数字化矿山建设整体架构思路

中国矿业第21卷国内金属矿山企业一直处于劳动密集型的机械化初级水平，管理方面比较粗放，技术和装备水平落后，决策、设计、生产等许多环节都是依赖于经验，科学性程度不高，如安徽铜都铜业、金川集团、江西铜业、山东黄金、招金等仅在计算机辅助设计、信息管理系统、人力资源管理、财务管理、安全监控、选矿自动化控制等部分环节实现信息化。

随着经营管理、生产安全、市场竞争等因素的影响，企业信息化的热情与信心越来越高，但需整体统筹规划，通过搭建数字矿山公共平台，集成各生产应用与管理系统，全面建设数字矿山，以提升非煤矿业安全管理水平，提高市场竞争能力和可持续发展能力。

目前，尽管金属矿山信息化建设有一定基础，但矿山既没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发和综合利用，更没有建设成系统性能稳定、信息资源充足的矿山信息基础设施即数字矿山，主要表现在：1）矿山企业对数字矿山缺乏科学的认识和有效的方法。

矿山普遍混淆信息化建设与数字矿山建设概念。

数字矿山是信息自动化、三维自动化模拟、现场作业自动化有机的结合体。

目前国内对数字矿山的定义的范围还是比较模糊或不全，数字矿山不同研究领域的人定义的数字矿山内容不一，从而也赞成不少矿山企业认为上了部分自动化项目或监控项目、实现了财务管理电算化、地测采专业的计算机绘图和办公自动化等就是实现了“数字矿山”。

数字矿山管理内容应该是包括模型、图像、声音、图表、机械及电力自动控制等信息的全方位一体化的浅谈数字化矿山建设整体架构思路白复锌，王善功，姜顺鹏，牟恩富，唐显令（山东黄金矿业（鑫汇）有限公司，山东平度266715）摘要：我国是世界矿产大国，但矿产资源是不可再生的宝贵财富，由于采矿工业涉及到国家的资源利用、环境保护、人身安全和可持续发展战略，所以“数字矿山”技术多年来一直是世界采矿大国包括美国、加拿大、澳大利亚、南非和我国科技研发的重要领域之一。

本文从我国数字化矿山的现状出发，探讨了数字化矿山的功能体系，对建设数字化矿山的关键技术进行系统地分析。

关键词：数字化矿山建设；关键技术；功能体系；整体架构中图分类号：F407.1文献标志码：A文章编号：1004-4051（2012）zk-0048-04Discussion on the construction of digital mine integrated architecture designBAI Fu-xin WANG Shan-gong JIANG Shun-peng MOU En-fu TANG Xian-ling（Gold mining in Shandong (Xin hui)Company Limited ，Pingdu 266715，China ）Abstract:China is a big country of world mineral products,but the mineral resources are non -renewable precious wealth,because mining industry relates to the national resource use,environmental protection,security of the person and can develop the strategy continuously,so the “digital mine ”technology over the years has been the world mining powers including the United States,Canada,Australia,South Africa and China one of the important fields of science and technology research and development.This text is from the our country digital mine current situation sets out,discussed the function of digital mine system,construction of digital mining key technology are systematically analyzed.Key words :construction of digital mine ；key technology ；function system ；overall architecture收稿日期：2012-06-25作者简介：白复锌（1960-），男，吉林通化人，采矿工程专业毕业，硕士，山东黄金矿业（鑫汇）有限公司总经理，长期从事矿山生产技术和管理工作。

第21卷增刊2012年8月中国矿业CHINAMINING MAGAZINE Vol.21,zkAugust 2012第21卷白复锌，等：浅谈数字化矿山建设整体架构思路集成管理。

对于一项综合的、长期的、覆盖面广的数字矿山建设工程，清晰的思路和循序渐进的有效方法是成功的关键因素。

由于矿业行业普遍缺少数字矿山建设的经验积累，而且黄金矿山行业的个性化特点比较突出，借鉴的成功经验又少，所以要建设“数字矿山”，必须做到“总体规划、分步实施、步步为营、持续见效”。

2）行业化产品与服务不足。

矿山企业的业务具有鲜明的行业特点，数字矿山建设覆盖的专项系统数量多、种类多、行业适应性要求高，生产系统其生产运营模式不同于其它制造业，因此非常需要行业化、专业化的产品和服务，目前市场能提供的数字矿山建设的行业产品及技术服务严重不足。

3）部分企业重硬件轻软件，对硬件购置和网络建设投资大，但不愿意进行软件投资。

4）系统孤立，存在信息孤岛。

由于缺乏统一规划和数字矿山平台，矿山建设的信息系统、辅助设计系统、监控系统、安全分析管理系统等独立运行，信息不能共享，没有实现基于数字矿山公共平台的“数据采集-模型建立-智能决策-控制生产”的数字化闭环系统。

