数字矿山及智能化系统

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1、第一部分数字矿山的一些概念第二部分通信系统概述第三部分煤矿安全监控系统李季春2010年6月煤矿通信及安全监控系统1数字矿山的基本特征与关键技术采矿业是以自然资源为生产对象的古老产业，绝大多数矿山企业还处在劳动密集性阶段，信息化程度很低。综观历史，采矿业曾受到大大小小技术进步的巨大冲击。如今，数字地球（DigitalEarth,DE）和数字中国（DigitalChina,DC）的钟声，已经和正在惊醒一代采矿人。2数字矿山的基本特征与关键技术一、数字矿山及其战略意义国际动态加拿大已制订出一项拟在2050年实现的远景规划：即将加拿大北部边远地区的一个矿山实现为无人矿井，从萨得伯里通过卫

2、星操纵矿山的所有设备实现机械自动破碎和自动切割采矿；3数字矿山及其战略意义芬兰采矿工业也于1992年宣布了自己的智能采矿技术方案，涉及采矿实时过程控制、资源实时管理、矿山信息网建设、新机械应用和自动控制等28个专题；瑞典也制定了向矿山自动化进军的“Grountecknik2000”战略计划。4数字矿山及其战略意义中国矿业大学等单位也相继开展了采矿机器人（MR）、矿山地理信息系统（MGIS）、三维地学模拟（3DGM）、矿山虚拟现实（MVR）、矿山GPS定位等方面的技术开发与应用研究。5数字矿山及其战略意义随着实时矿山测量、GPS实时导航与遥控、GIS管理与辅助决策和3DGM的应用，国际

3、上一些大型露天矿山（包括我国的平朔、霍林河矿区）已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划，并与采场设备相联系，形成动态管理与遥控指挥系统。。6数字矿山及其战略意义此外，专家系统、神经网络、模糊逻辑、自适应模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPS技术、并行计算技术、射频识别技术以及面向岩石力学问题的全局优化方法、遥感技术等已在智能矿山地质勘探调查与测量、智能矿山设计、智能矿山开采、计划与控制、矿山灾害遥感预报等研究领域得到应用。。7数字矿山原型：遥控采矿国际著名矿山企业——加拿大国际镍公司（Inco）从20世纪90年代初开始研究遥控采矿技术，目标是实现整个采矿过程的遥控操作。Inco公司

4、给遥控采矿下的定义是“利用目前最先进的技术，包括地下通讯、定位、工艺设计、监视和控制系统，去操纵采矿设备与采矿系统。”遥控采矿工艺包括自动凿岩、自动装药与爆破、自动装岩、自动转运、自动卸岩和自动支护等，其技术基础是高速地下通讯系统和高精度地下定位、定向系统（要求达到mm级）。8数字矿山原型：遥控采矿基于遥控采矿的技术特点，设想未来的数字矿山的原形系统：远距离高速通讯网络地面控制中心（OA+MGIS）无人采矿设备井上/下自动定位与导航采矿模拟与分析系统数据采集与快速更新系统决策与仿真控制系统工况动态监测与实时反馈9中国矿山面临的挑战近年，中国矿山行业的信息化建设虽然有了较大发展，但总体

5、状况仍然很不乐观。总体来看，中国矿山在矿山勘察、规划、设计、生产、管理、全过程监控等信息化“软”领域，与发达采矿国家的差距越来越大。中国矿山既没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发和综合利用，更没有形成系统性能稳定、信息资源充足的矿山信息基础设施（MineInfrastructure）。10数字矿山的基本特征基于DM的定义，主流意见认为，DM应具有以下六大特征：以高速企业网为“路网”、以采矿CAD（MCAD）、虚拟现实（VR）、仿真（CS）、科学计算（SC）与可视化（VS）为“车辆”、以矿业数据和矿业应用模型为“货物”、以真三维地学模拟（3DGM）和数据挖掘为“包装”、

6、以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障”和以矿山GIS（MGIS）为“调度”。11数字矿山的基本特征DM的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率，以至无人采矿和遥控采矿。12数字矿山的基本特征1)以高速企业网为“路网”DM的建设与矿山业务运行是以高速企业网为基础，逐渐建立宽带、高速和双向的通讯网络，确保海量矿山数据在企业内部、省内与省际矿业网络快速传递。同时，还必须与NII（NationalInformationInfrastructure）与DC（DigitalControl）建设相协调，以利于矿山产品、经营等社会化信息在Internet上的快速传递，便于矿山信息的公众共享和

7、产品市场的实时运作。因此，高速企业网技术是关键之一。13数字矿山的基本特征2）以MCAD、VM、MS、SC、AI与SV为“车辆”为满足不断扩展的矿山需求，必须开发适合不同用户层次、具有不同功能的矿山应用系统和软件模块，即需要制造多品种、多型号的“车辆”：如采矿CAD、采矿仿真技术、各类科学计算工具（如有限元、离散元、边界元和有限差分模型等）和3D可视化工具等。随计算机性能的不断提高和并行计算技术的采用，矿山业主和技术人员不仅可以对采矿活动造成的地层环境影响