数字矿山的国内外动态学习教案.pptx

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1、数字数字(shz)矿山的国内外动态矿山的国内外动态第一页，共23页。1 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；芬兰采矿工业也于1992年宣布了自己(zj)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“Grountecknik 2000”战略计划。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

2、）、矿山GPS定位等方面的技术开发与应用研究。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第1页/共22页第二页，共23页。1 1 国际动态国际动态 19971997年年7 7月，澳大利亚联邦科工组织（月，澳大利亚联邦科工组织（CSIROCSIRO）制定了一项）制定了一项关于煤炭勘探与开采的三年研究计划，投入关于煤炭勘探与开采的三年研究计划，投入31003100万澳元，围万澳元，围绕资源评估、采矿工艺革新、矿井瓦斯控制与利用、自动化、绕资源评估、采矿工艺革新、矿井瓦斯控制与利用、自动化、安全和材料精细控制等六个方面、按安全和材料精细控制等六个方面、按1818个专门项目进行研究。个专门项

3、目进行研究。其中地质评估与急救响应是最具特色的两项。其中地质评估与急救响应是最具特色的两项。1 1）地质评估：）地质评估：开发了一个基于开发了一个基于3D3D块体模型的软件来评估矿井或采区的地层块体模型的软件来评估矿井或采区的地层环境（沉积环境）；并且通过一个交互式环境（沉积环境）；并且通过一个交互式3D3D（和（和4D4D）软件包）软件包来对多种异质数据（微震监测数据、中子伽玛采样数据等）来对多种异质数据（微震监测数据、中子伽玛采样数据等）进行进行3D3D可视化；以及可视化；以及(yj)(yj)通过有限元通过有限元/有限差分（有限差分（FE/FDFE/FD）模）模型来逼真地模拟开采后的岩体变

4、形。型来逼真地模拟开采后的岩体变形。2 2）急救响应：开发了一）急救响应：开发了一个人身安全定位与监测系统，该系统由控制装置、监测设备、个人身安全定位与监测系统，该系统由控制装置、监测设备、网络灯标和矿工异频雷达收发机组成，具有无线通讯能力，网络灯标和矿工异频雷达收发机组成，具有无线通讯能力，即使在发生瓦斯爆炸等井下灾害之后仍能报告井下矿工的位即使在发生瓦斯爆炸等井下灾害之后仍能报告井下矿工的位置和安全状况；并开发了一个名叫置和安全状况；并开发了一个名叫NumbatNumbat的遥控无人驾驶急的遥控无人驾驶急救车，用于爆炸之后对伤员进行紧急抢救。救车，用于爆炸之后对伤员进行紧急抢救。数字数字(

5、shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第2页/共22页第三页，共23页。1 1 国际动态国际动态 随着实时矿山测量、随着实时矿山测量、GPSGPS实时导航与实时导航与RSRS、GISGIS管理与辅助决策和管理与辅助决策和3DGM3DGM的应用，国际的应用，国际上一些大型露天矿山（包括我国的平朔、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、霍林河矿区）已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘矿山采掘(ci ju)(ci ju)计划，并与采场设备相联计划，并与采场设备相联系，形成动态管理与遥控指挥系统。此外，系，形成动态管理与遥控指挥系统。此外，专家系统、神经网络、模糊

6、逻辑、自适应专家系统、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、模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPSGPS技术、并行计算技术、射频识别技术技术、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、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划与控制、矿山灾害遥感预报等研究领域得到应用得到应用 数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第3页/共22页第四页，共23页。数字矿山原型：遥

7、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公司给遥控采矿下的定义(dngy)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）。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第4页/共22页第五页，共23页。数字矿山原型：遥控采矿数字矿山原型：遥控采矿 现在，现在，IncoInco公司已研制

