论文部分内容阅读
摘 要：随着社会的进步，为采矿行业的发展营造了良好的氛围，同时，科学技术水平的提升，为其发展奠定了坚实的技术基础。在矿产资源消费日渐增多的背景下，采矿选矿难度不断提升，为了满足社会经济发展的需求，采矿行业急需实现数字化、信息化与智能化的发展。该文研究了准东二矿数字化矿山的建设，分析了数字化矿山建设的概况，包括其含义、特征及内容；介绍了数字化矿山建设的主要内容及其重要性；同时根据建设中存在的问题，提出了相应的对策，旨在推进准东二矿数字化矿山建设的有序、稳定与高效开展。
关键词：准东二矿 数字化矿山 建设
中图分类号：TB497 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0127-02
目前，信息技术、通信技术、网络技术与计算机技术等均在快速发展，在信息时代，数字化的信息技术在生产与生活的各个领域均有着较为广泛的应用。准东二矿在开采、生产等环节均实现了自动化、信息化与集成化，同时，数字化矿山也积极建设，数字化、信息化与智能化是准东二矿建设的主要趋势，在其作用下，准东二矿的发展具有了绿色、高效、安全与高产等特点。
1 数字化矿山建设的概况
1.1 数字化矿山的含义
在信息技术不断发展的背景下，数字化矿山随之出现，它主要是指煤矿开采与生产等环节应用了信息技术。数字化矿山的原型为矿山系统，其参考系数为矿山的三维坐标信息，其理论基础为信息技术、计算机技术与人工智能等，在此基础上构成了信息结构框架，在此框架中嵌入了矿山的信息，并且对信息进行了高效的、有序的、全面的整合，从而实现了矿山开采的无人化、数字化。数字化矿山实现了对矿山的监测，它以网络技术为支撑，构建了一系列的原型、力学模型、系统场、数学模型与计算机模型等。
在数字化矿山建设过程中，矿山信息具有了多维与动态的特点，此时的信息和煤矿设备保持着紧密的联系，使矿山数据的作用得到了最大限度的发挥，根据数据，全面分析了矿山的特性与规律，在此基础上，矿山的开采实现了自动化，使其生产与管理合理、高效、安全、环保与节能。
1.2 数字化矿山的特征
数字化矿山源于数字化地球，主要是在矿产领域应用了现代化的信息技术，它的特征体现在以下四方面：其一，数据的获取、存储与表述等均具有较高的准确性、便捷性与智能性；其二，矿山的设计、规划与管理均实现了信息化、网络化与自动化；其三，矿山的生产、经营与决策实现了最优化，在此基础上，矿山的效益与效率均得到了显著的提高；其四，矿山的生产流程与设备运行均实现了自动化，使其操作实现了无人操作或者远程操作。
1.3 数字化矿山建设的现状
在国内方面，关于数字化矿山建设的研究，我国呈现出了百家争鸣、百花齐放的局面。部分矿井实现了综合自动化，同时在无人开采、GIS与ERP等方面均取得了一定的成绩。但目前，数字化矿山建设的研究时间较短，位于初级阶段，也可以称之为信息化阶段，在矿产生产过程中，虽然获取了大量的数据，但数据的作用并未得到发挥。纵观全国的煤炭企业其信息化水平存在较大的差异，大部分企业的信息化水平偏低，仍处于基础设施建设阶段，仅有少数企业开始了信息化系统整合与业务整合，其中仅有1%的企业实现了信息化应用[1]。
在国外方面，众多发达国家均积极建设着数字化矿山，其建设的重点为自动化采矿与远程遥控。对于全矿井而言，实现自动化有着积极的意义，它减少了井下作业的人员，在优化生产系统的基础上，还提高了生产的安全性，保证了煤矿的生产效率，满足了能源节约的需求；同时它保证了信息的有效采集，对于各种灾害的预测更加准确与有效，使设备故障、矿井安全、自然灾害等情况有所缓解。数字化矿山的建设使信息的采集种类更加丰富，在信息数据的支持下，全矿井自动化与智能化得以实现。
2 数字化矿山建设的主要内容
