臨礦集團田莊煤礦：淺談數字化礦山建設

　　淺談數字化礦山建設

　　長期以來煤炭工業是我國國民經濟的龍頭產業，但與發達國家相比，我國的煤炭產業還存在以下幾方麵的不足：一是煤礦設施落後，裝備技術化水平低，許多地方還是要靠人力，先進技術支持力度不夠;二是安全02manbetx.com 多，每百萬噸的死亡率是2.04，發達國家為0.5左右，而僅次於我國的第二大產煤國美國每百萬噸的死亡率為0.033。究其根本原因，是對礦井作業過程和環境狀況缺乏一套係統、科學的動態監測03manbetx 以及實時有效的監控技術。信息化時代的到來，為煤炭行業這一傳統工業的改革指明了方向。

　　數字礦山是建立在數字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎上的，由計算機網絡管理的管控一體化係統，它綜合考慮生產、經營、管理、環境、資源、安全和效益等各種因素，使企業實現整體協調優化，在保障企業可持續發展的前提下，達到提高其整體效益、市場競爭力和適應能力的目的。數字礦山的最終目標是實現礦山的綜合自動化。

　　目前煤礦井下各種監控係統繁多且相互獨立，信息不能互通難成體係，整體可靠性差，現有的礦級網絡大多僅支持辦公自動化，實時性、可靠性和抗惡劣環境的能力還不能滿足煤礦安全、生產、調度係統的需要。信息不能綜合利用，難以從係統工程的整體角度來對礦山進行統一的自動化調度管理。這就需要開發數字化礦山，全麵運用電子技術，形成高效的自動化安全生產技術，提升企業生產裝備的綜合自動化水平，使生產流程和安全控製程序化、集成化、網絡化、智能化，提高安全監控係統的可用性，確保生產安全和高產效。

　　數字礦山自下而上可分為以下七個主層次：

　　(1) 基礎數據層。即數據獲取與存儲層。數據獲取包括利用各種技術手段獲取各種形式的數據及其預處理;數據存儲包括各類數據庫、數據文件、圖形文件庫等。該層為後續各層提供部分或全部輸入數據。

　　(2) 模型層。即表述層。如空間和礦物屬性的三維和二維塊狀模型、礦區地質模型、采場模型、地理信息係統模型、虛擬現實動化模型等。該層不僅將數據加工為直觀、形象的表述形式，而且為優化、模擬與設計提供輸入。

　　(3) 模擬與優化層。如工藝流程模擬、參數優化、設計與計劃方案優化等。

　　(4)設計層。即計算機輔助設計層。該層為把優化解轉化為可執行方案或直接進行方案設計提供手段。

　　(5) 執行與控製層。如自動調度、流程參數自動監測與控製、遠程操作等。該層是生產方案的執行者。

　　(6)管理層。包括MIS與辦公自動化。

　　(7) 決策支持層。依據各種信息和以上各層提供的數據加工成果，進行相關03manbetx 與預測，為決策者提供各個層次的決策支持。

　　按功能劃分，數字礦山包括六大類係統：數據獲取與管理係統、數字開采係統、礦區地理信息係統、選礦數字監控係統、管理係統、決策支持係統。其中數字開采係統是核心係統，也是效率和效益的主要創造者。

　　以漳村煤礦為例，該係統以數據倉庫(DataWarehouse)技術為基礎，以聯機03manbetx 處理(OLAP)和數據采掘(DataMining)工具為手段，並通過計算機技術及建立的關係與實時數據庫，構建了三維虛擬數字化礦井信息管理平台。該平台以礦井安全生產綜合管理三維可視化信息係統為主體，主要圍繞礦井的生產過程(采、掘工作麵的推進)引起生產環境(地質條件、生產係統)變化的特點，針對靜態平麵圖形和數據圖表難以反映礦井地質條件、生產條件、工作場所在時間、空間上變化而造成生產動態信息反饋嚴重滯後的問題，采用了先進的三維可視化技術，開發和集成了三維動畫、多媒體、數據庫及數據實時動態顯示等係統功能，將礦井複雜的井巷工程、生產與安全係統、地質地測等綜合動態信息通過三維立體圖逼真地表現出來，使礦井各級生產部門、監察部門能直觀、快速、全麵地了解礦井生產狀況和相關信息，為礦井生產管理、生產調度、安全監察部門的監督檢查提供決策依據。礦井安全生產綜合管理三維可視化信息係統是漳村礦綜合自動化建設的一大亮點，該係統的投入，使漳村礦進入“數字化礦井”邁出了關鍵一步。

　　漳村煤礦數字化礦山建設針對安全高效現代化礦井建設的需求，研究了綜合自動化數字礦山建設的結構體係及其支撐關鍵技術，包括煤礦企業PCS過程數據檢測技術、煤礦企業PCS生產過程建模技術、基於MES技術及原理的煤礦安全生產調度管理係統、基於可靠性的設備維護及連續生產保證係統技術、煤礦企業ERP/MIS管理技術、綜合自動化低成本集成技術以及礦井安全生產三維可視化平台建設相關技術等。以此為基礎，設計了煤礦綜合自動化PCS , MES及ERP/MIS一體化解決方案，實現了煤礦的生產過程監控及實時管理自動化目標。

　　漳村礦數字化礦山建設的創新特色主要具有：①通過自主開發和集成創新，係統地建立了實用的煤礦企業綜合自動化與信息管理數字化礦山體係結構;②在煤礦企業MES中引人RCM係統，結合PCS的故障診斷與異常檢測，開發出漳村煤礦連續生產保證子係統;③將三維虛擬技術與煤礦安全生產調度管理係統(MES )結合，實現了自動化係統與礦井安全生產三維可視化信息平台集成;④在煤礦綜合自動化工業控製網絡設計及應用中，引入ProfiNet網絡，實現了“數據、視頻、語音”三網合一;⑤在國產采煤機開發應用了自動調整滾筒高度記憶割煤智能化技術，實現了綜采工作麵采煤機仿形割煤智能控製。

　　數字礦山建設涵蓋內容很多，而且在國內剛剛起步，發展前景廣闊，對國家和企業都是十分重要的，數字礦山於2008年末被列為國家“863計劃”。數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據實現數字化存儲、傳輸、表述和深加工，應用於各個生產環節與管理和決策之中，以達到生產方案優化、管理高效和決策科學化的目的。

　　數字礦山是國家戰略資源安全保障體係的重要組成部分，是評價礦山資源生態環境的重要數據基礎。數字礦山建設是資源可持續發展的重要基石，是化解高危行業風險的根本途徑。綠色礦山是發展的趨勢目標。