数字化矿山建设建议书.docx

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数字化矿山建设建议书

2建设数字矿山的作用和意义2

3.1数字矿山建设的目标4

3.2数字化矿山的逻辑结构4

3.3.2三维矿业软件应用功能7

3.3.4生产动态过程管控一体化功能9

3.4钢铁集团矿业数字化矿山建设进程安排10

4.2矿山信息集成管理平台的数据流程15

5矿山信息集成管理平台系统设计方案15

5.1系统开发的总体思路15

5.2系统架构（硬件软件）16

5.3应用软件系统的主要功能17

5.4应用软件系统数据库总体设计17

5.4.1矿山信息的结构特征17

5.4.2数据库设计方案19

5.5系统开发的关键技术22

6系统开发的可行性23

6.1技术可行性23

6.2经济可行性24

7系统开发流程、进度计划安排24

数字化矿山建设一期工程

矿山信息集成管理平台系统开发方案建议书

1项目提出的背景与意义

钢铁集团矿业公司目前正以“新矿业、大矿业”的发展要求，努力打造“国最大、国际一流”的矿山企业。

矿业公司以科学发展观为指导，以服务钢铁主业为宗旨，以打造钢铁粮仓为目标，按照集团公司“掌控资源、增产增效、做大做强”的总要求，高起点谋划，高品质打造，高效率推进，加快实施“双一体两翼一补充”发展战略，力争到“十二五”末，使铁精矿产能达到3500万吨规模。

公司以四个一流即“管理一流、队伍一流、产品一流、环境一流”为目标，重点加强精细管理。

矿业公司最近根据省委省政府和集团公司“十二五”发展规划编制视频会议精神，研究部署了矿业公司“十二五”发展规划编制和公司当前与明年重点工作。

矿山设计研究院按照矿业公司的部署，目前正在研究编制科技创新和科技发展方面的发展规划。

在编制科技发展规划的同时，矿山设计研究院根据四个一流的精细管理目标，提出了数字化矿山建设的思路，其主体思想是：

紧紧围绕公司的发展要求和总体目标，以数字矿山建设为技术平台和重要手段，切实落实精细管理方针，实现精细管理目标。

“数字化矿山”（DigitalMine）是随着计算机技术、微电子技术、信息技术和网络技术的迅速发展近几年提出来的新概念。

“数字化矿山”是对真实矿山整体与其相关现象的统一认识与数字化再现，是一个能够真实反映矿山本体、矿山开发与运行过程的“虚拟矿山”。

数字矿山是以计算机与其网络为手段，把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表述和深加工，应用于各个生产环节与管理和决策之中，以达到生产方案优化、管理精细化和决策科学化的目的。

数字矿山的特点为基础信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化、决策处理集成化。

矿业公司的数字化矿山建设以精细化管理为中心任务，在矿山技术、管理标准、规、制度的建立与执行的约束环境下，建立矿山系统的数据库、三维地质信息模型、矿山地理信息系统、矿山安全监测系统、采矿技术、计划和设计服务系统、选矿工艺流程监控、管控系统、矿山生产经营管控系统。

本项数字化矿山建设与ERP系统相结合，与ERP系统相衔接。

数字化矿山建设主要以矿山地质、资源储量、采矿技术计划、设计、矿业公司各矿山地理信息和矿山全息数据信息、矿山安全监测、矿山生产工艺监控等项目为主要管控目标，实现公司对各矿山资源、采选生产工艺、安全系统的可查、可控、可追逆、可优化，实现领导对矿山系统信息的在线即时掌控，达到即时、全面、准确地管控矿山的安全与生产经营状况，从而实现精细化管理的目标。

数字化矿山概念包含三个层次：

（1）将矿山中的固本信息（即与空间位置直接有关的相关固定的信息，如地表地形地貌,水文地质与地质构造、矿山地质储量、开拓开采方案、已完成的采矿工程等）数字化，按三维坐标组织起来一个数字矿山，全面、详尽地刻画矿山的整体面貌；

（2）在矿山固本信息数字化基础上，进一步嵌入矿山开发与运行相关信息（即空间位置间接有关的相对变动的信息，如储量、安全、机电设备、人事、生产、技术、营销等等）组成一个意义更加广泛的多维的数字矿山。

