矿山企业信息化范文

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[关键词]矿山企业；信息化；建设

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.12.043

[中图分类号]F270.7 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）12-00-01

1 矿山企业信息化建设的现状

矿山行业是以自然资源为生产对象的传统行业，绝大多数企业还处在劳动密集型阶段，信息化程度很低。与一般企业相比， 矿山企业具有分散性、地域性强和封闭性等固有的行业劣势和弱点。近年来，虽然我国矿山行业发展迅速，但也逐渐显现出一些问题，在矿山建设过程中所涉及到的勘察、规划、生产、管理等方面的信息化水平与发达国家相比存在很大的差距，在许多方面都需要进行改善。在未来建设过程中，我国矿山行业要想提升自身在国际市场中的竞争力，就必须把信息资源作为矿山行业发展过程中的重要战略资源加以利用，借助信息化来进行统筹开发利用，大力完善信息化的生产和管理体制，加快矿山行业的信息化建设步伐。

2 我国矿山企业信息化建设中存在的问题

2.1 领导层对信息化建设的重视度不够，缺乏长期规划

我国矿山企业主管部门和领导层尚未对信息化建设给予足够的重视，在信息化建设方面缺乏长远规划，在资金、人力等各方面的投入相对较少。

2.2 人才培养力度不足，科研水平相对滞后

目前，我国矿山企业信息化建设缺乏相应的人才队伍，人才培养不能满足信息化建设的需要，且企业在引进信息化人才方面的重视度不高。然而，矿山企业信息化建设需要相关人员紧密地联系矿山企业的实际，不断解决日常生产管理、设备管理和财务管理等方面的实际问题，对信息化人员的专业素质和业务水平提出了更高的要求，信息化人才培养的难度较大。

2.3 矿山企业业务流程复杂，缺乏统一的标准

矿山企业的工作种类较多，业务流程繁琐复杂，企业的生产经营缺乏统一化和标准化的规定。同时，企业所使用的设备和系统也缺乏统一的技术标准。厂家针对矿山生产状况研发出的信息化产品种类繁多，在日常应用过程中各种系统往往出现相互重叠、互不兼容的问题。

2.4 矿山企业安全生产领域信息化水平偏低，矿难频发

我国矿山企业大多数生产设备的信息化程度不高，监测系统不够完善，信息化普及面低。在一些重要的安全管理环节还是凭借相关人员的安全管理经验来进行操作，难以及时检查出重要安全管理环节发生的细微异常，容易错失安全隐患治理最佳时机，又缺少提前制定的有效防范措施，现场处置方案科学化水平不足，容易造成较多的安全事故。

3 加强矿山企业信息化建设的措施

3.1 提高信息化认识，切实抓好组织领导工作

信息化对于企业转变经营机制、适应市场变化、增强竞争力、提高经济效益来说有着重要的作用。企业领导应重视信息化建设方面的宣传和动员，使企业成员明白企业信息化的重要作用并在信息化建设过程中充分协调配合。企业甚至有必要成立专门的信息化科室来进行监督管理，切实保障企业信息化进程。

3.2 加强对人才的引进和培养，提高信息化队伍的专业水平

企业要注重通过人才引进和加强培训等手段来培养出一支信息化水平高的专业队伍。企业的相关部门要共同进行理论指导和生产实践工作，确保理念先进、技术精专，提高各级领导层的信息化水平。企业内部专业人员要经常性地深入生产现场，与管理人员和岗位人员多接触，及时了解企业信息化建设中存在的问题，并通过信息化手段加以解决。企业还可以与外部的信息公司合作，由他们来进行信息系统的开发和维护。

3.3 在矿山企业中应用信息化管理系统――ERP系统

ERP即企业资源计划系统，是集管理理念、业务流程、人财物资源、计算机软硬件于一体的企业资源管理系统，是矿山企业信息化建设水平的重要标志。对于矿山企业的运营管理、资产配置、组织结构等方面起到巨大作用，并随着科学技术的发展不断推广。

ERP系统包含矿山企业各种基础业务数据，可以产生各种矿山企业管理报表，全面反映矿山企业的经营状况，企业可以对生产过程、财务报表、供应链等环节进行有效管理，并且能在统一技术平台上实现信息共享。ERP系统的成功运用可以将企业相关的业务流程重组优化。可以说，信息化建设可以使矿山企业的业务流程实现合理化、标准化，极大地提高矿山企业的业务执行力。