数字化矿山建设主要是对计算机技术与网络技术等进行应用，在技术的保障下，井下设备实现了自动化、无人化的控制，此时煤矿的设备与环境安全信息均展现在了统一的网络平台，调度室可以根据网络信息，掌握系统体系结构，进而构成了新型的煤矿综合监控系统，该系统具有数字化、网络化与模块化的特点。在实际建设过程中，主要的内容有以下几方面。
（1）网络平台的建立，随着以太网技术的不断发展，在工业方面，对其有着广泛的应用。工业以太网的宽带有着较大幅度的提高，使其数据传递具有了一定的安全性与实时性，并且实现了音频、视频与数据三者的合成。数字化矿山中的网络平台建设，其发展方向便是三网合一，此时其网络传输平台具有统一性与高效性。
（2）监控系统的建立，数字化矿山的实现，需要完善的监控系统，此系统对数据有着较高的要求，因此，要注重生产数据、安全数据的获取。在数据获取过程中人工检测扮演着重要的角色，同时自动化采集手段的完善与改进也十分关键。完善的监控系统与传感器为数据采集提供了技术保障。
（3）信息系统的建立，数字化矿山的可靠保障便是完整的地理信息系统，通过矿山二维电子矿图、三维地质模型、井巷工程模型与数字地面模型的运用，使矿山的各项内容均十分明确，对其进行的管理可以根据地理位置与时间顺序，此时的管理具有一定的可视性与较高的透明度[2]。
（4）自动化系统的建立，工业自动化系统的建立主要是集成了各个子系统，对子系统中的运行界面进行了整合，使数据得以查询与汇总。但该系统未能促进子系统的协同联动，其中数据采集系统、自动控制系统与模型分析系统的独立性较强，未能实现管控一体化的目标。
（5）资源计划系统的建立，此系统主要包括财务管理、物资管理、设备管理、计划管理、人力资源管理与综合管理等，此时管理的主线为项目管理，旨在提高企业资源的合理配置与高效利用，在此基础上，企业的管理才能够实现精细化与合理化。 （6）安全管理系统的建立，该系统建立的基础为四维地理信息系统，其中融合了方法库与模型库，为危险源实现了有效的辨识，进而有效消除了各种安全隐患，保证了决策的科学性。
3 准东二矿数字化矿山建设的重要性
3.1 保障着煤炭行业的安全
煤矿井下作业的危险系数较高，在工作过程中，位于地表深处，不仅环境恶劣，同时地质条件十分复杂，极易出现自然灾害，主要的灾害有五类，分别为水、火、粉尘、瓦斯与顶板。由于煤矿的自动化水平偏低，导致事故频发，直接影响着煤矿生产的安全性、经济性稳定性。为了减少生产的经济损失，保证工作人员的人身安全，需要建设数字化矿山，通过矿山地理信息系统的建立，对矿井范围内的数据进行了数字化的再现模拟，从而全面掌握了矿山的地理信息。通过信息的分析与研究，对矿山灾害实现了预警与预测，在此基础上，矿山的安全事故有所减少、甚至实现了杜绝[3]。
数字化矿山建设使矿井生产具有了信息化、智能化与自动化，井下作业人员有所减少，不仅提高了生产的安全性，还保证了生产的高效性。
3.2 提高了煤炭行业的效益
准东二矿建立数字化矿山，主要是借助了先进的科学技术，通过信息化方式的运用，结合统一的数据标准，建立了信息平台。通过信息平台，煤矿所涉及的勘探、管理、施工、生产与科研等信息资源均实现了共享，在此基础上，煤矿的管理水平进一步提升，进而实现了低成本、高效益的经营目标。
4 准东二矿数字化矿山建设存在的问题
准东二矿在数字化矿山建设过程中，其发展趋势是良好的，并且取得了一定的成效，但与发达国家的建设相比，二者的差距是显著的。目前，数字化矿山建设中存在的问题主要体现在以下几方面。
4.1 资源管理不充分
数字化矿山的建设是矿山企业发展的重要方向，因此，各个企业均十分重视其建设，并加大了对信息化建设的投入力度。但在实际建设过程中，存在投入不合理的问题，其中轻管理、重技术的现象较为普遍，在此背景下，信息技术与管理未能保持高度的一致性，致使数字化建设的目标未能达成，企业的经济效益与管理水平均未能得到提高，因此，准东二矿的数字化矿山建设仍需要进一步完善。在数据库资源管理过程中，缺少高效性与全面性，现有的数据不能实现对矿山的有效预测，数据库资源的利用率偏低[4]。