8、出样机系统，并在加拿大安公司已研制出样机系统，并在加拿大安太略省的萨德泊里盆地的几家地下镍矿试用太略省的萨德泊里盆地的几家地下镍矿试用(shyng)(shyng)。实现了从地面对地下矿山进行控制，。实现了从地面对地下矿山进行控制，甚至可以从甚至可以从400Km400Km以外的首都多伦多对地下镍矿的以外的首都多伦多对地下镍矿的采、掘、运活动进行远距离控制。遥控采矿的核心采、掘、运活动进行远距离控制。遥控采矿的核心部件是部件是IncoInco公司开发的一个能在地下获取定位数据公司开发的一个能在地下获取定位数据的名叫的名叫HORTAHORTA的装置。将该装置安装在地下观测的装置。将该装置安装在地下观

9、测车上，当观测车在地下或矿体内部巷道中漫游时，车上，当观测车在地下或矿体内部巷道中漫游时，HORTAHORTA就会利用其激光陀螺仪和激光扫描仪在水就会利用其激光陀螺仪和激光扫描仪在水平和垂直面上扫描矿山巷道的断面，进而产生巷道平和垂直面上扫描矿山巷道的断面，进而产生巷道的三维结构图。的三维结构图。IncoInco公司还计划将公司还计划将HORTAHORTA完善后，完善后，将其安装在钻机上。届时，安装了将其安装在钻机上。届时，安装了HORTAHORTA装置的装置的钻机将自动驶往目标巷道，自动完成开凿作业，然钻机将自动驶往目标巷道，自动完成开凿作业，然后再自动驶往下一巷道。后再自动驶往下一巷道。数

10、字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第5页/共22页第六页，共23页。数字矿山原型：遥控采矿目前，Inco公司在Stobie矿和Greighton矿分别有6台和8台遥控采矿设备投入运行。1999年6月，Inco公司在地面的一幢大楼内设立了一个中央控制站，对该公司所属的多个矿山、多个矿体的开采活动进行集中自动控制。由此，地下(dxi)矿山的采、掘、运均实现了无人作业，即无人采矿（hands-off mining），仅当设备出现故障时，维修人员才会到达采掘现场。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第6页/共22页第七页，共23页。2 2 中国矿山面临中国矿山面临(mi

11、nlng)(minlng)的挑战的挑战 建国以来，中国矿业经过半个世纪的快速建国以来，中国矿业经过半个世纪的快速发展，已建成国有矿山近万座，集体矿山发展，已建成国有矿山近万座，集体矿山和其他非国有矿山和其他非国有矿山2020多万座，年开采矿石多万座，年开采矿石量超过量超过5050亿亿t t，从业人员，从业人员21002100万，带动了万，带动了300300座以采矿和矿产品加工为支柱产业的矿座以采矿和矿产品加工为支柱产业的矿业城市的兴起（其中煤炭城市业城市的兴起（其中煤炭城市5454座）。乡座）。乡及乡以上的矿产采选业产值占及乡以上的矿产采选业产值占GDPGDP的的6.27%(19976.27%

12、(1997年年)；全国固体矿产产值占世界；全国固体矿产产值占世界产值的产值的16.5%(199616.5%(1996年年)，居世界第二位，能，居世界第二位，能源矿产产值占世界的源矿产产值占世界的9.1%9.1%（19961996年），居年），居世界第三位。中国已由一个矿业弱国跃入世界第三位。中国已由一个矿业弱国跃入世界矿业大国的行列世界矿业大国的行列数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第7页/共22页第八页，共23页。2 2 中国矿山面临的挑战中国矿山面临的挑战 但近但近5 5年来，中国矿业与矿业城市遇到了空前年来，中国矿业与矿业城市遇到了空前的生存与发展困境，如矿竭城衰、减产

13、限产、的生存与发展困境，如矿竭城衰、减产限产、低位运行、大量失业等。原因主要是：低位运行、大量失业等。原因主要是：1 1）矿）矿业投入不足，后备储量缺乏，技术装备普遍落业投入不足，后备储量缺乏，技术装备普遍落后于国外后于国外15201520年；年；2 2）矿产资源利用水平不高，）矿产资源利用水平不高，全国矿产资源总回收率为全国矿产资源总回收率为3050%3050%，比发达国，比发达国家低家低1020%1020%；3 3）矿业开发过程中生态环境问）矿业开发过程中生态环境问题日趋突出，采选所造成的环境污染严重，来题日趋突出，采选所造成的环境污染严重，来自自(li z)(li z)环境的压力与日俱增