3.4 推广信息化管理系统――在线监测系统

在线监测系统是由传感器、信号传输网络、主机等设备及管理软件组成的系统，具有信息的采集、传输、存储、处理、显示、声光报警等功能，能够监测重要的技术参数，为企业管理者提供决策依据。例如，地下矿山采用在线监测系统，能准确监测出地下矿的有毒有害气体浓度、风速、风压、温度、通风机开停状态、地压、人员位置、重要部位管理等情况，对异常情况进行及时预警，便于企业及时采取预防措施。

企业通过在线监测系统加强安全技术管理，便于及时掌握重要环节的安全管理情况，为企业作出正确的决策提供重要参考，能有效避免重大安全事故发生。

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关键词：信息化 数字化 矿山

中图分类号：TD2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0090-01

1 国内矿山信息化现状及特点

如今是一个信息化的时代，信息化不仅推动了我国的经济和科学的进步，更给矿山企业指明了方向。作为经济发展的基础产业，矿山企业在经济发展中起到了举足轻重的作用，如何充分利用有限的资源对矿山进行合理开发已经成为了人们越来越关注的问题。信息化时代的到来给矿山管理带来了新的发展势头，大大提高了矿产资源的开发，促进了矿山企业科学有效的管理。 近年来，我国矿业得到了较快的发展，但是面临着的问题也颇多，主要有以下几点：

（1）信息化建设缺乏系统的整体规划，功能单一、各系统数据各自独立、互不共享，利用率极低。

（2）各信息系统数据传输格式（接口协议）缺乏行业标准，存在着严重的“信息孤岛”的现象。

（3）多数系统平台功能不完善，没有应用最新信息技术，如：安全与生产系统集成、三维可视化、远程网络平台等。

（4）矿产资源利用水平不高，全国全国矿产资源总回收率为30%～50%，比发达国家低10%～20%。

（5）来自国外市场的高产、高效、高质量、低成本的矿产竞争激烈，为此，我国矿山企业降成本、提质量、抢市场面临着严峻形势。

2 巴润数字化矿山概念及内容

2.1 概念

“数字矿山”一个层次是将数字矿山中的固有信息（即与空间位置直接有关的相对固定的信息，如地面地形、地质、开采方案等）数字化，按三维坐标组织起来一个数字矿山，全面、详尽地刻画矿山及矿体；另一个层次是在此基础上再嵌入所有相关信息（即与空间位置间接有关的相对变动的信息，如储量管理、机电管理、人事管理、生产管理、技术管理等等）组成一个意义更加广泛的多维的数字矿山，更好的开发建设矿山。

总的来说，“数字矿山”是在标准的时空框架下对真实矿山整体及其相关现象的数字化再现，将最终表现为矿山的高度信息化、自动化与高效、安全、绿色开采，实现在信息技术支持下无人采矿与遥控采矿，以及矿山开采的可持续发展。

2.2 巴润矿业数字化矿山建设内容

矿业行业的信息化建设不是仅仅实施一套ERP系统，一个完整的企业信息化体系，应该由横向、纵向两个方面组成：横向要覆盖供、产、销，以及财务、人事、设备维护、项目管理等各个环节，纵向应该能从最底层的生产设备、生产线及物料控制系统，一直向上延伸到企业的最高决策层。一个真正的企业信息化系统，必须是一个全面、完整的信息化应用系统。包括如下的五个层次：

一级系统：设备控制系统

二级系统：过程控制系统

三级系统：生产执行系统 （MES）

四级系统：资源计划系统 （ERP）

五级系统：企业间管理系统及决策支持系统

巴润矿业“数字矿山”涵盖的业务主要有地测采管理、生产管理、设备管理、物资管理、销售管理、质量管理等。这些业务的信息化建设，是一个复杂的系统工程，不可能一蹴而就，应结合巴润矿业企业信息化现状和实际需要，宏观把握、统筹规划，制定出基本框架和总体建设目标，分阶段、分步骤地稳步推进。目前应该逐步建立和完善以下系统：地测采管理系统、自动化控制系统、生产执行管理系统；支持矿产品物流业务的应用系统、矿车调度运输系统、支持一级核算模式的财务管理系统及在数据集成的基础上，建立完善经济分析和决策支持系统。

