1、2018/11/19,1,数字矿山,数字矿山是用数字在三维空间反映和再现物质矿山的虚拟矿山。两个层次：第一层次：矿区地理模型、矿床模型第二层次：嵌入用数字反映的开采、选矿、经营管理等活动。一个平台：MGIS,MGIS,地理模型,矿床模型,采矿,选矿,经营管理,数字矿山的基本特征 1、以高速企业网为“路网”； 2、以采矿CAD、虚拟现实仿真、科学计算与可视化为“车辆”； 3、以矿业数据和矿业应用模型为“货物”； 4、以数据挖掘为“包装”； 5、以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障”； 6、以MGIS平台上开发的功能软件为“调度”。在围绕以上6项基本特征的关键技术支持下的一整套矿山自动化软件系
2、统。,2018/11/19,3,爆破仿真模型,地质属性推断模型,MGIS,矿山计划与决策,境界优化计划编制穿爆设计,生产实时监控调度,采场调度,选场调度,灾变预警,钻机、电铲、汽车、其他设备,碎矿、磨选、过滤脱水精尾输送过程控制,边坡、尾矿坝、排土场监控,数据采集,测量,勘探,传感,数据库,模型库,数据仓库,储量计算模型,爆破仿真模型,边坡等灾变模型,应用软件库,MCAD,VR,遥测遥感,文档,数字矿山框架图,2018/11/19,4,开发“数字矿山”的必要性,矿山面对：*复杂多变的矿床形态和地质构造； *作业地点多、分散在多个台阶上，距离数公里； *采矿作业地点和设备在不断移动，多种工艺立体
3、交叉作业； *安全条件和环境恶劣。 矿山需要：*更清楚地掌握矿床形态、矿岩属性等信息 *掌握设备地点、状态、作业进度、工程质量等信息； *预报灾变发生可能和环境恶化的状况； *快速反应、快速运算、辅助决策的手段。 数字矿山：*提供充分的矿床形态、矿岩属性、地质构造信息； *全面监控设备的地点、状态、作业进度和工程质量； *监控灾变可能和环境污染； *快速反应、快速运算、辅助决策的手段。建成“数字矿山”后，推动我国矿山计算机应用，将大大提高矿山管理水平，充分发挥管理人员的作用，改善资源利用，提高精矿品位，提高生产能力，降低成本，改进安全状况，为国民经济发展作贡献。,2018/11/19,5,建立
4、“数字矿山”的现实可能性,1）科学技术飞速发展，计算机技术、信息技术、自动化技术、检测监控技术、包括无线通信网络在内的网络技术、GPS（全球定位系统）定位技术、RS（遥感）技术、GIS（地理信息系统）、VR（虚拟现实）技术、优化与人工智能方法、ERP（企业资源计划）技术、数据仓库技术等的现代发展水平，足以支持“数字矿山”的开发。 2）国外矿山计算机应用发展模式为我国建立“数字矿山”提供了良好经验。 3）我国矿山在九十年代后期以来，在地测、采掘计划与爆破设计中应用CAD技术、在采场应用自动调度技术、在选场应用过程控制技术、GPS、无线通信的应用等，特别是矿山已普遍在不同程度上熟悉了计算机应用，构
5、成建立“数字矿山”的良好基础。,2018/11/19,6,国外矿山计算机应用发展现状,1）CAD技术在矿山地测、采掘计划编制和采矿设计中已普遍应用，基于GIS的三维建模已经实用，已有十余种功能齐全、可用于露天和地下矿山的地测、采掘计划编制、采矿设计的商品软件，Modular公司的Dispatch自动调度系统1997年已在79个露天矿山（包括德兴铜矿）应用，采场大型采矿、运输设备已装备作业监测监控和故障诊断装置、并通过无线通信得到调度监控，GPS-RTK技术已局部取代光学测量方法，边坡自动监测技术已得到实用。 2）80年代先进选厂已达到管理控制全面自动化的水平，有的已更新换代几次，近年来，基于D
6、CS、FCS的计算机控制系统已在大型选厂普遍应用，智能控制策略进入实用，CIMS（计算机集成制造系统）在选矿自动化领域方兴未艾，是选矿自动化的发展方向。 3）从九十年代七瑞典、加拿大、芬兰等国已研究遥控铲运机采矿，加拿大研制了激光探测车，在坑道中扫描获得坑道断面的精确坐标，作为以后采矿设备进入坑道作业时自动定位的依据，美国Caterpillar公司和日本小松公司研制了无人驾驶汽车，分别在日本、加拿大、澳大利亚和美国试用成功。国外已进入研究开发遥控、自动化、无人采矿工艺的阶段。,2018/11/19,7,国内技术发展现状,从七十年代开始，在马鞍山矿山研究院、东北大学、北京科技大学、长沙矿冶研究院
7、、中国矿业大学、辽工大以及很多矿山共同努力下，我国矿山计算机应用取得很大的进展： 1）在金厂峪金矿、梅山、大姑山、邯邢、南芬、歪头山、水厂、兰朱等铁矿、金川镍矿、德兴铜矿、伊敏河、平朔、准格尔、平庄等矿区先后应用了开发程度不同的CAD地测、采掘计划和采矿设计软件。 2）在南山、南芬、大石河、伊敏河、抚顺西露天矿等先后开发了计算机辅助调度系统，在水厂铁矿开发并成功应用了自动调度系统。 3）已有矿山试用GPS-RTK技术于地形测量、边坡监控，作了有益的尝试。 4）在选矿方面较成熟的有破碎过程的PLC逻辑连锁控制和恒功率自动控制，磨矿过程恒定给矿、磨机负荷和分级溢流浓度控制、浮选过程的自动给药控制、
