新形势下矿山企业数字化建设策略浅谈

韩晓光

（中国有色矿业集团有限公司，北京 100089）

新形势下，数字化是矿业企业经济社会增长的引擎，是矿业企业创新发展的动力。矿山企业数字化管理以矿业企业发展战略为指导，针对矿产资源、产业链、人力、技术、市场等，以数字化技术为基础，以数字软件应用为核心，建立矿山企业的数字化信息管理系统。数字化管理的技术手段可充分实现企业数字信息的服务与共享，能够进一步理顺供应链、资金流和信息流，对支持企业持续、稳定地发展有着重要的意义。

1 数字化矿山概述

数字矿山是GIS的综合应用。通过数字化、虚拟化的土地资源开发利用、信息采集、动态监测与管理，实现专家系统远程决策支持与矿山开采的可视化[1]。

矿山GIS系统的主要特点如下：

（1）数据可视化。GIS可以输入、编辑、显示、查询、分析和打印空间数据。它还可以利用三维动态仿真技术构建逼真的仿真空间，构建不同矿脉之间复杂的时空关系。

（2）数据共享。GIS可以将各信息数据进行集成和统一管理，实现数据集成、数据共享、数据检索，避免数据“信息孤岛”的产生。

2 数字化矿山的系统构成

（1）数据收集和管理系统。利用各种技术手段（如GPS、常规测量、采样化验等）获取各种形式的数据信息，并进行必要的图形处理（数字化或矢量化、坐标处理等）创建数据库，并进行存储和管理。

（2）数字采矿系统。①矿山模型。重点是矿床模型、品位模型及开采模型，它们是矿岩圈定、品位计算、开采设计和计划编排的基础。主要数据来源是钻孔、探险槽和炮孔取样。②优化模拟和辅助设计。应用优化算法和数字模拟，对重要采掘参数和方案进行优化和评价，实现采剥（掘）计划的优化、采矿方法参数优化、设备更新管理优化等。并通过人机交互，将系统优化方案变成可执行方案。③调度指挥。基于计算机、GPS、无线通讯技术等实现开采、运输的自动优化调度，提高采装、运输系统的效率，降低采运成本。④作业监控。主要包括重要设备运行参数的监测、故障预警，对采矿损失率、贫化率、精矿品位等参数进行监测与控制优化，控制生产成本。⑤信息管理。主要包括财务管理、人事管理、设备管理、备品备件及耗材管理、能源管理、综合管理和办公自动化系统等。⑥决策支持。主要是对各种内部信息和外部信息，进行分析和预测，为决策者提供信息支持，提高决策的科学性[2]。

3 数字化矿山实施的关键技术

数字采矿的关键技术必须结合矿山开采这一核心问题来进行，实现采矿的数字化和可视化。

（1）可视化建模技术。以地质、测量技术为基础，通过钻孔、探槽、取样等地质勘探手段获得描述矿体数量、质量和赋存形态的数据，采用三维地学建模技术建立三维矿床模型，实现对矿体的可视化，为后续开展技术经济分析、采矿方案优化、生产组织等，提供数据可视化手段。

（2）可视化开采技术。通过对钻孔、测量、设计等数据的动态维护，运用可视化技术对三维矿床、采矿生产等进行实时的可视化再现、模拟与分析。

（3）安全监测预警。通过微震监测系统、应力监测仪、火灾预警系统、射频发送跟踪系统等对矿山井下生产过程中的生产安全进行预警预报。

4 数字化矿山建设的若干核心问题浅析

矿山是一种特殊行业，其产业链前端是矿产勘查，后端是冶炼。数字矿山建设应以矿山开采最优化为目标，整体设计、分步实施、循序渐进；要以矿山地质数据库建设为核心，并且与MIS、DDS（决策支持系统）、ERP（财务计划系统）和0AS建设密切结合起来，抓住几个关键技术和数据标准体系，实行多系统结合与集成。

