現企業數字信息的服務與共享，能夠進一步理順供應鏈、資金流和信息流，對支持企業持續、穩定地發展有著重要的意義。

1 數字化礦山概述

數字礦山是GIS的綜合應用。通過數字化、虛擬化的土地資源開發利用、信息采集、動態監測與管理，實現專家系統遠程決策支持與礦山開采的可視化[1]。

礦山GIS系統的主要特點如下：

（1）數據可視化。GIS可以輸入、編輯、顯示、查詢、分析和打印空間數據。它還可以利用三維動態仿真技術構建逼真的仿真空間，構建不同礦脈之間復雜的時空關系。

（2）數據共享。GIS可以將各信息數據進行集成和統一管理，實現數據集成、數據共享、數據檢索，避免數據“信息孤島”的產生。

2 數字化礦山的系統構成

（1）數據收集和管理系統。利用各種技術手段（如GPS、常規測量、采樣化驗等）獲取各種形式的數據信息，并進行必要的圖形處理（數字化或矢量化、坐標處理等）創建數據庫，并進行存儲和管理。

（2）數字采礦系統。①礦山模型。重點是礦床模型、品位模型及開采模型，它們是礦巖圈定、品位計算、開采設計和計劃編排的基礎。主要數據來源是鉆孔、探險槽和炮孔取樣。②優化模擬和輔助設計。應用優化算法和數字模擬，對重要采掘參數和方案進行優化和評價，實現采剝（掘）計劃的優化、采礦方法參數優化、設備更新管理優化等。并通過人機交互，將系統優化方案變成可執行方案。③調度指揮。基于計算機、GPS、無線通訊技術等實現開采、運輸的自動優化調度，提高采裝、運輸系統的效率，降低采運成本。④作業監控。主要包括重要設備運行參數的監測、故障預警，對采礦損失率、貧化率、精礦品位等參數進行監測與控制優化，控制生產成本。⑤信息管理。主要包括財務管理、人事管理、設備管理、備品備件及耗材管理、能源管理、綜合管理和辦公自動化系統等。⑥決策支持。主要是對各種內部信息和外部信息，進行分析和預測，為決策者提供信息支持，提高決策的科學性[2]。

3 數字化礦山實施的關鍵技術

數字采礦的關鍵技術必須結合礦山開采這一核心問題來進行，實現采礦的數字化和可視化。

（1）可視化建模技術。以地質、測量技術為基礎，通過鉆孔、探槽、取樣等地質勘探手段獲得描述礦體數量、質量和賦存形態的數據，采用三維地學建模技術建立三維礦床模型，實現對礦體的可視化，為后續開展技術經濟分析、采礦方案優化、生產組織等，提供數據可視化手段。

（2）可視化開采技術。通過對鉆孔、測量、設計等數據的動態維護，運用可視化技術對三維礦床、采礦生產等進行實時的可視化再現、模擬與分析。

（3）安全監測預警。通過微震監測系統、應力監測儀、火災預警系統、射頻發送跟蹤系統等對礦山井下生產過程中的生產安全進行預警預報。

4 數字化礦山建設的若干核心問題淺析

礦山是一種特殊行業，其產業鏈前端是礦產勘查，后端是冶煉。數字礦山建設應以礦山開采最優化為目標，整體設計、分步實施、循序漸進；要以礦山地質數據庫建設為核心，并且與MIS、DDS（決策支持系統）、ERP（財務計劃系統）和0AS建設密切結合起來，抓住幾個關鍵技術和數據標準體系，實行多系統結合與集成。

4.1 核心是地質點源數據庫建設

礦產是礦山的基本資源，而與之相關的是勘查、開采等管理信息資源。礦山的一切都是圍繞著礦產資源的勘查、開采和銷售進行的，礦產資源資料必須進行長期保存和充分共享，其也是礦山數據庫的建設核心。其他的各種輔助功能，包括三維可視化、專家決策等功能的配置和應用，都必須圍繞地質資源數據庫進行。