14、。此外，来自环境的压力与日俱增。此外，来自(li(li z)z)国际市场的高产、高效、高质量、低成本的国际市场的高产、高效、高质量、低成本的矿产品的竞争，以及来自矿产品的竞争，以及来自(li z)(li z)非法掠夺式开非法掠夺式开采和国内市场的非正当竞争，也是一个不可忽采和国内市场的非正当竞争，也是一个不可忽视的重要方面。国家视的重要方面。国家“十五信息化发展规划十五信息化发展规划”中中明确指出要利用信息技术改造和提升传统产业，明确指出要利用信息技术改造和提升传统产业，中国矿山作为一类典型的传统采矿业，已经或中国矿山作为一类典型的传统采矿业，已经或正在面临信息技术的挑战和洗礼。正在面临信息技

15、术的挑战和洗礼。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第8页/共22页第九页，共23页。2 2 中国矿山面临的挑战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，但总体状况仍然很不乐观。了较大发展，但总体状况仍然很不乐观。中国矿山在矿山勘察、规划、设计、生产、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管理、全过程监控等信息化“软软”领域，与领域，与发达采矿国家的差距越来越大。中国矿山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既没有把信息资源(zyun)(zyun)当作矿山的重当作矿山的重要战略资

16、源要战略资源(zyun)(zyun)之一加以统筹开发和之一加以统筹开发和综合利用，更没有形成系统性能稳定、信综合利用，更没有形成系统性能稳定、信息资源息资源(zyun)(zyun)充足的矿山信息基础设施充足的矿山信息基础设施（Mine InfrastructureMine Infrastructure）。分析认为：我）。分析认为：我国矿山企业信息化建设的国矿山企业信息化建设的“无路无车无路无车”、“有有路无车路无车”或或“车货不一车货不一”情况情况77的出现，是的出现，是因为中国矿山的决策者、管理者和工程技因为中国矿山的决策者、管理者和工程技术人员，在矿山信息化建设方面存在因循术人员，在矿山信

17、息化建设方面存在因循守旧、短期效益、重硬轻软和事不关己守旧、短期效益、重硬轻软和事不关己4 4种情结种情结88。这。这4 4种不良情结影响甚至限制种不良情结影响甚至限制了矿山信息化建设的健康发展。了矿山信息化建设的健康发展。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第9页/共22页第十页，共23页。3 3 数字矿山的基本特征数字矿山的基本特征 基于基于DMDM的定义，分析认为，的定义，分析认为，DMDM应具有应具有以下六大特征：以高速企业网为以下六大特征：以高速企业网为“路网路网”、以采矿以采矿CADCAD（MCADMCAD）、虚拟现实）、虚拟现实（VRVR）、仿真（）、仿真（CSC

18、S）、科学计算）、科学计算（SCSC）与可视化（）与可视化（VSVS）为）为“车辆车辆”、以矿、以矿业数据和矿业应用模型业数据和矿业应用模型(mxng)(mxng)为为“货物货物”、以真三维地学模拟（、以真三维地学模拟（3DGM3DGM）和数据挖）和数据挖掘为掘为“包装包装”、以多源异质矿业数据采集与、以多源异质矿业数据采集与更新系统为更新系统为“保障保障”和以矿山和以矿山GISGIS（MGISMGIS）为）为“调度调度”。DMDM的最终表现的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率，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。以至无人采矿和遥控采矿。数字数字(shz)矿山及

19、其战略意义矿山及其战略意义 第10页/共22页第十一页，共23页。1)1)以高速企业网为以高速企业网为“路网路网”DM DM的建设与矿山业务运行是以高速企业网为基础，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、高速和双向的通讯逐渐建立宽带、高速和双向的通讯(tngxn)(tngxn)网络，确网络，确保海量矿山数据在企业内部、省内与省际矿业网络保海量矿山数据在企业内部、省内与省际矿业网络11快速传递。同时，还必须与快速传递。同时，还必须与NIINII（National Information National Information InfrastructureInfrastruct