1数字矿山建设的目标数字矿山的建设是一个庞大的系统工程，其长期目标是：实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化及自动化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。

结合当今世界科技的发展水平及我国矿山现阶段的技术装备与管理水平，我国数字矿山的建设还要经历一个漫长的过程。

因此，总体规划分步实施是我国数字矿山建设的必经之路，就目前而言，我国数字矿山建设的具体目标是：1）采用成熟的计算机软件系统，实现从矿山资源、开采方案优化、设计、生产计划与开采环境的数字化、模型化与可视化。

2）建立以光纤、泄漏电缆或无线通讯为主体的多媒体通讯网络，形成语音、视频与数据同网传输的网络体系，实现矿山数据的分布式共享。

3）采用先进传感器网络技术，实现矿山生产过程、设备、安全与开采环境监控等数据的自动采集、智能分析与可视化处理。

4）采用工业以太网、PLC智能控制及视频监视系统，实现对矿井提升、运输、通风、排水、选矿、氰化、冶炼等系统及设备的智能化集中监控及自动控制。

5）采用先进的生产调度系统，实现矿山生产人员与移动设备的定位、跟踪及生产过程智能化调度与控制，全面提升矿山的生产管理与决策的科学性。

6）采用先进的ERP理念，实现矿山生产经营管理信息化、科学化，决策实时化。

7）采用数字矿山一体化平台，通过综合图表、声音、图像、模型等信息，为矿山生产经营提供形象生动决策依据。

2数字矿山建设的基本内容数字矿山构成示意图见图1。

数字矿山建设主要包括以下几方面。

1）企业协同办公系统（OA）。

2）矿山三维辅助系统（GIS）。

3）企业资源管理计划（ERP）。

4）生产执行管理系统（MES）。

5）井下地表通讯系统。

6）过程控制管理系统（PCS）:①视频监控；②人机定位；③尾矿库监测；④提升运输控制；⑤通风排水控制；⑥选矿冶炼自动控制。

图1数字矿山构成图2.1协同办公管理(OA)协同办公是定位于企业及政府单位信息化建设的核心软件平台，通过协同软件建立“工作流、信息流、物流、资金流”四流合一的信息化应用框架。

加强知识文档、系统数据、公共信息、个人消息等方面的沟通能力。

其核心价值体现在以下功能模块：①系统管理；②首页管理；③邮件管理；④表单管理；⑤公文管理；⑥档案管理；⑦会议管理；⑧资源管理；⑨信息集成管理；⑩工作交流管理。

2.2数字矿山三维辅助决策(GIS)49中国矿业第21卷作为数字矿山建设的核心基础平台，通过三维建模和仿真虚拟技术，重现采掘生产环境，集成管理矿山采掘生产辅助决策系统、生产计划调度系统、安全生产调度指挥系统和生产经营管理决策系统等，实时进行矿山安全生产与经营管理的可视化调度、监控与分析决策，为矿山安全生产管理、计划调度以及应急救援指挥提供技术支撑。

2.3企业资源计划(ERP)矿山ERP主要是针对矿山企业以计划为龙头的粗放型管理特点来确定其功能和流程的，由此确定十三个功能模块：①系统管理；②储量管理；③计划管理；④生产管理；⑤安全管理；⑥设备能源；⑦运输管理；⑧采购管理；⑨仓库管理；⑩选冶管理；人力薪资管理；销售管理；财务管理。

2.4生产执行系统(MES)MES(Manufacturing Execution System)是面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。

MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。

MES关键是使“计划”与“生产”密切配合，企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，作出准确的判断和快速的应对措施，保证生产计划得到合理而快速修正。

为企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行，控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具。

2.5井下地表通讯管理系统以光缆、泄露电缆为基本的信息传输媒介，采用TCP/IP协议，构建井下局域网络，并实现与井上矿山内部网和Internet的连接。

井下部分为实现不同目标，分解为语音通讯模块，满足监测和设备、交通监控目的需要的数据传输模块;井下移动人员与设备的定位、跟踪和调度模块;视频监视模块等。

采用这样的模块化结构，可以根据自己的需要和针对不同的目标，在不同阶段，分期、分步实施。

2.6过程控制系统(PCS)过程控制（PCS）主要指的是底层自动控制，如视频监控、运作控制。

矿山过程控制主要有视频监控、人机定位、通风排水控制、提升运输控制、尾矿库监测、选冶自动控制等方面的管理。

2.6.1视频监控系统视频监控系统设计思路及原则包括：1）基于全数字视频技术组网。

2)基于IP组网：网络视频服务器都以IP地址进行标识，监控系统可直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制。