摘 要：随着现代化科学技术的快速发展，各种自动化、数字化技术在各个领域得到广泛应用。基于自动化理念下，积极推动数字矿山建设，可有效提高矿山生产运营效率，还有助于减少安全生产事故。结合当前数字矿山建设的实际情况，进一步优化和完善数字矿山建设。文章简要介绍了数字矿山建设，分析了数字矿山建设的现状，阐述了自动化理念下的数字矿山建设。
关键词：自动化理念；数字矿山；建设
数字矿山是基于动态、多时空的采动系统，包括井巷工程、地层环境与矿体，以计算机信息技术、网络通信和矿山实时监测为中心的技术系统。自动化理念下的数字矿山建设是矿业发展的必然趋势，通过积极建设数字矿山，实现科学化决策和矿山高效管理。
1 数字矿山建设概述
采矿工业的发展关系着国家可持续发展、人身安全、环境保护和资源利用，数字矿山建设一直以来是各国科技研究的重要内容。建设数字矿山是指将矿山中相对固定的空间位置信息，如矿山运输、排水、供电、提升以及井下地质构造等内容，准确、全面地描述出矿山生产运营的三维控制模型，综合矿山企业的过程控制系统、生产执行系统和资源计划等构成一个信息广泛的数字矿山，对矿山采掘、生产运营和自动化管理控制等系列活动进行可视决策、调度指挥、智能分析、仿真模拟和现实虚拟[1]，实现智能化和自动化的矿山管理，提高矿山生产的经济效益和社会效益。
2 数字矿山建设的现状
传统矿山生产多是人工作业，采矿质量和工作效率有限，并且易发生各种安全事故，威胁采矿工作人员的人身安全，传统矿山企业管理粗放、装备和技术水平落后，生产、设计、决策等环节依赖于经验，自动化程度较低。而随着市场竞争、生产安全、经营管理等因素的影响，建设数字矿山势在必行，但需结合矿山实际统筹规划，改善矿山日常生产运营存在的问题，应积极引进现代化科学技术，基于数字矿山平台，集成管理系统和生产应用，提升矿山安全管理水平和市场竞争力。当前，我国数字矿山建设起步较晚，很多矿山企业没有将信息资源作为一种重要资源进行综合利用和统筹开发，数字矿山的信息基础薄弱，系统性能不够稳定。一方面，矿山企业对于数字矿山建设的认识不全面，混淆了数字矿山建设和信息化建设的概念。数字矿山建设是自动化现场作业、三维模拟、信息自动化的有机结合体，由于矿山企业对数字矿山建设的经验不足，而且矿山生产运营又有着个性化的特点，可参考和借鉴的内容较少[2]，使得数字矿山建设存在较大难度。另一方面，数字矿山系统孤立，数字矿山的安全管理、信息监控、辅助设计和信息系统之间，信息不共享。
3 自动化理念下的数字矿山建设
3.1 三维辅助决策系统（GIS）
数字矿山建设以三维辅助决策系统为核心，通过仿真虚拟技术和三维建模过程，虚拟再现矿山采掘、生产和运营环境，集成矿山生产运营决策、安全调度指挥、生产计划调度以及采掘生产管理，实现对矿山经营管理和安全生产的实时监控、可视化调度和分析决策，为矿山应急救援指挥、技术调度以及安全生产管理提供重要的技术支持。
3.2 协同办公管理系统
自动化理念下数字矿山建设需要构建协同办公管理系统，协同办公是以政府单位和企业信息化建设为核心的软件系统平台，基于该软件系统平台建设资金流、物流、信息流和工作流的信息化应用框架，加强个人消息、公共信息、系统数据、知识文档等信息的沟通交流。同时对协同办公管理系统设计工作交流管理、信息管理、资源管理、会议管理、档案管理、公文管理、表单管理、邮件管理、首页管理和系统管理等功能模块。
3.3 矿山企业资源计划
矿山企业资源计划（ERP）结合矿山企业的实际生产运营计划，进一步优化生产管理的流程和功能，从而确定财务管理、销售管理、人力薪资管理、选冶管理、仓库管理、采购管理、运输管理、设备能源、安全管理、生产管理、计划管理、储量管理、系统管理等功能模块[3]。
3.4 井下地表通讯系统