8、浓缩过程的浓度控制等。DCS仅有局部应用。 5）边坡监测已由机械量测和电测发展到无线遥控遥测、连续主动监测，边坡自动监测系统，已有成功预测预报的实例。 虽然有以上进展，但还不够完善、还未能形成系统，不能取得大的效益。,2018/11/19,8,“数字露天矿的研究和开发”课题设三个系统,数字露天矿,地测采掘 （GIS） 系统,采场,经营管理系统,安全预警,生产实时监控 调度系统,选厂,开发平台及系统管理,2018/11/19,9,数字露天矿,地测采掘（GIS） 系统,采场,经营管理系统,安全预警,生产实时监控调度系统,地质测量,采掘计划,穿爆管理,采场生产实时监控调度,卡车,钻机,其他移动设备,
9、野外设备监控传输,矿山ERP管理,安全环保管理,人力资源管理,销售运输管理,材料库存管理,固定资产管理,财务核算管理,边坡稳定预警,排土场泥石流预警,尾矿坝稳定预警,过程级实时监控调度,碎矿,磨选,脱水过滤及精尾矿输送,厂矿级实时监控调度,选厂,电铲,卸矿站排土场,生产指标统计,开发平台及系统管理,图1 数字矿山系统结构,地测采掘（GIS）系统,地质测量,采掘计划,穿爆设计,地质测量子系统 GIS,全站仪测量值,炮孔样品数据,钻孔样品数据,槽探样品数据,地形图,采场现状图,炮孔施工图,地质剖面图,地质平面图,地质方块模型,储量计算表,调度传输数据,财务核算传输,长期计划编制子系统,年季月计划编
10、制子系统,周日计划编制子系统,穿爆设计子系统,目标管理数据,境界圈定,年级月季花,周日计划,穿爆设计,地质采掘系统 *包含地质测量、采掘计划、穿爆管理三个子系统。 *均以GIS为开发平台 *均以矿区模型和矿床模型为基础。 *地测子系统的输入：勘探样品、测量数据、 财务数据、GPS检测数据。,设备检测数据,2018/11/19,11,地质测量子系统,地质测量子系统 GIS,全站仪测量值,炮孔样品数据,钻孔样品数据,槽探样品数据,地形图,采场现状图,炮孔施工图,地质剖面图,地质平面图,储量计算表,财务核算传输,设备检测数据,矿区地理模型,矿床模型,属性数据库,2018/11/19,12,边坡监控,
11、排土场监控,尾矿坝监控,碎矿监控,磨选监控,过滤脱水精尾输送,其他车辆 卸矿岩处,电铲车载台,钻机车载台,卡车车载台,卡车定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,钻孔定位信息 钻机定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,矿岩界限定位 采场地形信息 电铲定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,车辆定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,工艺参数信息 设备参数信息 监控画面信息 统计决策数据,位移监测信息 水文监测信息 地压监测信息,选厂调度室,矿调度室,安全信息预警,设备故障信息预警,选场动画作业信息显示,采场动画作业信息显示,信息数据库,指令,指令 采场地图,指令 排图场地图,指令 采场地图,采选生产
12、统计指标,采场地形矿岩界线,炮孔位置信息,安全环境子系统,目标管理子系统,穿爆设计子系统,固定资产子系统,计划子系统,地测子系统,图 3 生产实时监控调度系统结构图 采用GPS定位、检测、监控、故障诊断、无线通信、优化方法、数据管理技术,安全预警,选厂监控调度,采场监控调度,2018/11/19,13,采场监控调度,其他车辆 卸矿岩处,电铲车载台,钻机车载台,卡车车载台,卡车定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,钻孔定位信息 钻机定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,矿岩界限定位 采场地形信息 电铲定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,车辆定位信息 作业监测信息 故障诊断信息,指令,指令 采场
13、地图,指令 土场地图,指令 采场地图,矿调度室,GPS,2018/11/19,14,选厂监控调度,碎矿实时监控调度,磨选实时监控调度,脱水过滤精尾矿输送 实时监控调度,选厂调度室,矿调度室,采集底 层信息,监控画面,存储,2018/11/19,15,经营管理系统 *包含七个子系统。以“矿山ERP管理子系统”为纲。 *研究符合矿山生产、经营、管理特点的ERP模型。 *重视分析系统中的信息流、信息共享和数据管理。 *强调方便基层用户的系统访问和信息共享。 *应用优化方法保证管理目标的实现。,矿山ERP管理,财务核算管理,财务核算管理,安全环保管理,人力资源管理,销售运输管理,材料库存管理,固资设备管理,经营管理系统,2018/11/19,16,关键技术,*数据采集技术除常规方法外，采用遥测遥感（GPS、RS）、监测监控（传感）。 *数据仓库技术包括数据仓库和应用模型库。研究标准，数据组织、元数据管理。 *GIS和真3D技术以MGIS拓朴建模作为矿山各类空间模型和软件的公共平台和载体。 *VR技术 *优化决策、动态计划技术、ERP管理 *生产监控调度技术实现采场、选场、灾变可能全面监测监控 *选矿全过程自动化、数字化、智能化,2018/11/19,17,谢 谢,