（3）在多维数字矿山基础上，融合现代计算机控制技术、管理决策技术，自动控制技术等对整个矿山的开发与运行进行科学的预测、规划、计划、组织、控制和检测，提高矿山资源利用水平、提高矿山企业生产运作效率，提高矿山企业安全生产水平、增强矿山企业的竞争力，使之实现可持续的发展。

2建设数字矿山的作用和意义

数字矿山的主要研究容包括矿山科学技术发展战略、共享矿山数据资源、矿山可持续发展战略、矿山经济发展、矿山安全和矿山科学技术创新的需要等，它把关于矿山系统的原始数据流转换成可以理解的信息，转换成具有矿山经济价值的知识。

数字化矿山是在测量、地质、采矿、选矿、安全等各个专业知识和技术资料比较完备的基础上,结合相应软件建立起来的三维模拟图形,可以相当真实地立体展示地质形态和生产现场实际情况。

矿业数字矿山模型是把地质勘探、资源估计储量、测量数据收集等导入成三维视图,同时融合了露天采矿和地下采矿设计等,它涵盖了地面状况、矿体赋存、断层、水文地质等从地表到地下的、完整的、具体的地质数据;还能设计多种现场生产方案与采区闭坑复垦方案、模拟方案实施效果,模拟再现生产现场的调度指挥。

管理者不仅可以通过不同设计方案的比较,实现最优化的管理;站在整个矿山或公司的角度,整体评价和管控各个矿山、矿区、作业面的生产计划,合理调配生产所需的各种资源;还可以在整体设计平台之上,进行动态技术信息交流,与时改进测量、采矿、地质工作和生产管理过程中出现的不足和漏洞。

各生产单位也可借助整体设计平台,根据生产现状科学合理地进行日常生产计划安排。

数字化矿山还可以作为检验监测手段,将矿山边坡、排土场、尾矿库、地下采场和采空区等已发生危险的部位所设置的监控设施统一进行在线监控，进行安全的监控预防；将其他合作单位提交的测量、勘探、设计等技术资料进行复核,找出其需要进一步完善的部分,提高项目成果的精确度,使设计能和矿山实际生产活动相结合,科学推动矿山长远发展。

数字化矿山的意义主要体现在以下两个方面：

（1）改变矿山的生产方式，在矿山设计、施工、开采、安全、管理、教育、可持续发展、土地利用规划以与科学决策等方面产生广阔的社会和经济效益，促进大型产业的增长，提供更多的产业机会、安全监测与决策管理服务等；

（2）为矿山科学技术的发展提供了强大的动力。

使矿山规划管理具有更高的效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性，从而提高矿山生产和管理的时效性、有效性、资源优化配置水平、综合实力，促进矿山的可持续发展，在有准确坐标、时间和对象属性的多维虚拟环境中进行规划、决策和管理，在处理矿山复杂系统问题时帮助人们更好地建立直观感和全局观念。

对于采矿业来说,要走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路,数字化、信息化是其发展的必然趋势。

3数字化矿山的总体方案与其建设进程

数字化矿山的基本特征是以高速企业网为“路网”、以采矿CAD（MCAD）、虚拟现实（VR）、仿真（CR）、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”、以真三维地学模型拟（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”。

数字化矿山的最终表现为矿山的高度信息化、自动化、智能化与高效安全开采，直至遥控采矿和无人采矿模式。

数字化矿山建设是一个典型的多学科技术交叉的新领域，涵盖了矿山企业生产经营的全过程。

由于矿山企业普遍具有生产对象（资源）的不确定性、生产过程的动态性、生产环境的恶劣性，因此，数字化矿山既不是GIS概念的简单延伸，也不是一般加工企业ERP概念的简单复制，而是一个包含两者特征的崭新的概念。

所谓数字化矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术，在矿山企业生产活动的三维尺度围，对矿山生产、安全、经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、集成化和科学化管理，使矿山企业生产呈现安全、高效、低耗的局面。

