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    礦山數字化研究與礦山測量在其中的作用

       日期:2015-11-26     來源:論文網    瀏覽:30    評論:0    

      隨著數字地球的發展和國家對企業信息化的要求,利用信息化帶動礦山等傳統企業的發展,數字礦山(DigitalMine,DM)應運而生。數字礦山技術的全面綜合分析、動態監測預報、決策制定等強大功能,使得它的應用和發展得到了業界的足夠重視。而礦山測量作為最基礎的工作,在這種新的前提與背景下也須有新的發展。文章在討論數字礦山的概念、意義、特征、組成和結構層次的基礎上, 研究討論了礦山測量工作在數字礦山建設中的任務、技術支撐、主要研究內容和目標以及礦山測量的工程化。

      1、"數字礦山"的定義

      "數字礦山"是以礦山系統為原型,以地理坐標為參考系,以礦山測量技術、信息科學、人工智能和計算機科學為理論基礎,以計算機技術和通信技術為主要支撐,建立起的一系列不同層次的原型、系統、模型的集成。具有海量數據和多種數據的融合以及空間化、數字化、網絡化、智能化和可視化的技術系統。它是信息化、數字化的虛擬礦山,是用信息化與數字化的方法來研究和構建的礦山。通過它可以了解整個礦山系統所涉及的信息過程,特別是礦山系統多體之間信息的聯系和相互作用的規律。

      數字礦山是一個復雜的多學科技術交叉形成的綜合性數字化礦山生產管理系統,它涵蓋了礦山建設、安全生產、管理經營等內容。數字化礦山不是GIS概念的簡單延伸,而是一個包含多者特征的嶄新的概念。

      數字礦山及其戰略意義在于,它采用現代信息技術、數據庫技術、三維可視化技術、傳感器網絡技術和過程智能化控制技術等,在礦山企業生產活動的三維尺度范圍內,對礦山生產、經營與管理的各個環節與生產要素實現網絡化、數字化、模型化、可視化、集成化和科學化管理,根據實際的應用要求,建立礦山規劃設計、礦山安全生產管理、礦山應急救援指揮、礦山經營管理、礦山辦公自動化等應用系統。從而做出有利于生產要素組合優化的決策,達到企業資源合理配置,求得最大的經濟效益。特別是在礦山安全生產過程中的實時信息監測、收集、分析、預警、決策等方面發揮重大作用。

      2、"數字礦山"的特征及組成

      數字礦山的特征和基本組成基于DM的定義, DM的基本組成可大致為以下幾大部分:(1)以測量(包括數字攝影測量、GPS、大地測量及井下常規測量)、地球物理探測、遙感技術為綜合手段來建立精確、全面的礦山綜合信息數據采集與更新系統;(2)3D地學建模即對測量、鉆孔、物探、傳感等數據集于一體進行真3D地學模擬和動態數據維護,對地層環境、礦山實體、采礦活動、采礦影響等進行真實的、實時的3D可視化再現、模擬與分析。(3)建立一個寬帶、高速和雙向的通訊網絡平臺,確保數據在礦山企業內外的高速傳輸,以利于礦山產品、經營等社會化信息在網上的快速傳遞、實時運作;(4)調度系統指MGIS,負責提供拓撲建立與維護、空間查詢與分析、制圖與輸出等GIS基本功能,并進行數據訪問控制、開放接口和生產調度與指揮管理等;(5)功能系統負責提供各類專業問題模擬與分析功能;(6)核心系統負責統一管理數據和模型,進行決策分析與支持等;(7)用戶二次開發平臺。根據用戶的切實需要而提供的,可進行二次開發的平臺,以更好的滿足用戶需要,實現用戶所需功能。