20、ure）与）与DCDC建设相协调，以利于矿山产品、建设相协调，以利于矿山产品、经营等社会化信息在经营等社会化信息在InternetInternet上的快速传递，便于矿山上的快速传递，便于矿山信息的公众共享和产品市场的实时运作。因此，高速信息的公众共享和产品市场的实时运作。因此，高速企业网技术是关键之一。企业网技术是关键之一。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第11页/共22页第十二页，共23页。2 2）以）以MCADMCAD、VMVM、MSMS、SCSC、AIAI与与SVSV为为“车辆车辆”为满足不断扩展的矿山需求，必须开发适合不同用户为满足不断扩展的矿山需求，必须开发适合不

21、同用户(yngh)(yngh)层次、具有不同功能的矿山应用系统和软件模块，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、多型号的即需要制造多品种、多型号的“车辆车辆”：如采矿：如采矿CADCAD、采矿仿、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）和有限差分模型等）和3D3D可视化工具等。随计算机性能的不断可视化工具等。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进行大规模模拟与虚拟分析，对采

22、矿活动造成的地层环境影响进行大规模模拟与虚拟分析，而且可对矿工进行虚拟岗前培训，提高矿工的安全意识、防而且可对矿工进行虚拟岗前培训，提高矿工的安全意识、防灾减灾能力和作业工作效率。灾减灾能力和作业工作效率。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第12页/共22页第十三页，共23页。3)3)以矿业数据和应用模型为以矿业数据和应用模型为“货物货物”DMDM的核心是数据仓库。的核心是数据仓库。DMDM数据仓库由两部分组数据仓库由两部分组成，就象人的左右心室：一侧为数据仓库，管理成，就象人的左右心室：一侧为数据仓库，管理海量的矿山地物的几何信息、拓扑信息和属性信海量的矿山地物的几何信息、

23、拓扑信息和属性信息；另一侧为模型仓库，管理各类为矿业工程、息；另一侧为模型仓库，管理各类为矿业工程、生产、安全、经营、管理、决策等服务的各类专生产、安全、经营、管理、决策等服务的各类专业应用模型，如开采沉陷计算、开采沉陷预计、业应用模型，如开采沉陷计算、开采沉陷预计、顶板垮落计算、围岩运动模型、储量顶板垮落计算、围岩运动模型、储量(ch lin)(ch lin)计计算、通风网络解算、瓦斯聚集模型、涌水计算等。算、通风网络解算、瓦斯聚集模型、涌水计算等。数据仓库所管理的海量数据与模型仓库所管理的数据仓库所管理的海量数据与模型仓库所管理的矿业模型，就是可以被各类矿业模型，就是可以被各类“车辆车辆”

24、在在DM“DM“路网路网”上上运输的数字运输的数字“货物货物”。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第13页/共22页第十四页，共23页。4 4）以）以3DGM3DGM和数据挖掘为和数据挖掘为“包装包装”为满足不同用户和不同目的的需要，必须对为满足不同用户和不同目的的需要，必须对“数据与模型仓数据与模型仓库库”中的海量数据与模型进行相应中的海量数据与模型进行相应“包装包装”处理，即进行数据处理，即进行数据与模型的过滤和重组。三维地学模拟（与模型的过滤和重组。三维地学模拟（3DGM3DGM）是）是DMDM的技的技术核心之一。它是基于钻孔资料术核心之一。它是基于钻孔资料(zlio)

25、(zlio)、地震资料、地震资料(zlio)(zlio)、开挖设计数据及各类物探、化探资料、开挖设计数据及各类物探、化探资料(zlio)(zlio)，来建立矿，来建立矿山井田、矿体与采区巷道及开挖空间矢栅整合的真山井田、矿体与采区巷道及开挖空间矢栅整合的真3D3D模型。模型。在此基础上进行矿床地质条件评估、地质构造预测、精细在此基础上进行矿床地质条件评估、地质构造预测、精细地学参量半定量分析、深部成矿定位预测、矿产资储量管地学参量半定量分析、深部成矿定位预测、矿产资储量管理、经济可采性评估、开拓设计、支护设计和风险评估等，理、经济可采性评估、开拓设计、支护设计和风险评估等，从而辅助矿山决策，确

