数字化矿山建设方法研究

周凯丽 朱彤

摘要：国内许多煤矿集团都在努力实现数字矿山的建设，但是大多数集团之下的煤矿都是相互独立的，导致煤矿之间由于硬件平台的不同，无法实现煤矿之间的信息共享以及数据分析，煤矿监测系统的重复开发现象较为严重。本文分析了数字化矿山建设的特点，给出整体设计方案，有效的克服了现有建设方案的缺点。

关键词：煤矿;数字化矿山;建设方法

一、绪论

中国工程院院士于润沧谈数字矿山的三个层次时曾说过：“数字矿山，第一个层次是矿山信息共享;第二个层次是将矿山虚拟化，以数字的形式表现出来;第三个层次是达到煤矿开采的智能化。”发达采矿国家对矿山信息化建设已做出了相当大的努力，许多国家已经取得了良好的成果。加拿大在20世纪80年代末就期望实现远程遥控来完成整个矿区的采矿工作。已研制出样机系统，并已在INCO公司的几个地下镍矿中进行测试使用，较好的实现通过地面遥控对地下矿石开采进行控制的目的。另外，芬兰的矿业集团也于上个世纪90年代初宣布了该国的智能采矿技术方案。

二、我国数字化矿山发展现状

我国大部分矿山仅仅处于初级、或者第二个层次，未来的道路还很遥远。煤矿信息化建设的典范是兖州矿务集团，它建立了我国第一个集团级别的内部地域性网络信息系统，集团内部人员可以根据自身的权限查询集团内部所辖矿区任意矿井的生产情况，包括皮带传送，井下通风，给排水等煤矿开采信息，并能够根据反馈的信息进行运算分析，提供分析报告，极大的提高了集团内部矿业生产的安全性与可靠性。

除此之外，山东临沂矿务集团所辖的土楼煤矿也走在国内矿山数字化进程的前列，该集团通过将近20年的努力，将土楼煤矿内部的所有生产与管理流程全部以信息化进行展示，无论是煤矿采集的自动化、地理信息的全景化展示、设备的管理，还是企业内部各类信息管理、生产调度等等与企业经营相关的信息，都能够通过企业内部网进行查询，可以说达到了很高的自动化生产水平。还有国内的平顶山煤矿集团天安十一矿、淮北矿业集团青东煤矿等都在进行真正意义上的数字矿山建设。

三、现有系统存在的问题

国内许多煤矿集团都在努力实现数字矿山的建设，但是大多数集团之下的煤矿都是相互独立的，导致煤矿之间由于硬件平台的不同，无法实现煤矿之间的信息共享以及数据分析，煤矿监测系统的重复开发现象较为严重。

煤矿集团之下的单个煤矿在生产时，有些确实使用安全监测与监控系统进行生产，但对整个煤矿单位，甚至在某一具体生产单位，不同类型的监测系统就有十几个，甚至几十个之多，而且每一个生产单位基本上都是封闭的，它们之间没有信息交流，更不用说能够形成统一的集成界面。在煤矿生产监控网络和企业内部网络数据的共享和利用率方面仍存在很多问题，企业迫切希望能够在一个整合的集成平台中综合浏览和利用这些数据。

四、数字化矿山整体设计方案

本系统利用web技术设计，Web服务也可以看作是一个向外界提供服务功能的应用程序，它的特点是自包含、自描述、模块化，可以通过网络描述、发布以及调用。Web服务模块化组件的特点是分布式与网络化，在执行与其他兼容组件互操作和传输数据时遵循特定的技术规范，在传输数据时，采用标准的互联网传输协议，如 HTTP和XML，它定义了一套规定应用程序在Web上进行互操作的标准，使得用户可以通过各种语言在不同的开发平台上编写Web服务。它的特征如下：

（一）较高封装性

Web服务是通过提供服务接口来完成服务功能的，是一种部署在互联网上的对象，它具有较高的封装性，用户只能了解服务的内容与功能，而不能查看功能实现的具体后台代码，这样既增加了服务的保密性，又方便了用户使用。同时，Web服务使用的标准与传输协议具有高度的开放性，用户都能够在开发应用程序时使用这些规范。

（二）高透明、高集成性

对某一个Web服务而言，当它的内部实现方式发生改变时，只要它对外提供的服务功能未发生变化，用户在调用服务时不会和以往有任何区别，可以认为这种情况下Web服务内部的任何变化对用户都是透明的。由于Web服务对不同开发平台所采取的标准与传输协议都是相同的，应用程序可以通过这些标准进行相互访问与调用，这就为软件的集成服务功能提供了良好的实现环境。

同时.NET框架为开发者提供了性能优越的ADO.NET数据库访问技术、ASP.NET网络应用功能开发技术和Windows窗体开发组件。另外，.NET还提供了诸如VB，C++，C#，Java等多种编程语言的开发环境和丰富的开发组件，降低开发应用程序的难度。.NET框架的特征包括：服务代替软件;共用XML语言;多设备、多平台的融合;友好的人机交互界面等。

提供Web服务的应用程序采用n层结构，通常的应用程序都采用三层结构：用户端浏览器、Web服务器与数据库服务器。本系统结构如图1所示。

在B/S模式中，煤矿管理者能够通过对Web服务器进行设置来开启或关闭内/外网访问的功能。从使用的方便性考虑，与C/S模式相比，使用B/S模式构建的系统更容易被煤矿企业所接受，企业用户不需要针对客户端的安装与维护进行专业的培训，只要能够使用普通的IE浏览器即可。而对企业本身而言，管理员能够通过后台的控制界面设计、维护与修改系统的相关信息，为系统设定各种参数，但企业的決策者却不需要了解详细的情况，他们需要更系统、更直观的方式来了解企业内部的各类统计信息，而且在B/S模式下，即使身处不同地域，都可以通过Internet访问本系统，这样更方便了决策者远程查询企业资讯，更符合企业的需求。在B/S模式中，数据和界面处理的功能都归于Web服务器端，管理者通过修改后台服务器的系统运行参数就能够更改系统的应用服务功能，并不需要对用户端进行维护与修改，这样可以大大减少系统维护与升级的成本，增加企业的经济效益。

五、结语

本系统存储的是煤矿企业日常生产的各类信息，Web服务器作为提供服务的关键环节，管理和控制着网站的服务与组件的功能，它将以往某些负责解释并运行的应用程序从用户端收回，重新部署到Web服务器端，这样做的好处就是能进一步的“瘦化”客户端，将所有复杂的逻辑处理和服务提供程序都搭建到服务器上。Web服务器在提供服务时通常会使用COM组件，COM组件可以透明化的处理用户请求，完成与数据库服务器的数据传输，它通常以DLL或EXE文件格式存放在Web服务器中，系统可以通过多种方式对其进行调用。Web服务器最重要的特性就是无论在何时都可以处理多数用户的请求。

参考文献：

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