数字矿山的国内外动态_PPT幻灯片

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数字矿山及其战略意义
1 国际动态
1997年7月,澳大利亚联邦科工组织(CSIRO)制定了一项关于煤炭勘探与开 采的三年研究计划,投入3100万澳元,围绕资源评估、采矿工艺革新、矿井瓦 斯控制与利用、自动化、安全和材料精细控制等六个方面、按18个专门项目进 行研究。其中地质评估与急救响应是最具特色的两项。1)地质评估:开发了 一个基于3D块体模型的软件来评估矿井或采区的地层环境(沉积环境);并且 通过一个交互式3D(和4D)软件包来对多种异质数据(微震监测数据、中子 伽玛采样数据等)进行3D可视化;以及通过有限元/有限差分(FE/FD)模型 来逼真地模拟开采后的岩体变形。2)急救响应:开发了一个人身安全定位与 监测系统,该系统由控制装置、监测设备、网络灯标和矿工异频雷达收发机组 成,具有无线通讯能力,即使在发生瓦斯爆炸等井下灾害之后仍能报告井下矿 工的位置和安全状况;并开发了一个名叫Numbat的遥控无人驾驶急救车,用 于爆炸之后对伤员进行紧急抢救。
数字矿山及其战略意义
2 中国矿山面临的挑战
但近5年来,中国矿业与矿业城市遇到了空前的生存与发展困境,如矿竭城衰、 减产限产、低位运行、大量失业等。原因主要是:1)矿业投入不足,后备储 量缺乏,技术装备普遍落后于国外15~20年;2)矿产资源利用水平不高,全 国矿产资源总回收率为30~50%,比发达国家低10~20%;3)矿业开发过程 中生态环境问题日趋突出,采选所造成的环境污染严重,来自环境的压力与日 俱增。此外,来自国际市场的高产、高效、高质量、低成本的矿产品的竞争, 以及来自非法掠夺式开采和国内市场的非正当竞争,也是一个不可忽视的重要 方面。国家“十五信息化发展规划”中明确指出要利用信息技术改造和提升传 统产业,中国矿山作为一类典型的传统采矿业,已经或正在面临信息技术的挑 战和洗礼。
数字矿山及其战略意义
3 数字矿山的基本特征
基于DM的定义,分析认为,DM应具有以下六大特征:以高速企业网 为“路网”、以采矿CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)、仿真(CS)、 科学计算(SC)与可视化(VS)为“车辆”、以矿业数据和矿业应用 模型为“货物”、以真三维地学模拟(3DGM)和数据挖掘为“包装”、以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障” 和以矿山GIS(MGIS) 为“调度”。DM的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率, 以至无人采矿和遥控采矿。
数字矿山及其战略意义
数字矿山原型:遥控采矿
目前,Inco公司在Stobie矿和Greighton矿分别有6台和8台遥控采矿 设备投入运行。1999年6月,Inco公司在地面的一幢大楼内设立了一 个中央控制站,对该公司所属的多个矿山、多个矿体的开采活动进行集 中自动控制。由此,地下矿山的采、掘、运均实现了无人作业,即无人 采矿(hands-off mining),仅当设备出现故障时,维修人员才会到 达采掘现场。
数字矿山及其战略意义
1) 以高速企业网为“路网”
DM的建设与矿山业务运行是以高速企业网为基础,逐渐建 立宽带、高速和双向的通讯网络,确保海量矿山数据在企 业内部、省内与省际矿业网络[1]快速传递。同时,还必须 与NII(National Information Infrastructure)与DC建 设相协调,以利于矿山产品、经营等社会化信息在 Internet上的快速传递,便于矿山信息的公众共享和产品 市场的实时运作。因此,高速企业网技术是关键之一。
数字矿山及其战略意义
2 中国矿山面临的挑战
建国以来,中国矿业经过半个世纪的快速发展,已建成国有矿山近万座, 集体矿山和其他非国有矿山20多万座,年开采矿石量超过50亿t,从业 人员2100万,带动了300座以采矿和矿产品加工为支柱产业的矿业城 市的兴起(其中煤炭城市54座)。乡及乡以上的矿产采选业产值占 GDP的6.27%(1997年);全国固体矿产产值占世界产值的 16.5%(1996年),居世界第二位,能源矿产产值占世界的9.1% (1996年),居世界第三位。中国已由一个矿业弱国跃入世界矿业大 国的行列
数字矿山及其战略意义
1 国际动态
随着实时矿山测量、GPS实时导航与RS、GIS管理与辅助决策和 3DGM的应用,国际上一些大型露天矿山(包括我国的平朔、霍林河矿 区)已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划,并与采场设备相联系, 形成动态管理与遥控指挥系统。此外,专家系统、神经网络、模糊逻辑、 自适应模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPS技术、并行计算技术、 射频识别技术以及面向岩石力学问题的全局优化方法、遥感技术等已在 智能矿山地质勘探调查与测量、智能矿山设计、智能矿山开采、计划与 控制、矿山灾害遥感预报等研究领域得到应用
数字矿山及其战略意义
1 国际动态
加拿大已制订出一项拟在2050年实现的远景规划:即将加拿大北部边 远地区的一个矿山实现为无人矿井,从萨得伯里通过卫星操纵矿山的所 有设备实现机械自动破碎和自动切割采矿;芬兰采矿工业也于1992年 宣布了自己的智能采矿技术方案,涉及采矿实时过程控制、资源实时管 理、矿山信息网建设、新机械应用和自动控制等28个专题;瑞典也制 定了向矿山自动化进军的“Grountecknik 2000”战略计划。中国矿业 大学等单位也相继开展了采矿机器人(MR)、矿山地理信息系统 (MGIS)、三维地学模拟(3DGM)、矿山虚拟现实(MVR)、矿山 GPS定位等方面的技术开发与应用研究。
数字矿山及其战略意义
2 中国矿山面临的挑战
近年,中国矿山行业的信息化建设虽然有了较大发展,但总体状况仍然 很不乐观。中国矿山在矿山勘察、规划、设计、生产、管理、全过程监 控等信息化“软”领域,与发达采矿国家的差距越来越大。中国矿山既 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, 更没有形成系统性能稳定、信息资源充足的矿山信息基础设施(Mine Infrastructure)。分析认为:我国矿山企业信息化建设的“无路无 车”、“有路无车”或“车货不一”情况[7]的出现,是因为中国矿山 的决策者、管理者和工程技术人员,在矿山信息化建设方面存在因循守 旧、短期效益、重硬轻软和事不关己4种情结[8]。这4种不良情结影响 甚至限制了矿山信息化建设的健康发展。
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