26、保矿山工程的科学、可靠与安全。从而辅助矿山决策，确保矿山工程的科学、可靠与安全。数据挖掘是利用基于知识的工程（数据挖掘是利用基于知识的工程（KBEKBE）技术和人工智能，）技术和人工智能，从从DMDM中的海量矿山数据中为用户挖掘有用数据、获取决策中的海量矿山数据中为用户挖掘有用数据、获取决策信息，以及建立求解各类具体工程、生产、管理与经营等信息，以及建立求解各类具体工程、生产、管理与经营等问题的应用模型，是问题的应用模型，是DMDM的实用化工具。只有当的实用化工具。只有当DMDM能够方能够方便、快速地从其数据仓库中提取用户所需的显式数据与模便、快速地从其数据仓库中提取用户所需的显式数据与模型，

27、智能、快速地从其数据仓库中重新组织并产生用户所型，智能、快速地从其数据仓库中重新组织并产生用户所需的隐式数据与模型的能力时，需的隐式数据与模型的能力时，DMDM的海量矿山信息才能被的海量矿山信息才能被未经过特别培训的用户和各业务部门所共享。未经过特别培训的用户和各业务部门所共享。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第14页/共22页第十五页，共23页。5)5)以多源异质矿业数据采集与更新为以多源异质矿业数据采集与更新为“保障保障”DMDM必须以测量（遥感必须以测量（遥感RSRS、全球定位系统、全球定位系统GPSGPS、数字、数字摄影测量摄影测量DPDP、常规地面测量、常规地面测

28、量NSNS和井下测量和井下测量USUS等）、等）、勘探（钻探、槽探、山地工程、地球物理物探、化探勘探（钻探、槽探、山地工程、地球物理物探、化探等）、传感（指各类接触式与非接触式矿山专用传感等）、传感（指各类接触式与非接触式矿山专用传感与监视设备与监视设备/仪器采集系统，如应力传感、应变传感、仪器采集系统，如应力传感、应变传感、瓦斯传感、自动监测、机械信号与故障传感、工业电瓦斯传感、自动监测、机械信号与故障传感、工业电视等）和文档录入（法规、法令、文件、档案、统计视等）和文档录入（法规、法令、文件、档案、统计数据等）为综合手段，来建立精确、动态数据等）为综合手段，来建立精确、动态(dngti)(

29、dngti)和和全面的矿山综合信息采集与数据更新系统。只有实现全面的矿山综合信息采集与数据更新系统。只有实现了矿业综合数据的动态了矿业综合数据的动态(dngti)(dngti)采集与快速更新，才采集与快速更新，才能为动态能为动态(dngti)(dngti)时效的时效的3DGM3DGM与与MGISMGIS提供数据粮食，提供数据粮食，为遥控采矿或无人采矿提供信息保障。此外，还要在为遥控采矿或无人采矿提供信息保障。此外，还要在3DGM3DGM的基础上，基于统一的时空参照、元数据和编的基础上，基于统一的时空参照、元数据和编码，根据需要将上述多源异质数据进行有选择的融合码，根据需要将上述多源异质数据进行

30、有选择的融合和分类，形成无缝无斥的数据组织。和分类，形成无缝无斥的数据组织。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第15页/共22页第十六页，共23页。6)6)以以MGISMGIS为为“调度调度”DMDM是以是以MGISMGIS作为矿山整体信息与办公作为矿山整体信息与办公(bn gng)(bn gng)决策的决策的公共载体和总公共载体和总“调度调度”。在统一的时空间参照下进行采矿动。在统一的时空间参照下进行采矿动态组织与管理，并调度和控制各类态组织与管理，并调度和控制各类“车辆车辆”与设备的使用和与设备的使用和运行、运行、“货物货物”的制造、管理与包装等系统功能。面向的制造、管理

