采矿工程专业数字矿山“嵌入式”教学体系研究

王浩宇

摘 要：数字矿山技术为现代采矿业提供先进工具与技术平台的同时，也对采矿从业人员的素质与能力提出了更高的要求，现代化的采矿工程人才培养模式也要做出适应性的调整。本文针对数字矿山在我国教学现状以及存在的问题，提出了采用“嵌入式”教学体系改革模式，主要从相关专业课程的教学内容、教学方式与教学过程、各专业课的课程设计、实践教学等几个环节进行教学改革，把数字矿山理念与技术“嵌入”整个采矿工程专业本科教学体系中，为现代采矿专业人才培养贡献一份力量。

关键词：采矿工程专业；数字矿山；“嵌入式”教学

随着计算机网络技术、图形技术、自动化技术、数字通讯技术、3S技术等新技术的飞速发展，以计算机和网络通讯为核心的信息技术将人类带入了信息时代。信息技术和产品渗透到社会的各个领域，从政府的战略决策到企业的经营管理和生产工艺，再到人们的日常生活，无不受到信息技术的影响。矿山生产已经从20世纪80年代的机械化、自动化时代步入今天的信息化、数字化时代，采矿专业和数字矿山的嵌入式教学已经成为了新时代背景下的必然趋势。

一、数字矿山的定义及功能分析

（一）什么是数字矿山

有人把数字矿山看成是建立一批数据库，有人则把它看成是一个矿山地理信息系统，也有人认为数字矿山就是3S技术在矿山开采上的应用。这些说法都是片面的，都只是给出了数字矿山的一个或几个局部定义而已，而且主要是有关数据获取、存储和表述的局部。

所谓数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息，按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。从这个意义上说，数字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而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的信息的总称。

（二）数字矿山的功能内涵

数字矿山是对矿山数据的存储、传输和表述向更深层次延展，包括各个层次的更实质性的应用，特别是作用于生产过程的直接应用。只有这样，我们才能从数字矿山得到可观的回报。纵观矿业发达国家的实践，数字矿山的主要功能可以归纳为以下几点：

数据的获取、存储、传输和表述。利用现代技术获取更具时效性、更准确的有关数据，对矿区的空间、属性和管理数据实现全方位的存储、管理和限定的传输，并能够根据数据的性质和需要提供各种必要的表述形式。

矿山生产与经营决策优化。数字矿山应该使分析、预测和优化方法走出书本，在矿山生产方案确定、参数选取与经营决策中发挥尽可能大的作用。发达国家的实践表明，生产优化与科学决策能够创造巨大的经济效益，尽管这样的效益大都是隐形的。

二、采矿专业和数字矿山的嵌入式教学体系

（一）嵌入方式

在教学上引进数字露天矿的概念，数字露天矿总体结构设计采用先进的数据矿山构架技术并主要考虑了露天矿生产管理需求及当前具体条件，既要实现生产管理中各类不同系统的数据交换与共享，又将各类系统中大量异质信息存储到核心系统的数据仓库中，实现信息的综合管理、分析和利用。

（二）嵌入式系统应用人才培养目标

结合采矿工程专业的实际情况和学生特点，嵌入式系统应用人才的培养目标提出：综合素质好，创新能力强，专业基础理论扎实，应用领域明确，工程实践技能突出，具备工程应用开发过程中计划、需求、设计、研发、测试、维护和管理等方面的知识与技能，能够胜任系统化、规范化、度量化的项目研发工作的实用型中高级应用型工程技术人才。培养具备专业知识完备的采矿工程专业新型人才，嵌入式系统设计师、嵌入式系统开发工程师等。通过专业知识的，实现学业与职业零距离对接，培养面向工程、立足实践、具有创新精神的工程型采矿工程专业学生。

（三）嵌入式系统课程体系

嵌入式系统涉及内容广泛、系统性强，是一个软硬件系统的综合体。按照不同的要求和目的来建立一套合理的教学课程体系，根据教学特点与时间问题，以及学生的素质，把嵌入式系统的课程体系结构分为三个阶段。第一个阶段学习矿山专业基础课，主要开设采矿专业的基础知识和数字矿山的一些相应知识。第二个阶段学习专业课，主要开设采矿技术、数字矿山的详细知识、数字矿山的运用、操作系统原理。第三个阶段学习嵌入式系统课程，主要开设嵌入式系统原理与应用、嵌入式操作系统、采矿工程和数字矿山的有效嵌入。

三、教学方法

（一）开设嵌入式系统的相关课程

以项目驱动的方式为基础，在讲述项目设计方法和设计过程时要求学生熟悉开发环境、开发工具。而且在真正作项目之前还要不断复习、不断动手操作使各种工具应用熟练，对专业知识的掌握更加完备，让采矿工程和数字矿山不仅在教学上能很好的嵌入，在实际操作中也能很好地融合在一起。

（二）培养学生的动手能力

采矿专业的实践性特别强，所以锻炼学生的动手能力是十分有必要的，因而不采用传统的期末笔试的方式进行，而是实训的过程中跟进每组的实际情况，综合考核。基础性的操作和专业知识要求学生都掌握，既要锻炼学生的动手能力，又要强调学习过程中理论联系实际的能力，更好地理解项目成功实现的原理。

四、结束语

嵌入式系统在國内、外的应用发展非常迅速，需要的面向应用的嵌入式方面的工程技术人员缺口很大，但目前我国针对的嵌入式人才培养还没有一定的模式，嵌入式系统教学也没有形成统一的教学体系和规范，为了促进采矿工程嵌入式系统教学需要建立科学的、可操作性的嵌入式系统理论和实验教矿工程专业和数字矿山的嵌入式教学体系、教材以及教师队伍的培养体系。

参考文献

[1]王彦彬.网络数字矿山系统若干问题研究[D].东北大学，2012.

[2]钟建峰.3DGIS数字矿山基础信息平台的应用及优化研究[D].广西大学，2013.

[3]董波.数字矿山三维地质建模及可视化研究[D].中国地质大学（北京），2013.

[4]彭建宇.基于B/S架构的数字矿山生产信息集成平台研究[D].东北大学，2013.