2数字矿山系统构成

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1、2数字矿山系统构成2.1数字矿山的特征、功能、内涵数字驴山是以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系，以矿山科学技术、信息科学、人工智能和计算科学为理论慕础，以高新矿山观测和网络技术为支撑，建立起的一系列不同层次的原型、系统场、物质模型、力学模型、数学模型、信息模型和计算机模型并集成，可用多媒体和模拟仿真虚拟技术进行多维的表达，同吋具有高分辨率、海量数据和多种数据的融合以及空间化、数字化、网络化、智1能化和可视化的技术系统。它是信息化、数字化的虚拟矿山，是用信息化与数字化的方法来研究和构建的矿山，是矿山地表而之下

2、的人类工程活动的信息全部数字化之后由计算机网络来管理的技术系统。通过它可以了解整个矿山系统所涉及的信息过程，特别是矿山系统多体之间信息的联系和相互作用的规律。数字矿山是以多吋空、动态的矿山系统为研究对象，以矿山观测、网络和计算机信息处理为主体的技术系统。它在空间上可把矿山工程的部分工作转移到实验室，在时间上可从过去、现在的研究发展到三维空间上定量地预测未来。数字矿山特征(1)空间性、数字性和整体性三者的融合统一。这是它与其它信息系统的根本区别。X171717JX)z23456/(z(z(xz(z

3、l.具有无边无缝的分布式数据层结构，包括多源、多比例尺、多分辨率的历史和现时的矢量格式及栅格格式的数据。具有海量、充实、分类、迅速、联网的矿山地理信息数据库。采用开放平台、构件技术、动态互操作等最先进的技术方案。可以用图形、图像、图表、文本报告等形式提供服务。用户可以以多种方式从中获取信息。无论生产者是谁，也无论数据在什么地方，任何一个用户都可以实时调用信息，国际互联网上的用户可以根据自己的权限查询“数字矿山”中的信息。(7)服务对象覆盖整个矿山层面，分机构、分密级地为矿山机关、生产单位、科教部门、专业技术

4、人员、普通矿工等提供其所需要的信息服务。2.2数字矿山的理论框架、模型数字驴山基础理论与撲型主要研究内容包括:建立在矿山科学技术、信息科学和计算科学等学科研究的基础上，将矿山系统作为一个有机整体，研究矿山多体要素之间的相互联系、相互作用的规律，进而建立矿山系统现彖的发生、发展的地学模型、物质模型、力学模型、数学模型、信息模型和计算机模型等。数字矿山技术支撐糸统主要研究内容包括:数据采集、存储、传输、处理和显示技术，构建宽带数据网，建立国家空间数据基础设施，发展超级计算机、大容量时空数据存储、管理、模拟仿真和虚

5、拟现实、显示等。数字矿山系统工程是在上述理论研究和技术支撑体系的共同支持下，通过软件开发和硬件集成，建立可行的、分布式和开放的网络信息系统，为我国矿山资源合理开釆、合理利用、环境保护、减灾防灾、矿山安全、管理决策和矿山科学技术研究服务。原型是指研究对象的实体。以煤矿为例，数字矿山原型也称为矿山系统，主要由煤矿地质、井田开拓、井巷掘进与支护、采煤方法、机械电器、提升运输、矿井通风与安全、矿井生产系统、露天开采和煤的地下气化等子系统组成。煤矿的生产建设一般要经过地质勘探、矿井设计、建井、开采、提升运输以及加工洗选

6、等多个程序组成，而开采是其中心环节。上述内容便构成了数字矿山的原型，其主要研究内容有矿山系统物质组成、矿山系统动力学特征、矿山系统工程活动效应、矿山系统资源特征和环境变化及灾害规律、矿山系统经济活动响应、矿山系统科学技术，以及矿山系统管理决策等。数字矿山的物质棋型是数字矿山的重要组成部分，其主要研究内容由矿山系统的形态和规模、地质勘探、矿井设计、建井、开采、机械、电器、安全以及加工洗选等几个程序组成，而矿山开采是其物质模型的中心环节。围绕着数字矿山物质模型的几何学、运动学和动力学特征，数字矿山力学模型主要有数

7、字矿山多体系统力学、非完整系统力学、变质量系统力学、碰撞系统力学、破坏系统力学、流体系统力学、极端系统力学和爆炸(发)系统力学等。数字驴山数学栈型(1)计算应用学科围绕数字矿山建立数学模型，包括数字矿山的数论分析、数字矿山动力系统的稳定性、数字矿山的自适应以及矿山的排队论研究等。(2)计算方法计算方法的研究将沿统一算法研究趋势发展，这与以往算法研究问题越来越细、范围越来越窄的趋势相反。这种研究将借助于更新的数学理论工具，高性能计算机和设计与结构优化紧密结合将是新一代算法的显著特点。(3)科学可视化数字矿山的科

8、学可视化是将科学计算的数值结果转化为图形、图像以及动画在计算机屏幕上显示，它帮助人们更好地观察及理解科学计算的结果及发现研究对象的规律。科学可视化依赖于计算几何、数值逼近等，它的实现离不开先进的计算方法、图形运算和高速计算机。数字矿山信息模型是依附于矿山系统能量流、物质流和人流而存在的，它是时空变化、特征和运动状态的表征与认识，是对矿山系统信息的机理、信息产生、信息获取和处理方法以及信息传播规律等进