31、与包装等系统功能。面向2121世世纪纪DMDM的的MGISMGIS系统应该是一个能为采矿业提供基于系统应该是一个能为采矿业提供基于4D4D时空时空信息的动态模拟、可视化、分析与决策支持的复杂巨系统。信息的动态模拟、可视化、分析与决策支持的复杂巨系统。它允许在它允许在2D2D或或3D TIN3D TIN表面上叠加影像、图片、测量数据、表面上叠加影像、图片、测量数据、地震资料、纹理及其它数据。它应具有地震资料、纹理及其它数据。它应具有3DGM3DGM整合、整合、3D3D空空间网络分析、多目标决策分析、飞行模拟等基本功能，并间网络分析、多目标决策分析、飞行模拟等基本功能，并实现以下应用功能：辅助勘探

32、、交互式采矿设计与规划、实现以下应用功能：辅助勘探、交互式采矿设计与规划、实时开采模拟、作业安排与监测、资源动态管理、地质统实时开采模拟、作业安排与监测、资源动态管理、地质统计、地下水模拟、开采沉陷动态模拟、地表数据整合、支计、地下水模拟、开采沉陷动态模拟、地表数据整合、支持复垦规划、生态恢复和矿区可持续发展多目标决策等。持复垦规划、生态恢复和矿区可持续发展多目标决策等。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第16页/共22页第十七页，共23页。4 4 数字矿山的基本框架数字矿山的基本框架基于系统理论的层次结构和以矿山地理信息系统（基于系统理论的层次结构和以矿山地理信息系统（MG

33、ISMGIS）为核）为核心的心的4 4层客户机层客户机/服务器（服务器（C/SC/S）网络模式，设计了）网络模式，设计了DMDM的基本组成的基本组成(z chn)(z chn)和网络架构。和网络架构。4.1 DM4.1 DM的基本组成的基本组成(z chn)(z chn)DMDM应是一个层次结构。按数据流和功能流，由外向里分别为采应是一个层次结构。按数据流和功能流，由外向里分别为采集系统、调度系统、功能系统、包装系统、核心系统共集系统、调度系统、功能系统、包装系统、核心系统共5 5部分。部分。1)1)采集系统：负责数据采集与处理，包括测量、勘探、传感和文采集系统：负责数据采集与处理，包括测量、

34、勘探、传感和文档档4 4类基础数据采集子系统；类基础数据采集子系统；2)2)调度系统：指调度系统：指MGISMGIS，负责提供拓扑建立与维护、空间查询与，负责提供拓扑建立与维护、空间查询与分析、制图与输出等分析、制图与输出等GISGIS基本功能，并进行数据访问控制、开放基本功能，并进行数据访问控制、开放接口和生产调度与指挥管理；接口和生产调度与指挥管理；3)3)功能系统：负责提供各类专业功能系统：负责提供各类专业模拟与分析功能，包括模拟与分析功能，包括MCADMCAD、VMVM、MSMS、SCSC、AIAI和和SVSV等；等；4 4）包装系统：负责提供）包装系统：负责提供3D3D空间建模工具和

35、多源异质矿山数据的空间建模工具和多源异质矿山数据的空间融合环境和数据过滤、组合与封装机制，包括空间融合环境和数据过滤、组合与封装机制，包括3DGM3DGM和数据和数据挖掘工具；挖掘工具；5 5）核心系统：负责统一管理数据和模型，由时空数据仓库和应）核心系统：负责统一管理数据和模型，由时空数据仓库和应用模型库两个子系统组成用模型库两个子系统组成(z chn)(z chn)。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第17页/共22页第十八页，共23页。4 4 数字矿山的基本框架数字矿山的基本框架4.2 DM4.2 DM的网络架构的网络架构DMDM系统在矿山企业中的业务化运作是基于系统在

36、矿山企业中的业务化运作是基于(jy)(jy)企业的宽带、高速网络来实现的。为此，企业的宽带、高速网络来实现的。为此，在相关文献的基础上，改进设计了一种采用在相关文献的基础上，改进设计了一种采用4 4层层C/SC/S的网络模式。系统的数据组织以对象的网络模式。系统的数据组织以对象-关系型数据库为核心，负责对多源异质信息关系型数据库为核心，负责对多源异质信息和矿业应用模型进行管理和维护。系统的和矿业应用模型进行管理和维护。系统的C/SC/S结构与网络化数据流为：服务器端由结构与网络化数据流为：服务器端由GISGIS服务服务器、功能服务器和数据与模型服务器器、功能服务器和数据与模型服务器3 3层组成

