数字矿山的应用与发展现状

陈拓其

（榆林职业技术学院，陕西 榆林 719000）

自1998年，美国副总统戈尔首次提出“数字地球”的概念后，在1999年召开的首届国际数字地球大会上提出了“数字矿山”的概念。随着科技的进步、矿产资源消费的急剧增长和勘探开采难度的日益增大，利用“数字矿山”促使矿业行业逐步走向智能化与自动化是矿业发展的目标和方向。

1 矿山数字化系统构架

数字矿山建设的目的，是以信息的无缝链接来融合矿山生产过程中的各个生产单元，无论是组成、结构和技术要求等各个方面，数字矿山都是一个非常庞大的信息系统。它采用计算机网络技术、数据库技术、计算机图形学、组件技术及GIS技术等，建设矿山统一的空间数据采集、存储、输出、查询与分析平台，构建服务于生产技术人员的地测、通风、安全、生产技术、调度、机电、运输、设备及办公自动化等专业应用系统平台。

（1）数字矿山的基本结构。数字矿山以3S技术为基础，通过有线和无线网络接入测绘系统、地质勘探单元，融合遥感航拍等数据，建立丰富详尽的基础地理信息系统数据库，并对这些基础信息通过三维地学建模系统进行处理和可视化表达，进一步分析、提取相关背景知识，为采矿设计与决策支持系统提供依据。通过决策与支持系统的进一步知识升华，将直接能够提供给采矿指挥系统参考信息，来生成生产的指导计划。

（2）数字矿山的系统结构层次。从数字矿山的技术与结构进行分析，可以将复杂的数字矿山系统分为了7个层次，每个层包含了对应的应用功能，各个层次和功能之间相对独立又能保持良好的相关性，很好地处理了内聚与耦合的辩证要求。

（3）数字矿山的系统组成。按照功能划分，数字矿山包括六大类系统，即数据获取与管理系统、数字开采系统、矿区地理信息系统、选矿数字监控系统、管理系统、决策支持系统，每个系统分别定义了具体的功能要求。其中，数字开采系统是核心系统，也是效率和效益的主要创造者。数字开采系统完成与开采各工序直接相关的所有工作，它有矿床模型系统、地质模型系统、优化与模拟系统、辅助设计系统、调度系统等分系统组成。国际上有名的矿山专业软件公司，都把开发重点放在数字开采系统上。

2 矿山数字化现状及存在的问题

（1）我国矿山数字化现状。长期以来，我国的矿山一直处于劳动密集型的机械化初级水平，管理粗放，技术和装备水平落后，决策、设计、生产等许多环节中都是依赖于经验，科学性程度不高。主要表现为：矿山地质、测量、采矿技术工作手段落后，设计编制人为因素较大，施工、生产过程自动化控制程度低，作业安全保障程度低，生产可视化程度低、通信手段落后，生产设备落后、工人缺乏安全生产与合理操作培训，管理理念陈旧，系统不健全，信息传递速度慢等。这些问题，主要是由于矿山的管理水平较低，管理创新能力不足，经营观念陈旧、管理基础薄弱、管理手段和方式落后，导致先进技术、系统和手段上的引进、建设力度不够。由此造成了生产科学性不高、安全程度低、开采合理性不够、生产效率低、上传下达滞后、缺乏有效的安全预警手段和机制等问题。为保障矿山生产的安全、合理、高效，加强矿山的数字化建设就显得尤为重要。

（2）矿山数字化存在的问题。在我国，数字矿山的研究已掀起一股热潮，随着现代信息技术的发展，我国数字矿山也已经开始从理论分析阶段逐步走向实际应用。数字矿山技术复杂，系统庞大，是一个涉及领域很广的新兴学科，数字矿山的建设也是一个庞大的系统工程。虽然我国数字矿山技术研究取得了一定的成绩，但是矿山数字化总体水平还很低，在矿山数字化进程上还是存在着不少问题，与国际先进水平有很大差距。

3 结语

数字矿山的建设是一项长期、复杂而具有挑战性的工作，数字矿山的建设是以计算机及其网络为手段，涵盖地质、测量、采矿、选矿、管理等领域，以现代空间理论、数字建模、三维可视化及计算机网络等高新科技为基础，把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表达和深加工，满足矿山综合数据处理，应用于各个生产环节、管理及决策中，实现矿山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、信息传输网络化、生产管理与决策科学化的目标。

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