      可以看出,數字礦山的核心是數據。在此基礎上再建立相關模型倉庫,管理各類為礦業工程、生產、安全、經營、管理、決策等服務的各類專業應用模型,如開采沉陷計算、開采沉陷預計、頂板垮落計算、圍巖運動模型、儲量計算、通風網絡解算、瓦斯聚集模型、涌水計算等。因此,在數字礦山建設中,礦山測量的重要工作和作用就是建立和健全地理空間基礎信息系統及地理空間應用系統。做好基礎數據的采集、組織、管理和利用將會給其他設備和生產信息的加載與集成提供統一的地理空間位置平臺。

      3、數字礦山的現狀與未來

      近年來,我國礦山行業的信息化建設雖然有了較大發展,但總體狀況仍然很不容樂觀。發達國家早在80年代就開始進行數字礦山建設,并在近30年取得了優異的成果,而我國在此領域,與發達國家的差距越來越大,資源的統籌開發與綜合利用不足,更沒有形成信息資源充足、系統性能穩定的礦山信息基礎設施。這方面主要存在以下幾個問題:礦山信息化總體水平較低;大部分企業只注重硬件投資,忽視了軟件的開發、管理與應用;對現代信息化認識不足;信息資源管理不夠完善。

      4、礦山測量的任務

      礦山測量因具有一定的的特殊性和多學科交叉性,它的發展和進步與三個方面密切相關:一是采礦技術和礦業工程的發展及要求;二是測繪科學技術與儀器設備的發展;三是其它學科的發展與影響。礦山測量工作者擔負著礦山地面和地下三維空間的測量、定位與制圖,礦體幾何,儲量管理及開采監督,開采沉陷觀測及開采損害防護等任務。近十多年來,資源、環境、災害和人口問題成為人類社會發展的四個重大問題。礦山測量工作者在礦區和工礦城市環境的動態綜合監測,環境評價,及礦區環境信息管理,礦區開采信息管理系統,開采沉陷區綜合治理等方面做了大量的工作,起到了重要作用。目前,以3S為主導的空間信息技術將逐漸應用于礦山測量及礦山建設與生產中,對現代化采礦工業起到優質高效服務和輔助決策的作用。

      5、主要研究內容與目標

      在數字礦山建設中,就礦山測量而言,除常規的礦井建設、生產中的測量任務之外,應特別重視以下的研究:自動化礦山信息采集系統;礦山開采環境動態信息系統;礦山開采環境實時監測與治理系統;礦山開采環境信息系統的誤差分析系統,以確定系統精度和可靠性的估算模型;分析屬性數據精度和空間信息精度相互影響的規律;建立礦山開采環境系統的精度和可靠性評價系統。

      礦山測量的工程化隨著礦山生產的發展和科學技術的進步,礦山測量向工程型轉化是礦山測量事業發展的必然。除了現代高新測繪儀器在礦山生產中的研究應用外,將由單一純工程服務型向工程服務決策型轉化,礦山測量工作者的素質不應局限于單一專業,而應該向一專多能及工程型擴展。礦區經濟的持續發展,必然要求周邊交通運輸、工農業及相關領域的可持續發展,礦區采動帶來的對廠房、高速公路、樓群等影響,采礦工程、礦山測量、巖土工程之間的相結合,以解決這類新型邊緣問題勢在必行。

      礦業可持續發展過程必然是礦山測量工程化發展過程,也是多學科穿插重新組合形成新門類學科的過程。礦山測量工作者也將在礦山邊坡工程、礦山地壓控制,開采沉陷及采礦地表建設、巖石動力學,以及越來越多的方面發揮較重要的決策職能。

      我國礦山生產作業流程的動態性與復雜性,DM的建設必將是一個復雜的、長期的系統工程。應積極推廣當代信息化技術在我國數字礦山建設中的應用,充分利用GIS平臺,加快基于GIS技術的數字礦山建設,化解礦山開采過程中的高風險、高危害因素,落實我國的資源開發政策,力保使我國資源開發進入一個可持續發展的良性循環,從而提高我國礦山在國際上的競爭力。

     
    標簽: 礦山
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