37、。层组成。客户机、客户机、GISGIS服务器、功能服务器和分布式数服务器、功能服务器和分布式数据与模型服务器分别对应处理据与模型服务器分别对应处理GUIGUI用户界面、用户界面、GISGIS应用程序逻辑、矿业功能模块调用逻辑、应用程序逻辑、矿业功能模块调用逻辑、数据存储与矿业模型访问逻辑等任务。数据存储与矿业模型访问逻辑等任务。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第18页/共22页第十九页，共23页。5 DM5 DM的关键技术的关键技术基于基于DMDM的定义、内涵、特征与基本框架分析，作者认为实施的定义、内涵、特征与基本框架分析，作者认为实施DMDM战略，必须需要围绕以下九项关

38、键技术进行研究战略，必须需要围绕以下九项关键技术进行研究和攻关：和攻关：1 1）矿山数据仓库技术：针对矿山信息的）矿山数据仓库技术：针对矿山信息的“五性四多五性四多”（复杂性、海量性、异质性、不确定性和动态性，多源、多精（复杂性、海量性、异质性、不确定性和动态性，多源、多精度、多时相和多尺度）特点，为统一管理和共享数据，必须研究一种新型的数据仓库技术，包括矿山数据组织、度、多时相和多尺度）特点，为统一管理和共享数据，必须研究一种新型的数据仓库技术，包括矿山数据组织、分类编码、元数据标准、高效分类编码、元数据标准、高效(o xio)(o xio)检索、快速更新与分布式管理等；检索、快速更新与分布

39、式管理等；2 2）矿山数据挖掘技术：由于矿山空间信息的上述特点，为了从矿山数据仓库中快速提取专题信息、发掘隐含规）矿山数据挖掘技术：由于矿山空间信息的上述特点，为了从矿山数据仓库中快速提取专题信息、发掘隐含规律、认识未知现象和进行时空发展预测等，必须研究一种高效律、认识未知现象和进行时空发展预测等，必须研究一种高效(o xio)(o xio)、智能、透明、符合矿山思维、基于专、智能、透明、符合矿山思维、基于专家知识的数据挖掘技术；家知识的数据挖掘技术；3 3）真）真3DGM3DGM与可视化技术：只有集钻孔、物探、测量、传感等数据于一体进行真与可视化技术：只有集钻孔、物探、测量、传感等数据于一体

40、进行真3D3D地学模拟，并实现动态数据地学模拟，并实现动态数据维护（局部快速更新、细化、修改、补充等），才能对地层环境、矿山实体、采矿活动、采矿影响等进行真实的、维护（局部快速更新、细化、修改、补充等），才能对地层环境、矿山实体、采矿活动、采矿影响等进行真实的、实时的实时的3D3D可视化再现、模拟与分析；可视化再现、模拟与分析；4 4）矿山）矿山3D3D拓扑技术：矿山信息的拓扑查询、分析与应用及许多采矿安全问题的模拟、分析与预测等，均以矿山拓扑技术：矿山信息的拓扑查询、分析与应用及许多采矿安全问题的模拟、分析与预测等，均以矿山3D3D实体的属性、几何与拓扑数据的统一组织为基础，因此，必须立足矿

41、山实体的属性、几何与拓扑数据的统一组织为基础，因此，必须立足矿山3D3D数据的矢栅集成，解决矿山数据的矢栅集成，解决矿山3D3D拓扑拓扑描述、表达、组织与维护这一技术难题；描述、表达、组织与维护这一技术难题；数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第19页/共22页第二十页，共23页。5 DM5 DM的关键技术的关键技术 5 5）应用软件与相关模型：矿山信息的分析与应用，矿山生产）应用软件与相关模型：矿山信息的分析与应用，矿山生产的评估与监控，矿山工程的模拟与决策等，均以各类应用软件与的评估与监控，矿山工程的模拟与决策等，均以各类应用软件与相关模型为工具，必须研制为满足不同需求、提