3 结语

如今信息化的不断推进，让整个全球都进入了高速的信息时代。然而管理信息化也成为了企业管理走向信息化的必然之路。目前来说我国矿山管理种的应用还处于摸索和探究阶段，在整个建设过程中难免会遇到一些困难和问题。但如今矿山管理的发展趋势就是走向信息化推进，这不仅是一项长期的发展工程，更是一项远大的发展前景。只有对我国矿山管理发展过程中存在问题及时找出，并通过合理性分析，才能有效地推动我国矿山管理信息化的稳定以及持久发展。

参考文献

[1] 李国清，胡乃联.矿山企业ERP系统实施方案研究[J].金属矿山，2004（1）.

[2] 李学锋，谢长江，段希祥.我国矿山信息化现状及发展途径探讨[J].矿山研究与开发，2004（6）.

[3] 王军锋，黄勇.矿山信息化的主要问题与关键因素[J].采矿技术，2004，4（3）.

[4] 雷胜利.浅谈矿山安全管理信息化建设[J].科技信息，2008（21）.

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【 关键词 】 数字矿山；信息管理；自动化；信息网

An Approach to Construction of Mine Digitalization in Gacun

Jin Zhao-hui Li Qian-qian

（Xinyuan Mining of Sichuan SichuanChengdu 610000 )

【 Abstract 】 The author makes an introduction to basic concept of digital mine, technical background of digital mine and present situation of construction of mine digitalization in Gacun, discusses the necessity for construction of digital mine, and puts forward steps and contents of construction of mine digitalization in Gacun.

【 Keywords 】 digital mine; Information management; Automation; Information network

0 引言

呷村银多金属矿区位于四川省甘孜州白玉县,是一处高品位、易开采、难分选的复杂银、铜、铅、锌矿床,被誉为为“高原三明珠”之一。随着数字浪潮的到来,如何提高矿山企业的竞争能力，如何实现矿业企业现代化管理与国际先进管理方式的接轨，如何实现“高效、安全、绿色、可持续”的经营理念,是当下各个矿山企业不得不面临的问题。呷村银多金属矿为更适应这一市场机制，正朝着真正的数字化方向发展。

1 数字化矿山的涵义

数字矿山(Digital Mine)是数字矿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基础,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,同时具有高分辨率、海量数据和多种数据的融合及空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统。

数字矿山是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，有计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，是企业实现整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。数字矿山的最终表现为矿山的高度信息化、自动化、智能化与高校安全开采，以至无人采矿和遥控采矿模式。它将深刻改变传统的采矿生产生活和人们的生活方式。

2 数字矿山的七大主层次

数字矿山按照系统结构自下而上可分为七个主层次。

2.1 基础数据层

基础数据层，即数据获取与存储层。数据获取包括利用各种技术手段各种形式的数据及其预处理；数据存储包括各类数据库、数据文件、图形文件库等。该层为后续各层提供部分或全部数据输入。

2.2 模型层

模型层，即表述层。如空间和矿物属性的二维和三维块状模型、矿区地质模型、采场模型、地里信息系统模型、虚拟现实动画模型等。该层不仅将数据加工为直观、形象的表述形式，而且为优化、模拟与设计提供输入。

2.3 模拟与优化层

例如工艺流程模拟、参数优化、设计与计划方案优化等。

2.4 设计层

设计层，即计算机辅助设计层。该层为把优化解转化为可执行方案或直接进行方案设计提供手段。

2.5 执行与控制层。

执行与控制层，如自动调度、流程参数自动监测测与控制、远程操作等。该层是生产方案的执行者。

2.6 管理层

管理层包括MIS与OA办公自动化。

2.7 决策支持层

依据各种信息和以上各层提供的数据加工成果进行相关分析与预测，为决策者提供各个层次的决策支持。

3 呷村银多金属矿数字化建设的技术背景

21世纪是信息技术飞速发展的时代，呷村银多金属矿作为一新兴矿山，拥有前沿的硬件、软件、网络技术，这些为矿山数字化建设提供了强大有力的基础保障。

3S技术、多分辩率海量数据的存贮技术、互操作互运算技术、多维可视化技术等,都为矿山数字化建设提供了有力的技术支持。伴随着各种类型的矿业软件,如SURPAC、MAPTEK、DATAM INE等相继问世,并投入实际应用，可以把十几年来积累的地质成果以及相关矿山开采资料数字化,逐步建立起矿山地、测、采数据库。OA软件、井下人员定位系统、安全监控系统的推广与使用为矿山数字系统的建设也提供了强有力的软件平台支持。同时,各种新型采掘设备、选矿设备及相关控制管理系统的引进,为数字矿山的实现做了好的硬件铺垫。大型扫描设备、矢量化图形工作站、宽幅真彩色大型绘图仪等硬件设备的配备,使得矿山数据库的建立和数字化成图更方便、更精确。

