探究数字化矿山及其信息化技术应用

王宏翔

（山西焦煤霍州煤电集团沁安煤电有限责任公司，山西 霍州 031400）

随着计算机技术在全球范围内的普及，信息化已成为社会未来发展的必然趋势。矿山工程是我国开发资源的关键项目，为了推动矿山工程实现持续健康发展，必须推动其走数字化建设道路，通过先进的科学技术节约矿山工程生产成本，例如，人工消耗、水耗以及能耗等，立足于工程整体，对矿产资源进行特征把握，对矿山施工过程进行合理调节，实现资源优化配置，提高矿产品的质量，促使矿山工程获得良好的经济效益［1－2］。

1 矿山数字化建设过程中存在的障碍性因素以及解决措施

1.1 矿山数字化建设中的障碍性因素

1.1.1 平台建设有待完善

现阶段，我国矿山工程在数字化建设方面仅属于初级阶段，信息基础平台有待完善，尚无法对信息进行空间集成、实时动态以及统一管理。很多矿山企业在数字化建设方面存在消极情绪与疑虑，数字化建设投入较少，在很大程度上制约了矿山数字化建设进程［3］。

1.1.2 关键技术水平较差

矿山工程并没有针对数字化建设构建完善的基础理论体系，导致数字化建设过程中存在关键技术缺失等问题。矿山数字化建设关键技术有3D拓扑建模及分析、信息标准化与调度指挥系统、井下无线传输及多媒体通讯技术、地下快速定位及自动导航技术、智能采矿技术、数据仓库技术、数据挖掘技术以及三维可视化和地下模拟技术［4］。

1.1.3 没有良好的通用性

不同矿山在作业过程中信息化应用水平以及方式均存在一定差异性，数据格式不具备良好的兼容性。因此，基础信息系统在作业过程中，很多信息数据无法被多次利用，信息系统平台的内部信息出现孤岛化情况，对矿山数据化建设造成了极大的不良影响。

1.2 相应的解决措施

1.2.1 建立基础信息平台

对矿山的实时动态信息以及固有信息进行有效采集，以3DGIS技术概念为指导，结合编码方法，对数据进行规范的管理、融合、存储以及组织，对矿山进行数字化建设示范。采取这种方式进行改革，符合矿山企业发展需求，有利于采矿工程实现办公室化，从而推动我国矿业富国建设的发展进程。

1.2.2 积极引进先进技术

世界发达国家在矿山数字化建设方面的进程远远领先于我国。因此，为了推动我国矿山数字化建设进程进一步深入，必须积极引进国外先进技术，借鉴其经验成果，取其精华，推陈出新。引进先进技术有利于对我国采矿方式进行创新与发展，提高我国采矿技术水平和矿产品整体质量，缩减生产成本，从而全面提升矿山工程的经济效益、市场效益以及社会效益。

1.2.3 提高通用性

要想提高矿山数字化建设的通用性，必须认清推广矿山数字化建设的重要意义以及必要性，加大数字化建设实施试点，并通过精细化管理的方式，对矿山数字化建设进行统筹规划，促使矿山内部各个系统、部门之间实现信息资源共享。

2 信息化技术在矿山工程中的具体应用

2.1 安全监测监控系统

安全监测监控系统由电源、外围设备以及计算机构成其主站与中心站的硬件；软件设备包括存储介质、操作系统以及应用程序等。该系统的执行器以及传感器主要组分有工作电源、控制器以及声光报警器等；而该系统的信息传输装置构成部分为电源、接线盒、传输线、分站以及传输接口等。在实际工作过程中，该系统的传感器主要任务是对被测物理量，例如，开停、风速以及瓦斯等，进行有效转化，使其成为电信号，继而利用传输电缆将电信号传输给分站；分站处理完电信号后，会将其传输给地面中心站。监控主机在处理电信号过程中会产生控制信号，将控制信号传输给分站中的控制开关，系统便可以实现断电处理与报警处理。安全监测监控系统的通讯方式为RS485，以双机热备为主，具有良好的稳定性能。该系统的测点覆盖范围非常广，可以对矿山工程的各个高位地点以及场所进行有效监测，对工程施工过程中的各种情况做到实时监测监控，具有较强的灵敏性与可靠性。现阶段，对于矿山工程而言，安全监测监控系统具有无可取代的重要意义，是矿山工程实现安全生产的技术保障。安全监测监控系统如图1所示。

图1 安全监测监控系统

2.2 人员考勤定位系统

该系统可以划分为2个部分，即软件部分和硬件部分。其软件部分的体系为3层架构，分别是数据应用、存储以及分析，这3个部分既互为独立个体，又相互结合。因此，并不会因局部变化影响整个系统，更易于对系统进行升级、安装、使用以及发布。应用此系统对数据进行存储，其结构符合我国相关规定标准，具有较强的系统集成性，有利于实现信息资源共享。软件主要应用技术有很多，例如，NET技术、VML技术、SVG技术、Vbscript技术、Jscript技术以及XML技术等。通过特定算法可以对SVG动态生成问题、智能合班问题以及无闪烁局部刷新问题进行有效处理。硬件部分主要由以下部分组成分别是接线盒、阻燃光纤、防爆交换机、阻燃通信电缆、阻燃电源电缆、嵌入式软件模块、液晶显示屏、备用电池、信息传输处理板以及信息采集处理板。

人员考勤定位系统的主要功能，一是图形显示功能。施工人员通过其所显示的图形，可以准确了解矿井巷道的分布情况。二是人员跟踪功能。通过此项功能，可以对施工人员进行有效定位，准确了解其井下位置。除此之外，还可以确定其经过的区域与滞留时间，有效检验相关作业情况，例如，瓦斯监测作业，避免发生安全事故。三是选择跟踪功能。通过此功能可以对任意员工进行跟踪，将其在井下的所有行踪反映给监测人员，有利于对特殊工种进行有效监督。四是实施跟踪功能。可以准确掌握分站范围内人员的动态情况，对人员的活动状态进行直观形象且实时的表述。五是位置查询功能。可以对任意人员的井下位置进行有效查询，有利于管理者对施工人员进行井下定位。六是轨迹回放功能。可以在背景图上回放某一员工某天的动态轨迹，采用图形与数据报表相结合的方式进行表述。七是员工下井考勤统计功能。可以对员工下井作业数量、作业周期以及上下井时间进行多角度统计。该系统具体作业情况如图2所示。

图2 人员考勤定位系统具体作业情况示意图

3 结语

对我国矿山工程数字化建设过程中存在的障碍性因素进行了具体分析，提出了相应的解决措施，并深入阐述了信息化技术在数字化矿山建设中的应用，旨在进一步推动我国矿山数字化建设进程，确保采矿工程具有良好的安全性，提高采矿施工效率与矿产品质量，缩减生产成本，从而促使我国矿山工程实现健康可持续发展，实现我国矿业富国的建设目标。

［1］ 王卓群，姚剑锋，赵光旭.关于中国数字化矿山建设的思考［J］.黄金，2014（11）：5－8.

［2］ 吴立新，汪云甲，丁恩杰，等.三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿［J］.煤炭学报，2012（3）：357－365.

［3］ 贾珂伟，赵国清.浅析梧桐庄矿“数字化矿山”发展战略——梧桐庄矿本质安全型调度指挥管理系统实践［J］.煤炭经济研究，2011（7）：101－104.

［4］ 尹静，光正国.刍议信息化数字化矿山［J］.现代矿业，2011（7）：136－137.