井下地表通讯系统以电缆、光缆为信息传输媒介，建立井下局域网，基于TCP/IP协议，实现和Internet、矿山局域网的信息通讯。井下地表通讯系统需设置视频监控模块、井下工作人员与设备调度、跟踪和定位模块以及语音通讯模块，实现监测与交通监控之间的数据传输。通过对井下地表通讯系统设计模块化结构，结合数字矿山建设实际情况，在不同阶段，分步、分期进行实施。
3.5 生产执行系统
生产执行系统（MES）是面向矿山企业生产车间的实时信息系统和生产管理技术，MES为矿山企业提供精细化、有弹性、快速反应的制造环境，有助于矿山企业按期交货、降低成本，提高服务质量和产品质量。MES实现的关键在于矿山生产与计划的密切配合，车间管理人员通过MES了解矿山生产现场的情况，及时做出准确判断，快速采取应对措施，确保矿山生产计划的快速执行。MES为矿山企业管理人员进行矿山生产运营过程管理和监控、控制生产成本和产品质量提供了重要工具。
3.6 过程控制系统
3.6.1 人机定位管理。人机定位管理主要实现以下功能：第一，自动记录升降井工作人员，显示具体每个人准确的上井和下井时间；第二，识别卡管理，包括人车识别卡匹配查询、识别卡分配、新卡入库管理等；第三，重大危险信息警示，动态显示矿山井下的危险信息，提醒工作人员注意所在区域的危险和风险因素，采取有效安全防护措施，在井下危险场合，如盲巷，设计语音站，组织工作人员随便进入；第四，CAS/PDS反碰撞系统，在车辆与车辆、工作人员与车辆相遇时，提前发出报警信号，提醒行人和司机，避免发生安全事故；第五，实时定位，通过人机定位管理系统，在屏幕上显示任一时刻井下车辆和人员的位置，实时查询井下车辆和人员的数量和分布情况。
3.6.2 通风排水控制。实时监测矿井通风机的反风和开停、电机绕组温度、轴承温度、通风机功率、风量以及风压等状态信号，一旦发现矿井异常情况，快速发出报警信号，并传送到矿山信息管理中心，按照紧急预案有效处理。
3.6.3 尾矿库预警监测。通过尾矿库预警监测系统对尾矿库库区筑坝、尾矿排放等情况进行巡检和观测，准确高效地指挥尾矿库生产，实时观察牲畜或者闲杂人员进入尾矿库等情况，及时发出报警信号。
3.6.4 安全生产调度指挥。安全生产调度指挥系统是一个集矿山信息采集、调度、决策、显示、控制、切换、处理等为一体的综合性系统，实现整个矿山生产运营的有效、全面和持续监管，随时掌握矿山安全生产情况，识别安全风险，对可能存在的风险提前预警，提高化解和防范矿山风险能力，确保矿山安全、稳定、高效运行。
4 结束语
随着矿山开采越来越深，对于矿山企业的生产运营要求也越来越高。矿山的安全生产运营离不开技术创新和科技支撑，通过建设数字矿山，实现标准化、系统化、规范化的采矿生产运营，实现最大化的经济效益，推动矿山企业的快速发展。
参考文献
[1]吴立新，汪云甲，丁恩杰，等.三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿[J].煤炭学报，2012，3：357-365.
[2]杨光.试分析自动化、信息化与数字矿山[J].机械管理开发，2013，5：68-69+72.
[3]白复锌，王善功，姜顺鹏，等.浅谈数字化矿山建设整体架构思路[A].中国金属学会采矿分会、中国矿冶网.全国冶金矿山现代采矿技术及装备学术研讨会论文集[C].中国金属学会采矿分会、国家金属矿产资源综合利用工程技术研究中心、中国矿冶网，2012：5.
作者简介：袁超（1987-），男，河北唐山人，学历：本科，工作单位：河北钢铁集团矿山设计有限公司，助理工程师，研究方向：自动化。
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