4.2 软件平台不合理
每个矿山的发展情况均有所不同，在矿山管理信息系统开发过程中，要结合矿山的实际情况，以矿山的实际需求为依据，使软件平台的设计具有针对性，同时还要保持信息系统的开放性与集成性。但准东二矿的生产数据交互通讯系统研发不足，在此基础上，应用软件未能有效结合矿山业务的特点，严重影响着数字化的建设。
4.3 软件标准不统一
目前，关于数字化与自动化的设备生产厂商众多，在硬件方面，不同厂家的通讯接口与物理接口存在差异；在软件方面，不同的厂家其设计的标准有所不同。数字化矿山建设过程中，分为不同的阶段，在每个阶段对系统与设备的引进未能统一，使二者的集成与兼容能力不足，制约着数字化的有效开展。
4.4 数字化人才欠缺
准东二矿的数字化矿山建设缺少可靠的数字化人才保障，企业人才队伍的建设具有落后性，未能满足设备引进、软件推广的实际需求。在实际建设过程中。技术人员匮乏，未能对数据信息进行有效的分析、处理与应用，致使软件与硬件的资源利用率偏低。
5 准东二矿数字化矿山建设的建议
5.1 建设的原则
首先，可靠性。数字化矿山建设的前提便是可靠性，针对煤炭安全生产的特殊要求，建设的系统要具有较高的可靠性。对于系统中涉及到的硬件设备要适应井下特殊的工作环境。其次，可控性。针对煤炭生产过程中的各个子系统，为了降低井下安全事故、提高生产效率，可远程控制子系统必须依据严格的操作权限进行控制。再次，先进性。关于选用的软、硬设备，要具备先进的技术与全面的检验。选用先进、可靠的软件和硬件，能够提升系统的技术性能，延长其使用的时间。最后，可操作性。针对煤矿工作人员的技术特点，要提供先进的，易于维护的人机界面功能，并且要提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等快速工具[5]。
5.2 建设的对策
关于准东二矿数字化矿山的建设，具体的对策有以下几方面。
5.2.1 落实总体规划
在企业发展过程中，要将发展战略与数字化规划进行有机的结合，针对数字化矿山的建设，制定中长期的总体规划，并且要明确各个阶段的数字化目标，使数字化矿山建设更加稳定与有序。
5.2.2 建设的标准化
准东二矿的数字化矿山建设要得到国家的重视，并要求政府部门、矿山企业、科研机构与供应商等进行合作，通过内部沟通的加强，设备、系统与软件应用的标准化与模块化将有所提高。同时，标准化的建设利于减少企业的投资，使其投资的效益更加显著，防止了设备的重复采购。
5.2.3 攻关专题项目
准东二矿要注重与科研机构与高等院校的合作、沟通与交流，根据矿山的通用性课题进行专题立项，并组织各个机构进行专题项目的攻关。在此基础上，开发的软件与设备等均能够满足企业生产管理的实际需求。随着设备与软件平台通用性、合理性与前瞻性的增强，利于其推广与应用。
5.2.4 组建高效团队
准东二矿要成立相关的部门，对数字化与信息化建设进行专门的负责，并且要注重对数字化、信息化人才的培养、引进与任用。对于有潜力的员工要展开系统的培训与教育，使其掌握先进的技术；同时要对相关的人才进行引进，为数字化建设奠定坚持的人才基础[6]。
6 结语
综上所述，准东二矿的数字化矿井建设是必要的，它提高了矿山企业的经济效益，保证着矿井作业人员的人身安全，同时实现了“管控一体化”的目标，使企业的管理具有精细化与动态性的特点。相信，随着数字化矿山建设的进一步推进，准东二矿的综合管理水平将不断提升。
参考文献
[1]肖科.盛世迎华诞 金秋铸辉煌[J].黄河，2012，10（S1）：13-15.
[2]范荣华.浅谈数字矿山建设进展[J].科技致富向导，2012，11（2）：357.
[3]李超.矿井数字化及自动化的建设[J].科技致富向导，2012，35（5）：319.
[4]姜亮.浅谈煤矿企业信息化及数字矿山建设[J].科技致富向导，2013，15（3）：176-246.
