铁矿数字化矿山的建设分析

铁矿数字化矿山的建设分析

孙旭如孟亚辉

临沂会宝岭铁矿有限公司山东省临沂市277712

摘要：我国铁矿自“十五”规划以来，为实现铁矿高产高效、确保安全生产，绝大多数高瓦斯矿井建立了矿井安全监控系统，并陆续装备了矿压监控系统、井下人员定位系统、各类生产控制与辅助生产控制系统、工业电视及选煤厂集中控制系统等，这些系统的使用显著提高了铁矿生产、安全管理水平。近年来，为了进一步提高铁矿整体安全预警水平和生产效率，实现对铁矿各作业场所的安全状况进行集中监测和对关键生产环节进行远程控制，最终达到矿井本质安全和减人提效的目的，国内大中型铁矿相继装备了矿井综合自动化系统，建立了井下到地面的主干高速传输网络、各类服务器及存储设备、数据集成平台和展示平台，以消除信息孤岛，实现各类安全生产数据的集中共享，并通过可视化软件实现数字化矿山。但从目前国内各大中型铁矿数字化矿山平台的运行效果来看，在流程优化控制、灾害预测预报、数据挖掘和决策支持等方面还有很多工作要做。

关键词：数字化矿山；矿山多功能平台

引言

数字化矿山是对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，其核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。实现数字化矿山犹如建设矿山信息化的高速公路，第一步需要为矿山各类异质异构的信息搭建实时、高速的信息平台；第二步则是在建立平台的基础上，将矿山数据及应用进行梳理，实现各类应用的整合及数据的交互，通过各类软件系统实现矿山各层级用户的综合需求。数字化矿山涉及的知识领域很多，需要在矿业信息数据仓库的基础上，充分利用现代空间分析、数据采集、知识挖掘、虚拟现实、可视化、网络、多媒体和科学计算技术，为矿产资源评估、矿山规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。

1数字化矿山建设的含义

数字矿山是从“数字中国”、“数字城市”等概念中引申出来的，被称之为“Digitalmine”。数字化矿山也就是“虚拟矿山”，和微电子、网络、信息等技术动态发展密切相关，是指在现代化信息技术作用下，数字化“传输、存储、加工、利用”矿山信息数据与资源，将数字化数据应用到矿产资源开采、经营等多个环节，实现最大化的矿山开采经济效益。同时，数字化矿山建设体现在多个方面，采集调度、安全采集监控、经营管理等，数字化矿山系统平台具有数据库分析、安全监控和预警等功能。在数字化矿山建设中，数据库是其关键点，高效“集成、共享、提取”海量的矿山信息数据，随时动态监测地区矿山开采的关键性区域、人员实践操作等方面，有效预防矿产开采中的安全隐患，确保地区矿产资源开采工作顺利进行。

2国内外数字化矿山现状分析

2.1数字化矿山的建设理念多样

如铁矿数字化技术的主要任务是通过开发各种接口，将自动化项目集合于地理信息数据系统与总调度室，从而实现铁矿可视化集中监控。构建以矿山空间信息描述为主框架，整合铁矿安全生产信息和管理信息的数字化矿山基础信息平台。通过数字化矿山管理平台提供的企业真实生产环境和状态，建立全息化应急管理系统。数字化矿山就是一个矿山范围内的以三维坐标信息及其相互关系为基础的信息框架，并在该框架内签入所获得的信息总称。

2.2铁矿地质条件复杂

环境恶劣，瓦斯、粉尘、水害、顶板事故、火灾隐患难以探测和辨识，大型事故时有发生，目前的数字化矿山解决方案中缺乏安全保障体系，没有实现地面井下所有对象的透明管理，也没有兼顾工艺的先进性、设备的可靠性、环境的安全性，抗灾能力较弱，无法发挥数字化矿山总体预警的作用。

2.3数字化矿山建设需要突破自动化控制环节的关键技术

目前，井下作业现场传感器本身智能化程度不高、抗干扰能力低下、执行器和保护装置可靠性不高，严重制约远程控制技术的应用，同时由于铁矿环境复杂、不确定因素较多、生产工艺复杂，因此在流程优化控制、一键式启停等减人提效措施方面还有很多工作要做。

3数字化矿山发展展望

3.1智能安全

采用动态安全管理的方式，通过岗位安全知识培训，下井违章执法监察，特种岗位跟班巡检、岗位对标实现人员本质安全；通过设备定期点检，保障在线设备正常运行，以实现机器设备的本质安全；通过危险源辨识、风险评估环境监测及预警，实现环境的本质安全，构建铁矿灾害预警应用系统；通过质量标准化管理、安全综合评价、应急救灾辅助管理实现管理本质安全。

3.2智能物流。

随着物联网技术的发展，智能物流体系从入库开始，使用电子标签、精确定位、智能移动终端等技术，实现领用申请、出库、装车、运输、收料全过程的闭环管理。智能物流在实施时需要基于物资的统一编码，将仓储管理、物资配送、物资中转、物资回收等全过程统一管理，可以提高物资使用、流转和利用效率，降低铁矿企业运营维护成本。

4数字矿山建设

4.1协同办公管理（OA）

协同办公是定位于企业及政府单位信息化建设的核心软件平台，通过协同软件建立“工作流、信息流、物流、资金流”四流合一的信息化应用框架。加强知识文档、系统数据、公共信息、个人消息等方面的沟通能力。其核心价值体现在以下功能模块：①系统管理；②首页管理；③邮件管理；④表单管理；⑤公文管理；⑥档案管理；⑦会议管理；⑧资源管理；⑨信息集成管理；⑩工作交流管理。

4.2企业资源计划（ERP）

矿山ERP主要是针对矿山企业以计划为龙头的粗放型管理特点来确定其功能和流程的，由此确定十三个功能模块：①系统管理；②储量管理；③计划管理；④生产管理；⑤安全管理；⑥设备能源；⑦运输管理；⑧采购管理；⑨仓库管理；⑩选冶管理；人力薪资管理；销售管理；财务管理。

4.3生产执行系统（MES）

MES（ManufacturingExecutionSystem）是面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。MES关键是使“计划”与“生产”密切配合，企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，作出准确的判断和快速的应对措施，保证生产计划得到合理而快速修正。为企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行，控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具。

结语

目前，随着矿山开采深度增加，矿山开采条件越来越恶劣，金属含量高的矿石也越来越少，对采矿安全环境的要求也越来越严格，矿山安全生产需要科技支撑与技术创新，只有建设数字矿山，通过数字化采选冶、虚拟现实和仿真、远程无人值守自动化采矿，才是解决这些瓶颈的必由之路。通过建设数字矿山，实现采矿生产数字化、自动化，经营管理信息化、科学化，使采矿生产、经营管理工作规范化、系统化、标准化，可持续开采矿产资源，降低成本，提高安全生产管理的可视化水平，及时掌握生产经营与管理动态，根据金属市场价格和生产条件实时合理调整生产计划，把握销售时机，实现利润最大化，同时，提升矿山安全管理水平，降低安全事故，建设和谐矿山。

参考文献：

[1]张瑞新，梅晓仁，胡彪，等.数字矿山关键技术与实施方案[J].东北大学学报：自然科学版，2004，25（z1）：17-20.

[2]吴立新，殷作如，等.再论数字矿山：特征、框架与关键技术[J].煤炭学报，2003，28（1）：1-7.