4.1 核心是地质点源数据库建设

矿产是矿山的基本资源，而与之相关的是勘查、开采等管理信息资源。矿山的一切都是围绕着矿产资源的勘查、开采和销售进行的，矿产资源资料必须进行长期保存和充分共享，其也是矿山数据库的建设核心。其他的各种辅助功能，包括三维可视化、专家决策等功能的配置和应用，都必须围绕地质资源数据库进行。

4.2 关键是采用主体数据库环境

国际矿山资源开发数据库有应用数据库和主体数据库两类。应用数据库以功能处理为核心，以功能软件为基础。其设计依据是某个单一应用主体，缺乏统一的数据模型，数据库杂而分散，也缺乏标准代码、数据格式和软件接口，容易形成“信息孤岛”。数字矿山建设应采用主体数据库，实行统一准化，以矿产资源为核心的数据库，并通过网络连接成为完善的矿山信息检索系统。

4.3 采用多任务结合与集成技术

数字矿山要管理多维、海量数据信息，并伴随矿山的建设而逐渐积累，具备统一、快速和高效的特点。因此，在数字矿山的数据库建设过程中，需要统筹考虑各类子数据库系统的集成，要统筹建设数据分析和资源预测、评价的数据库，也要建设现场数据采集系统，并且实现地质结构三维可视化、开采过程三维可视化设计和动态调整。因此，需要实行多任务结合与集成[3]。

5 数字化矿山建设的难点与对策

由于矿产资源深埋地下，其矿脉走向及赋存形式复杂，现有的勘探技术很难精确地表达其内部组成。另外，矿山开采是一个复杂、多变的系统工程，其地质数据一直处于动态变化之中。随着开采的进行，其基础地质资料信息不断发生变化，同时其地质资料也在不断更新。

数字矿山建设是一项复杂的、系统的工程。受技术条件、人员素质、资金等因素的限制和影响。因此本文就矿业企业实施数字化建设提出以下建议：

（1）统筹规划分步实施。矿山企业实施数字化建设是一项庞大的系统工程。需要仔细研究和制定总体的发展规划，分期分步实施相关项目，减少重复投资，并从根本上实现系统之间的信息交换与共享。

（2）坚持经济效益和安全生产原则。矿山企业的数字化管理是提高企业综合实力的重要组成部分。其目的是为了提高企业的管理水平和效率，保证安全生产，取得较好的经济效益。项目建设需要以经济效益、安全生产和可持续发展为出发点，各类资源的数字化建设须体现其应有的价值。

（3）坚持数字化建设与管理改革相结合。数字矿山建设不是简单购买一系列数字化系统去代替手工劳动，也不是将传统的管理方式照搬到数字系统中，而是需要与企业管理改革相结合。借助数字技术，引进现代企业数字化管理理念，对传统、低效的管理流程等进行全面深刻的变革。使两者相互促进，相互支持。

（4）统一各类资源编码。矿山企业在数字化建设规划中，需要对各类资源制定统一的编码规则和数据接口，有机地集成各系统，避免数据的重复采集和“信息孤岛”而造成投资浪费和管理无序。这些是目前大多数信息化项目不能很好共享的主要障碍之一。

6 结论

（1）本文从数据采集与管理系统、数字化矿业公司、矿业地理信息系统、数字化运营监控系统、管理信息系统、辅助分离系统六个方面介绍了数字矿山系统的主要内容。矿山的信息数字化、开采智能化和装备自动化可以实现矿山安全、高效生产管理和可持续发展。

（2）以矿山地质、矿床建模可视化技术，智能采矿技术，矿床开采可视化技术，矿山安全监测预警系统等4个方面，探讨了数字矿山实施的关键技术。

（3）从核心是地质点源数据库建设、关键是采用主题数据库环境、采用多任务结合与集成技术等若干方面讨论了数字化矿山建设的核心问题[4-7]。

（4）矿山数字化建设是一项复杂、系统而艰巨的工作，受技术条件、人员素质、资金以及其他因素的制约。应遵从总体规划，分步实施；坚持以企业经济效益、安全生产为原则；管理体系建设与管理体制改革相结合；统一各类资源编码等原则逐步实施数字化建设。