[5]吕鹏飞，郭军.我国煤矿数字化矿山发展现状及关键技术探讨[J].工矿自动化，2013（9）：16-20.
[6]杨连芳，郭日平，秦锲.漳村：数字化矿井显科技伟力[J].记者观察：上半月，2012，10（7）：51.
关键词：准东二矿 数字化矿山 建设
中图分类号：TB497 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0127-02
目前，信息技术、通信技术、网络技术与计算机技术等均在快速发展，在信息时代，数字化的信息技术在生产与生活的各个领域均有着较为广泛的应用。准东二矿在开采、生产等环节均实现了自动化、信息化与集成化，同时，数字化矿山也积极建设，数字化、信息化与智能化是准东二矿建设的主要趋势，在其作用下，准东二矿的发展具有了绿色、高效、安全与高产等特点。
1 数字化矿山建设的概况
1.1 数字化矿山的含义
在信息技术不断发展的背景下，数字化矿山随之出现，它主要是指煤矿开采与生产等环节应用了信息技术。数字化矿山的原型为矿山系统，其参考系数为矿山的三维坐标信息，其理论基础为信息技术、计算机技术与人工智能等，在此基础上构成了信息结构框架，在此框架中嵌入了矿山的信息，并且对信息进行了高效的、有序的、全面的整合，从而实现了矿山开采的无人化、数字化。数字化矿山实现了对矿山的监测，它以网络技术为支撑，构建了一系列的原型、力学模型、系统场、数学模型与计算机模型等。
在数字化矿山建设过程中，矿山信息具有了多维与动态的特点，此时的信息和煤矿设备保持着紧密的联系，使矿山数据的作用得到了最大限度的发挥，根据数据，全面分析了矿山的特性与规律，在此基础上，矿山的开采实现了自动化，使其生产与管理合理、高效、安全、环保与节能。
1.2 数字化矿山的特征
数字化矿山源于数字化地球，主要是在矿产领域应用了现代化的信息技术，它的特征体现在以下四方面：其一，数据的获取、存储与表述等均具有较高的准确性、便捷性与智能性；其二，矿山的设计、规划与管理均实现了信息化、网络化与自动化；其三，矿山的生产、经营与决策实现了最优化，在此基础上，矿山的效益与效率均得到了显著的提高；其四，矿山的生产流程与设备运行均实现了自动化，使其操作实现了无人操作或者远程操作。
1.3 数字化矿山建设的现状
在国内方面，关于数字化矿山建设的研究，我国呈现出了百家争鸣、百花齐放的局面。部分矿井实现了综合自动化，同时在无人开采、GIS与ERP等方面均取得了一定的成绩。但目前，数字化矿山建设的研究时间较短，位于初级阶段，也可以称之为信息化阶段，在矿产生产过程中，虽然获取了大量的数据，但数据的作用并未得到发挥。纵观全国的煤炭企业其信息化水平存在较大的差异，大部分企业的信息化水平偏低，仍处于基础设施建设阶段，仅有少数企业开始了信息化系统整合与业务整合，其中仅有1%的企业实现了信息化应用[1]。
在国外方面，众多发达国家均积极建设着数字化矿山，其建设的重点为自动化采矿与远程遥控。对于全矿井而言，实现自动化有着积极的意义，它减少了井下作业的人员，在优化生产系统的基础上，还提高了生产的安全性，保证了煤矿的生产效率，满足了能源节约的需求；同时它保证了信息的有效采集，对于各种灾害的预测更加准确与有效，使设备故障、矿井安全、自然灾害等情况有所缓解。数字化矿山的建设使信息的采集种类更加丰富，在信息数据的支持下，全矿井自动化与智能化得以实现。
2 数字化矿山建设的主要内容
数字化矿山建设主要是对计算机技术与网络技术等进行应用，在技术的保障下，井下设备实现了自动化、无人化的控制，此时煤矿的设备与环境安全信息均展现在了统一的网络平台，调度室可以根据网络信息，掌握系统体系结构，进而构成了新型的煤矿综合监控系统，该系统具有数字化、网络化与模块化的特点。在实际建设过程中，主要的内容有以下几方面。