4 呷村银多金属矿数字化建设的必要性

矿产资源被誉为现代工业的“粮食”和“血液”，是人类社会发展的命脉。人类目前使用的95％以上的能源、80％以上的工业原材料和70％以上的农业生产资料都是来自于矿产资源。 矿产资源是有限和不可再生的，如何合理开发与利用有限空间中的有限矿山资源来满足人类社会可的持续发展需求,最大程度的促进资源的合理有效利用，已经成为当今世界所共同关注的问题。

现代企业的管理方式已向信息化转型,为实现我国矿业企业适应现代信息科技的发展,实现矿业企业现代化管理与国际先进管理方式的接轨，矿山的数字化/信息化建设也是势在必行。

数字化是实现企业信息化的基础,是信息化的具体表现形式,只有通过数字化技术,才可以实现可视化、智能化、网络化和集成化,从而最终实现矿山企业的全面信息化管理。采用数字化技术,可以最大限度的开发和利用矿产资源,满足人类社会可持续发展的战略需求。

5 呷村银多金属矿数字化建设现状

自1999年首届“国际数字地球”大会上提出了“数字矿山”(Digital Mine,简称DM)概念以来,矿山的数字化建设就在各大矿山企业中悄然兴起。呷村银多金属矿也加入到数字矿山的建设队伍中来。

思想观念落后，缺乏对数字化矿山的正确认识。矿山的数字化建设是一个关系到矿山发展的长期工程，涉及到矿山很多层面及大量资金的投入。而工程的成功与否，关键取决于职工的思想观念以及对数字化矿山的理解程度。但由于数字化是近十年出现的产物，很多员工由于年龄和知识结构等客观因素的影响，对数字化矿山这个新事物的了解有些偏差，甚至认为数字化建设就是网络建设。认为矿山数字化建设是IT人员的事情,与企业的根本利益无关。

落后的工作观念和工作方式阻碍了数字化矿山的发展。部分工程技术人员习惯于原有的工作方式，因循守旧、墨守成规、安于现状,不愿变革甚至惧怕变革。计算机应用水平参差不齐，阻碍了数字化矿山的发展。由于员工的年龄和受教育程度等因素的影响，阻碍了矿山数字化建设的进程。 IT人才的严重短缺,这也是阻碍矿山数字化建设的一个重要原因。矿井综合信息系统不够完善，传统的作业方式处于分割管理状态，信息交换困难。

6 呷村银多金属矿数字化建设的探讨

针对呷村矿山数字化建设现状，要多吸取前人的经验教训，不能急于求成，应 “全局规划 分步实施”，整体把握数字矿山建设的规划布局。结合矿山实际情况，笔者认为应从以下几方面实施矿山数字化建设。

开展矿山数字化知识讲座，提高职工的思想认识，数字化矿山不但包含了现代化所需的软硬件环境，还应包含现代化矿山的理念。加强培训，提高职工综合素质。组织职工进行矿山数字化相关培训，重点是计算机技术和信息技术的培训，提高其信息素养，使之不仅熟练掌握矿山专业知识，还能熟练操作计算机，掌握软件的使用方法和数字化加工方法。重视人才引进，并组织不同层次、不同范围的科技攻关与技术推广。及时引进、配备前沿数字化建设软件技术，完善矿山数字化七大层次间的信息传递。实现基础信息化、作业信息化、管理信息化、决策信息化，加强构建完整的矿井综合信息系统。

7 结束语

中国的矿山企业正面临严峻挑战和前所未有的变革机遇。数字矿山是未来矿山的发展方向，也是必由之路，任重道远。呷村银多金属矿应根据自身企业的实际情况，整体规划，分步实施，完善软硬件配备，加强协调数字化建设七大层次之间的信息、指令的顺畅传递，最终适应市场发展，满足可持续发展的需求。

参考文献

[1] M.Kelly.Developing coal mining technology for the 21st century[J].Proc. Mining Sci.&Tech. Netherlands:Balkema,1999.3～7.

