中国水利水电第九工程局有限公司 贵州省贵阳市 550081
摘要：随着科学技术的发展，我国的数字化矿山建设越来越多。数字化矿山还可以作为监测预警的手段，将矿山边坡、排土场、矿山周边环境情况等易发生险情的位置所布置的监控设施纳入到同一监控平台上，做到了实时安全监控预防；数字化矿山系统通过整合其他合作单位提交的勘探设计等技术资料，找出其需要进一步完善的地方，提高项目实施的成功几率，使设计和矿山实际生产活动相结合，解决困扰矿山开采的各种复杂顽疾，保证矿山的高效可持续发展。
关键词：数字化矿山露天矿开采智能配矿系统
引言
数字化和信息化技术日新月异的发展，促使人类生产和生活迈向新的阶段。随着矿山技术和市场的不断进行转型升级，矿山竞争的核心已经由传统的资源竞争优势逐渐转化为高度信息化、集成化的科技竞争，智能化矿山建设应运而生。智能化矿山以数字化技术体系在矿山的建设及应用成果为依托，通过有机集成矿山信息、自动化及数字化技术体系，将与真实矿山开采与运行等相关活动的各种对象进行智能化表达并应用于各个环节的管理和决策之中，实现矿山的各工序或环节的智能化决策与控制，以达到生产方案优、生产效率高、安全信息化、管理精细化和决策科学化的目的。智能化矿山建设是一个由多个技术革新阶段组合，多阶段技术体系相继得到完善的过程。
1数字化矿山的意义
1）改变矿山的生产经营方式，在矿山设计、测量、开采、安全、应急管理以及绿色化矿山建设等方面产生正面积极的引导作用，促进本就稀缺的矿山资源合理有效的开采，防止出现矿产资源浪费的现象。2）数字化矿山为矿山开采技术的发展提供更强大的动力。使矿山开采具有更高效、更丰富的管理手段、更多的信息获取，从而提高矿山生产管理的时效性和准确性，提高资源优化配置水平，促进矿山的可持续发展。数字化矿山为矿山管理者搭建了一个带有准确坐标、时间节点和对象属性的三维虚拟环境体系，在这个体系中进行规划、决策和管理，使管理者在处理矿山复杂系统问题时能够建立更强的立体感和全局观念。
2智能化矿山的总体规划
应用系统业务涵盖技术、生产作业及管理过程，集成矿山自动化、数据采集系统的数据，构成一个完整的管控系统平台。包括三维可视化管控、生产管理、生产技术协同、智能开采装备与系统、安全环保管理等平台与ERP系统、OA系统的互联互通。其中，以三维数字软件平台构建为核心的可视化管控平台具有三维地理信息系统、虚拟现实与模拟仿真技术、多媒体与可视化分析等技术进行可视化表达和展现，实现透明管理，成为降本增效和科技创新的动力，解放生产力；智能化矿山数据中心建立数据仓库，以企业“云”的方式实现数据共享，为管控系统提供数据支撑。并建立企业生产技术、生产过程和生产管理全要素数据标准、编码体系和接口规范，以实现覆盖全流程、全过程的业务与管理数据共享管理体系。
3岩矿数字化矿山应用进程
3.1数字化矿山建设目标
打通矿石开采、矿石运输、地磅数据、环境监测等环节的信息壁垒，将勘探数据、现场钻孔凿岩取样化验室检验数据、皮带运输机在线分析仪在线检测数据、矿车信息、管理信息、智能算法等有机融合，打造“绿色矿山-智能调度-智能检测控制—智能调配矿车等”一体化系统。该系统以现有矿山勘测数据、炮孔岩粉化验数据、在线分析仪系统、车辆定位系统和调度管理办法等为基础，在保证质量指标的前提下，实时对不同品位的石灰石资源进行优化配置和精准调配，并优化调度规则实现矿车调度智能化，最大程度的利用低品位矿石，减少矿产资源的浪费，延长矿山寿命、降低生产成本和提高管理水平。
3.2三维数字化矿山地质信息整合系统软件设计
在系统软件方面设计了矿山地质信息检索模块和整合模块，在矿山地质信息检索模块中设计了数据通路作为三维数字化矿山地质信息整合过程中的空间数据检索路径，在整合时利用数据通路及物联网技术，将相应规则类型中的所有数据信息自动传输到系统终端。为促进整合对矿山地质信息数据的二次开发和利用，并实现更加深入的挖掘，在数据通路与数据管理进行连接，并将所有矿山地质信息通过直接或间接地方式传输到数据库当中，实现对海量可利用矿山地质信息资源的管理。结合人工智能技术，采用分层模块化的方式，将矿山地质信息数据源代理模块与实际的矿山地质信息数据进行交互，形成矿山地质信息数据源代理与矿山地质信息数据源之间一对一的对应关系。由于实际矿山地质信息数据存在一定的异构性特征，因此，在自主整合过程中，查询命令会出现差异。针对这一问题，对不同类别的矿山地质信息需要设计出对应的数据源代理模块。根据每个矿山地质信息数据源代理模块的具体运行过程可以看出，矿山地质信息代理模块主要存在于数据源模块与访问协议层之间，是矿山地质信息数据源的源头。利用数据源代理模块对矿山地质信息数据进行查询，并对数据源进行注册。通过对可扩展标记语言的格式进行查询，并利用异构数据或者不同访问接口数据进行接口转换软件将相应的查询指令转换为本地可以识别的查询命令，再将转化后的命令提交到数据源当中完成对矿山地质信息数据的查询。再将获取到的查询结果通过异构数据或者不同访问接口数据进行接口转换软件转化为原始数据格式，并按照访问协议将其进行保存处理，再传输给矿山地质信息整合模块当中。针对数据源的注册操作，主要是为了将采集到的矿山地质信息数据源信息通过注册使其为相应的部件形式，在矿山地质信息整合过程中进行主动注册，数据源通过自主的加入或退出，以发送对应可扩展标记语言的格式，实现对三维数字化矿山地质信息数据包的整合。在进行对数据源的注册时，发布的数据源内主要包含矿山地质信息内容、格式、来源等相关信息。