（1）网络平台的建立，随着以太网技术的不断发展，在工业方面，对其有着广泛的应用。工业以太网的宽带有着较大幅度的提高，使其数据传递具有了一定的安全性与实时性，并且实现了音频、视频与数据三者的合成。数字化矿山中的网络平台建设，其发展方向便是三网合一，此时其网络传输平台具有统一性与高效性。
（2）监控系统的建立，数字化矿山的实现，需要完善的监控系统，此系统对数据有着较高的要求，因此，要注重生产数据、安全数据的获取。在数据获取过程中人工检测扮演着重要的角色，同时自动化采集手段的完善与改进也十分关键。完善的监控系统与传感器为数据采集提供了技术保障。
（3）信息系统的建立，数字化矿山的可靠保障便是完整的地理信息系统，通过矿山二维电子矿图、三维地质模型、井巷工程模型与数字地面模型的运用，使矿山的各项内容均十分明确，对其进行的管理可以根据地理位置与时间顺序，此时的管理具有一定的可视性与较高的透明度[2]。
（4）自动化系统的建立，工业自动化系统的建立主要是集成了各个子系统，对子系统中的运行界面进行了整合，使数据得以查询与汇总。但该系统未能促进子系统的协同联动，其中数据采集系统、自动控制系统与模型分析系统的独立性较强，未能实现管控一体化的目标。
（5）资源计划系统的建立，此系统主要包括财务管理、物资管理、设备管理、计划管理、人力资源管理与综合管理等，此时管理的主线为项目管理，旨在提高企业资源的合理配置与高效利用，在此基础上，企业的管理才能够实现精细化与合理化。 （6）安全管理系统的建立，该系统建立的基础为四维地理信息系统，其中融合了方法库与模型库，为危险源实现了有效的辨识，进而有效消除了各种安全隐患，保证了决策的科学性。
3 准东二矿数字化矿山建设的重要性
3.1 保障着煤炭行业的安全
煤矿井下作业的危险系数较高，在工作过程中，位于地表深处，不仅环境恶劣，同时地质条件十分复杂，极易出现自然灾害，主要的灾害有五类，分别为水、火、粉尘、瓦斯与顶板。由于煤矿的自动化水平偏低，导致事故频发，直接影响着煤矿生产的安全性、经济性稳定性。为了减少生产的经济损失，保证工作人员的人身安全，需要建设数字化矿山，通过矿山地理信息系统的建立，对矿井范围内的数据进行了数字化的再现模拟，从而全面掌握了矿山的地理信息。通过信息的分析与研究，对矿山灾害实现了预警与预测，在此基础上，矿山的安全事故有所减少、甚至实现了杜绝[3]。
数字化矿山建设使矿井生产具有了信息化、智能化与自动化，井下作业人员有所减少，不仅提高了生产的安全性，还保证了生产的高效性。
3.2 提高了煤炭行业的效益
准东二矿建立数字化矿山，主要是借助了先进的科学技术，通过信息化方式的运用，结合统一的数据标准，建立了信息平台。通过信息平台，煤矿所涉及的勘探、管理、施工、生产与科研等信息资源均实现了共享，在此基础上，煤矿的管理水平进一步提升，进而实现了低成本、高效益的经营目标。
4 准东二矿数字化矿山建设存在的问题
准东二矿在数字化矿山建设过程中，其发展趋势是良好的，并且取得了一定的成效，但与发达国家的建设相比，二者的差距是显著的。目前，数字化矿山建设中存在的问题主要体现在以下几方面。
4.1 资源管理不充分
数字化矿山的建设是矿山企业发展的重要方向，因此，各个企业均十分重视其建设，并加大了对信息化建设的投入力度。但在实际建设过程中，存在投入不合理的问题，其中轻管理、重技术的现象较为普遍，在此背景下，信息技术与管理未能保持高度的一致性，致使数字化建设的目标未能达成，企业的经济效益与管理水平均未能得到提高，因此，准东二矿的数字化矿山建设仍需要进一步完善。在数据库资源管理过程中，缺少高效性与全面性，现有的数据不能实现对矿山的有效预测，数据库资源的利用率偏低[4]。
4.2 软件平台不合理
每个矿山的发展情况均有所不同，在矿山管理信息系统开发过程中，要结合矿山的实际情况，以矿山的实际需求为依据，使软件平台的设计具有针对性，同时还要保持信息系统的开放性与集成性。但准东二矿的生产数据交互通讯系统研发不足，在此基础上，应用软件未能有效结合矿山业务的特点，严重影响着数字化的建设。