42、供不同服务的多相关模型为工具，必须研制为满足不同需求、提供不同服务的多品种、多型号、多功能、组件式品种、多型号、多功能、组件式“车辆车辆”；6 6）地下快速定位与自动导航技术：基于）地下快速定位与自动导航技术：基于GPSGPS的地面快速定位的地面快速定位与自动导航问题已基本解决，而在卫星信号不能到达的地下矿井，与自动导航问题已基本解决，而在卫星信号不能到达的地下矿井，除传统的陀螺定向除传统的陀螺定向(dn xin)(dn xin)与初露端倪的影像匹配之外，尚与初露端倪的影像匹配之外，尚没有满足矿山工程精度与作业速度要求的地下快速定位与自动导没有满足矿山工程精度与作业速度要求的地下快速定位与自动

43、导航的理论、技术与仪器；航的理论、技术与仪器；7 7）井下多媒体通讯与无线传输技术：在矿井通信方面，除宽）井下多媒体通讯与无线传输技术：在矿井通信方面，除宽带网络之外，如何快速、准确、完整、清晰、实时地采集与传输带网络之外，如何快速、准确、完整、清晰、实时地采集与传输矿山井下各类环境指标、设备工况、人员信息、作业参数与调度矿山井下各类环境指标、设备工况、人员信息、作业参数与调度指令，并以多媒体的形式进行地面指令，并以多媒体的形式进行地面-井下双向、无线传输，是有井下双向、无线传输，是有待研究解决的关键技术；待研究解决的关键技术；8 8）智能采矿机器人）智能采矿机器人“班组班组”技术：在矿山自动

44、化方面，要突破技术：在矿山自动化方面，要突破过去关于采矿机器人的个体过去关于采矿机器人的个体“人人”的概念，要从整体采矿设备整体的概念，要从整体采矿设备整体与全作业流程的自动控制、协调、适应、保护、调整、修复甚至与全作业流程的自动控制、协调、适应、保护、调整、修复甚至再生的角度，去理解、研究和设计新一代智能化采矿机器人再生的角度，去理解、研究和设计新一代智能化采矿机器人“班班组组”；9 9）矿山）矿山GISGIS、OAOA、CDSCDS三位一体技术：为实现全矿山、全过程、三位一体技术：为实现全矿山、全过程、全周期的数字化管理、作业、指挥与调度，必须基于矿山全周期的数字化管理、作业、指挥与调度，

45、必须基于矿山GISGIS对对矿山信息的统一管理与可视化表达，无缝集成自动化办公矿山信息的统一管理与可视化表达，无缝集成自动化办公（OAOA）和指挥调度系统（）和指挥调度系统（CDSCDS），真正做到数据融合、流程匹），真正做到数据融合、流程匹配与组织协调。配与组织协调。数字数字(shz)矿山及其战矿山及其战略意义略意义 第20页/共22页第二十一页，共23页。中中国国矿矿业业要要走走出出困困境境，面面向向2121世世纪纪寻寻求求可可持持续续发发展展(fzhn)(fzhn)，必必须须走走DMDM之之路路。通通过过信信息息化化改改造造和和DMDM技技术术的的推推行行，使使传传统统的的采采矿矿业业在

46、在采采矿矿工工艺艺、生生产产管管理理、组组织织结结构构、工工程程决决策策等等方方面面有有大大的的调调整整。只只有有这这样样，才才能能在在未未来来5 51010年年内内，力力争争实实现现矿矿业业科科技技与与矿矿业业生生产产工工艺艺的的跨跨越越式式发发展展(fzhn)(fzhn)。同同时时，必必须须清清醒醒的的认认识识到到，矿矿山山信信息息化化改改造造与与DMDM建建设设是是一一项项复复杂杂、系系统统而而艰艰巨巨的的工工作作，有有人人的的因因素素，也也有有技技术术的的因因素素和和资资金金的的制制约约，必必须须在在资资金金与与人人才才方方面面兼兼顾顾，有有计计划划、有有步骤地稳步推进。步骤地稳步推进。数字数字(shz)矿山及其战略意义矿山及其战略意义 第21页/共22页第二十二页，共23页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第22页/共22页第二十三页，共23页。