4.2 關鍵是采用主體數據庫環境

國際礦山資源開發數據庫有應用數據庫和主體數據庫兩類。應用數據庫以功能處理為核心，以功能軟件為基礎。其設計依據是某個單一應用主體，缺乏統一的數據模型，數據庫雜而分散，也缺乏標準代碼、數據格式和軟件接口，容易形成“信息孤島”。數字礦山建設應采用主體數據庫，實行統一準化，以礦產資源為核心的數據庫，并通過網絡連接成為完善的礦山信息檢索系統。

4.3 采用多任務結合與集成技術

數字礦山要管理多維、海量數據信息，并伴隨礦山的建設而逐漸積累，具備統一、快速和高效的特點。因此，在數字礦山的數據庫建設過程中，需要統籌考慮各類子數據庫系統的集成，要統籌建設數據分析和資源預測、評價的數據庫，也要建設現場數據采集系統，并且實現地質結構三維可視化、開采過程三維可視化設計和動態調整。因此，需要實行多任務結合與集成[3]。

5 數字化礦山建設的難點與對策

由于礦產資源深埋地下，其礦脈走向及賦存形式復雜，現有的勘探技術很難精確地表達其內部組成。另外，礦山開采是一個復雜、多變的系統工程，其地質數據一直處于動態變化之中。隨著開采的進行，其基礎地質資料信息不斷發生變化，同時其地質資料也在不斷更新。

數字礦山建設是一項復雜的、系統的工程。受技術條件、人員素質、資金等因素的限制和影響。因此本文就礦業企業實施數字化建設提出以下建議：

（1）統籌規劃分步實施。礦山企業實施數字化建設是一項龐大的系統工程。需要仔細研究和制定總體的發展規劃，分期分步實施相關項目，減少重復投資，并從根本上實現系統之間的信息交換與共享。

（2）堅持經濟效益和安全生產原則。礦山企業的數字化管理是提高企業綜合實力的重要組成部分。其目的是為了提高企業的管理水平和效率，保證安全生產，取得較好的經濟效益。項目建設需要以經濟效益、安全生產和可持續發展為出發點，各類資源的數字化建設須體現其應有的價值。

（3）堅持數字化建設與管理改革相結合。數字礦山建設不是簡單購買一系列數字化系統去代替手工勞動，也不是將傳統的管理方式照搬到數字系統中，而是需要與企業管理改革相結合。借助數字技術，引進現代企業數字化管理理念，對傳統、低效的管理流程等進行全面深刻的變革。使兩者相互促進，相互支持。

（4）統一各類資源編碼。礦山企業在數字化建設規劃中，需要對各類資源制定統一的編碼規則和數據接口，有機地集成各系統，避免數據的重復采集和“信息孤島”而造成投資浪費和管理無序。這些是目前大多數信息化項目不能很好共享的主要障礙之一。

6 結論

（1）本文從數據采集與管理系統、數字化礦業公司、礦業地理信息系統、數字化運營監控系統、管理信息系統、輔助分離系統六個方面介紹了數字礦山系統的主要內容。礦山的信息數字化、開采智能化和裝備自動化可以實現礦山安全、高效生產管理和可持續發展。

（2）以礦山地質、礦床建?？梢暬夹g，智能采礦技術，礦床開采可視化技術，礦山安全監測預警系統等4個方面，探討了數字礦山實施的關鍵技術。

（3）從核心是地質點源數據庫建設、關鍵是采用主題數據庫環境、采用多任務結合與集成技術等若干方面討論了數字化礦山建設的核心問題[4-7]。

（4）礦山數字化建設是一項復雜、系統而艱巨的工作，受技術條件、人員素質、資金以及其他因素的制約。應遵從總體規劃，分步實施；堅持以企業經濟效益、安全生產為原則；管理體系建設與管理體制改革相結合；統一各類資源編碼等原則逐步實施數字化建設。