针对数据源代理中矿山地质信息数据的广泛、异构特点，在三维数字化矿山地质信息整合过程中还需要建立相应的元数据标准、统一数据对象模型，以及矿山地质信息数据存储等利用元数据进行分析，得到矿山地质信息数据源的具体数据结构，并根据时间将矿山地质信息数据源划分为历史数据与近期数据两部分。同时，在划分前还需要对矿山地质信息数据进行汇总，进一步减少对数据的遍历时间，采用按照维度整合的方式或提取数据的方式对三维数字化矿山地质信息进行整合。
3.3智能装备与智能机器人的定向开发
在实际生产中，这部分岗位人员虽然重要但占比并不是很高。因此，在加紧建设智能矿山主构架的同时，还要不断完善配套主工艺链的其它子模块及辅助生产模块的智能化建设工作，要将整个工业作业环境均纳入到统筹考虑范围之中，将原始的点巡检、各类配套主工序的准备型作业、补给、定期或不定期的处置型作业、环境保持，甚至部分有固定流程式的检修作业，均应不断探索并完善其智能化水平，在解决好相关问题后，才能真正做到区域无人或少人化作业。在具体实施过程中要按照实际需求，逐步配置或定制开发智能采矿装备及采矿专用机器人，逐步实现将重复性高、作业量大和风险性高的作业工序，利用人工智能来进行替代，从而在降低既有职业病及人身伤害风险同时，进一步做到减员增效。
3.4作业环境智能识别
作业环境智能识别也是采掘设备能够自动作业的前提，只有采掘设备在“看清”其作业对象及环境后，才能够进行准确的分析判断和操作。需智能识别的作业环境主要有：爆堆、运行线路、卸（渣）矿点、凿岩工作面、装药工作面、撬毛工作面、锚杆支护工作面、喷砼支护工作面、需要破碎的大块、需要维护的路面等。
3.5智能装备与智能机器人的定向开发
以上智能化升级蓝图构架，只是围绕生产工艺主链条的一些措施及方案，通过不断完善实施，实现原有固定司机岗位及各级调度指挥岗位的无人化。在实际生产中，这部分岗位人员虽然重要但占比并不是很高。因此，在加紧建设智能矿山主构架的同时，还要不断完善配套主工艺链的其它子模块及辅助生产模块的智能化建设工作，要将整个工业作业环境均纳入到统筹考虑范围之中，将原始的点巡检、各类配套主工序的准备型作业、补给、定期或不定期的处置型作业、环境保持，甚至部分有固定流程式的检修作业，均应不断探索并完善其智能化水平，在解决好相关问题后，才能真正做到区域无人或少人化作业。在具体实施过程中要按照实际需求，逐步配置或定制开发智能采矿装备及采矿专用机器人，逐步实现将重复性高、作业量大和风险性高的作业工序，利用人工智能来进行替代，从而在降低既有职业病及人身伤害风险同时，进一步做到减员增效。
3.6网络全面覆盖及信息及时传输
采掘工作面存在爆破作业，存在爆破冲击对设备设施的影响，因此爆破工作面网络全面覆盖是难点，可通过自动移动的设备来实现网络全面覆盖。采掘设备为移动设备，为保证运行安全，要求信息传输有低时延、大流量的良好性能，将5Ｇ通讯技术应用于井下，应能满足采掘智能化的通讯要求。
3.7三维数字化矿山地质信息整合系统硬件设计
（1）API接口爬取数据：API是一种应用程序编程接口，该接口是通过预选定义的函数为应用程序提供例程能力。通过该接口可以快速的获取到所需要的网络矿山地质信息资源资源，不需要学习地质信息网络爬虫具体爬取过程，用API接口直接下载网络中关于矿山地质信息数据，可以有效保证爬取到的数据格式的完整性、数据结构的良好性。（2）GUI接口下载数据：GUI接口爬取路径是对于网络中图形格式的矿山地质信息数据资源爬取而言的。GUI是一种图形接口，该接口具有强大的图形获取功能，地质信息网络爬虫通过该接口完成图形矿山地质资源的抓取，将获取到的信息资源以最直观的图形方式呈现出来，并且该途径不需要网络爬虫记忆大量的爬取命令，地质信息网络爬虫只需要执行少量的选择命令、执行命令完成检索任务，该途径占用的网络资源较少，且具有较高的可靠性。（3）编写爬虫程序下载数据：编写爬虫程序爬取路径相对于前两种路径，具有高效、高质量等爬取优点，使网络爬虫可以在矿山地质信息网络的公开数据获取中支持正则表达式操作。该路径具有强大的脚本语言系统作为爬虫爬取信息支持，可以精准的获取到与爬取主题相关的矿山地质信息资源，操作简单高效、接口稳定性良好。
结语
综上所述，对于采矿业从业者来说，要逐步走上科技含量高、经济效益好、充分利用矿产资源、绿色化矿山、技术型人才得到充分发挥的新型工业化之路，数字化是其发展的必然趋势。面对这个趋势，采矿人要与时俱进，学以致用，充分发挥数字化矿山的优势，解决困扰我们实际生产中的各种顽疾，合理有效地用好每一份矿产资源。科学技术的不断创新和发展，将会推动矿井开采和安全领域的发展，两者之间的联系将会越来越紧密，而对矿井的研究也会不断走向无人化、智能化、数字化。
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