3.1数字矿山建设的目标

（1）应用计算机技术、网络技术、信息技术、控制技术、智能技术和矿山生产工艺技术，实现企业的经营、生产决策、安全生产管理和设备控制等信息的有机集成。

（2）通过应用软件，实现经营管理科学化，生产计划、生产安全调度、生产过程控制最优化。

（3）保证矿山生产安全，提高产量和质量，提高企业经济效益和竞争能力。

（4）促进矿山标准化、规化、示化目标的实现。

 数字化山最终表现为矿山的高度信息化、自动化、高效率、高安全和高效益。

3.2数字化矿山的逻辑结构

数字矿山是以计算机与其网络技术为硬件环境支撑，以计算机操作系统、数据库和各类工具软件为软件环境支撑的，融合矿山管理流程、工艺流程和自然情况的大规模综合型应用软件系统。

数字矿山自下而上可分为四个主要级层，分别为：

基础信息化、作业信息化、管理信息化和决策信息化，每个级层中，根据处理的任务不同，又可细化为不同功能层面。

（1）基础信息化级层

主要包含基础数据管理和模型管理。

基础数据库即实现各类数据的获取、传递与存储功能。

数据获取包括利用各种技术手段获取各种形式的数据与其预处理；数据存储包括各类数据库、数据文件、图形文件库等。

该层为后续各层提供部分或全部输入数据。

　　模型管理即实现各种数据的形象表述。

如空间和矿物属性的三维和二维块状模型、矿区地质模型、采场模型、地理信息系统模型、虚拟现实动画模型等。

该层不仅将数据加工为直观、形象的表述形式，而且为优化、模拟与设计提供输入。

（2）作业信息化层级

主要包括模拟与优化、设计规划和执行与控制。

模拟与优化即实现如工艺流程模拟、参数优化、设计与计划方案优化等。

　　设计规划即实现计算机辅助设计，为把优化解转化为可执行方案或直接进行方案设计提供手段。

　　执行与控制是生产方案的执行过程，实现如自动调度、流程参数自动监测与控制、远程操作等。

（3）管理与决策支持信息化层级

包括办公自动化、ERP与企业外部环境（供应链与客户关系）管理。

依据各种信息和以上各层提供的数据加工成果，利进行相关分析与预测，用决策支持软件工具为决策者提供各个层次的决策支持。

数字化矿山的基本逻辑层次结构如图1所示：

图1数字化矿山的逻辑结构

3.3钢铁集团矿业公司数字化矿山的总体需求

数字化矿山是将数字矿山中的固有信息数字化，按三维坐标组织起来一个数字矿山，全面、详尽地刻画矿山与矿体的基础上再嵌入所有相关信息组成一个意义更加广泛的多维的数字矿山。

矿山系统是一个复杂的、动态的、开放的巨型系统，各部分之间互相影响、互相制约。

对于这样的系统，只有快速、准确地了解各个系统的运行情况，并使各个子系统配套、一致，再在此基础上予以优化，才能实时、科学地做出决策，发挥数字矿山系统的最大能力和最佳效益。

围绕数字矿山建设的具体目标和基本容有：

矿山地质信息系统、矿体三维模型展示系统、地测地理信息系统、采矿技术、计划、设计系统、安全监测监控系统、工业电视监视系统、井下通风与风机监测系统、井下人员定位和管理系统、井下采矿实况仿真监视系统、矿压监测与分析系统、水文监测与分析系统、矿井火灾束管监测系统、输配电地理信息系统、智能化矿井通防系统、给排水地理信息系统、综合管线管理系统、安全管理系统、设备与物资、资产管理系统、矿山生产成本管理系统、系统集成平台建设、矿山综合管理系统等；

数字矿山建设是一个复杂的系统工程，不可能一蹴而就，需要各学科、高校、科研院所和矿山企业的科技人员协同作战、长期奋斗才能实现的。

基于数字矿山建设的目标和主要容，对现代先进技术进行集成创新，根据不同的矿山企业的特点制定符合企业实际的数字矿山建设总体技术方案。

通过对企业现有技术应用情况的调查和对国一些大的矿业公司的数字化建设的分析对比，确定了钢铁集团矿业公司数字化矿山系统所要具备的主要功能。

3.3.1