4.3 软件标准不统一
目前，关于数字化与自动化的设备生产厂商众多，在硬件方面，不同厂家的通讯接口与物理接口存在差异；在软件方面，不同的厂家其设计的标准有所不同。数字化矿山建设过程中，分为不同的阶段，在每个阶段对系统与设备的引进未能统一，使二者的集成与兼容能力不足，制约着数字化的有效开展。
4.4 数字化人才欠缺
准东二矿的数字化矿山建设缺少可靠的数字化人才保障，企业人才队伍的建设具有落后性，未能满足设备引进、软件推广的实际需求。在实际建设过程中。技术人员匮乏，未能对数据信息进行有效的分析、处理与应用，致使软件与硬件的资源利用率偏低。
5 准东二矿数字化矿山建设的建议
5.1 建设的原则
首先，可靠性。数字化矿山建设的前提便是可靠性，针对煤炭安全生产的特殊要求，建设的系统要具有较高的可靠性。对于系统中涉及到的硬件设备要适应井下特殊的工作环境。其次，可控性。针对煤炭生产过程中的各个子系统，为了降低井下安全事故、提高生产效率，可远程控制子系统必须依据严格的操作权限进行控制。再次，先进性。关于选用的软、硬设备，要具备先进的技术与全面的检验。选用先进、可靠的软件和硬件，能够提升系统的技术性能，延长其使用的时间。最后，可操作性。针对煤矿工作人员的技术特点，要提供先进的，易于维护的人机界面功能，并且要提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等快速工具[5]。
5.2 建设的对策
关于准东二矿数字化矿山的建设，具体的对策有以下几方面。
5.2.1 落实总体规划
在企业发展过程中，要将发展战略与数字化规划进行有机的结合，针对数字化矿山的建设，制定中长期的总体规划，并且要明确各个阶段的数字化目标，使数字化矿山建设更加稳定与有序。
5.2.2 建设的标准化
准东二矿的数字化矿山建设要得到国家的重视，并要求政府部门、矿山企业、科研机构与供应商等进行合作，通过内部沟通的加强，设备、系统与软件应用的标准化与模块化将有所提高。同时，标准化的建设利于减少企业的投资，使其投资的效益更加显著，防止了设备的重复采购。
5.2.3 攻关专题项目
准东二矿要注重与科研机构与高等院校的合作、沟通与交流，根据矿山的通用性课题进行专题立项，并组织各个机构进行专题项目的攻关。在此基础上，开发的软件与设备等均能够满足企业生产管理的实际需求。随着设备与软件平台通用性、合理性与前瞻性的增强，利于其推广与应用。
5.2.4 组建高效团队
准东二矿要成立相关的部门，对数字化与信息化建设进行专门的负责，并且要注重对数字化、信息化人才的培养、引进与任用。对于有潜力的员工要展开系统的培训与教育，使其掌握先进的技术；同时要对相关的人才进行引进，为数字化建设奠定坚持的人才基础[6]。
6 结语
综上所述，准东二矿的数字化矿井建设是必要的，它提高了矿山企业的经济效益，保证着矿井作业人员的人身安全，同时实现了“管控一体化”的目标，使企业的管理具有精细化与动态性的特点。相信，随着数字化矿山建设的进一步推进，准东二矿的综合管理水平将不断提升。
参考文献
[1]肖科.盛世迎华诞 金秋铸辉煌[J].黄河，2012，10（S1）：13-15.
[2]范荣华.浅谈数字矿山建设进展[J].科技致富向导，2012，11（2）：357.
[3]李超.矿井数字化及自动化的建设[J].科技致富向导，2012，35（5）：319.
[4]姜亮.浅谈煤矿企业信息化及数字矿山建设[J].科技致富向导，2013，15（3）：176-246.
[5]吕鹏飞，郭军.我国煤矿数字化矿山发展现状及关键技术探讨[J].工矿自动化，2013（9）：16-20.
[6]杨连芳，郭日平，秦锲.漳村：数字化矿井显科技伟力[J].记者观察：上半月，2012，10（7）：51.