[2] 吴立新,殷作如,钟亚平.再论数字矿山:特征、框架与关键技术[J ].煤炭学报,2003,(2):1～7.

[3] 邓永胜.数字矿山特征及未来数字遥控采矿系统模型[J ].昆明冶金高等专科学校学报,2006,(1):59～63.

[4] 杨强,雍卫华.国内外矿产资源与开发利用现状及其发展趋势[J]. 矿业,2002,11(7):16219.

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[关键词]自动化；信息化；数字矿山

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0377-01

信息技术的快速发展和浪潮般的推广应用，为矿山企业带来了机遇，也带来了压力，“数字矿山”应运而生。数字矿山是以计算机及其网络为核心手段，实现矿山信息的获取、存储、传输、表述、深加工及其在各个生产环节和管理与决策中的应用。它是一个由多个相互关联的软、硬件分（子）系统组成的庞大系统。

数字矿山的建设开发过程，称为矿山数字化。矿山数字化过程是综合运用GIS（地理信息系统）、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，建设矿山资源开发利用、信息采集、动态监测管理和辅助决策服务系统的过程。它是地理、资源、生态环境等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真，具有优化决策支持和可视化表现等强大功能。

矿山数字化的最终目标，是应用矿产经济、数学地质、信息技术的原理与方法，通过计算机及软件，把矿床地质、矿产开发等有关信息，以地理坐标为标准有机集成起来。并通过数学分析研究，建立这些数据的三维空间联系，实现现实矿山实体的数字化、可视化，从而解决矿山生产动态管理、生产方案优化决策、矿山生产规划、矿床边深部找矿增储、资源的合理开发利用等技术问题，以便减少资源的浪费和环境污染，提高矿业开发的社会经济效益。

1 数字矿山目标及发展现状

传统的采矿工业大多数都是以人工作业为主，不仅采矿的工作效率不高而且还经常发生采矿人员伤亡的安全生产事故。为了更好地解决矿山在日常生产过程中所面临的问题，坚持以人为本的工作理念，运用现代高新技术，不断完善我国数字矿山的建设。数字矿山的主要目的便是为了更好地解决传统采矿工艺存在的问题以及弊端，使信息资源的综合利用与矿山的安全生产相结合，保证整个采矿过程绿色安全且高效节能。

我国的矿山企业受传统采矿工艺的影响比较大，矿山企业虽然也在发展自动化建设和信息化建设，然而都受到传统思想的束缚，不敢冒险尝试新型数字矿山的建设，严重影响了数字矿山的建设。在国家和地方政府的不断重视和扶持下，现目前我国的数字矿山建设正在如火如荼的进行着，并在不断研究和开发各类新的开采技术，矿山的开采工艺也在不断朝着数字化、智能化方向发展，大大提升了矿山企业的生产效率，带来了巨大的经济效益和社会效益。

2 数字矿山自动化和信息化建设

数字矿山系统由于容易受到自然条件和人为因素的影响，矿山系统的建设难度很大。自动化、信息化数字矿山不仅应当具备较强的调节能力，还应当具备较强的控制能力，使信息资源的综合利用与矿山的安全生产相结合，保证整个采矿过程绿色安全且高效节能。

2.1 矿山自动化

开采设备的自动化，不仅能够提高矿山的开采效率，还能够有效地改善企业矿山的生产条件，降低开采成本，保证采矿过程的安全。此外，开采设备的自动化也是无人采矿和数字采矿的重要实现手段。现目前我国采矿企业应当摒弃低效率、高强度的传统矿山开采方式，不断发展自动化开采技术，在提高资源利用率的同时，保障矿山开采人员的人生安全。尤其是在开采难度高和开采危险大的矿山开采工作中，自动化开采的优势更大。

现目前，我国大多数字矿山都在使用自动控制技术、振动检测技术、自动诊断技术以及自动识别技术等一系列自动化生产技术，使我国矿山的智能化生产更加完善。我国数字矿山近几年也在不断发展，在矿山GP定位、三维地学模拟以及矿山地理信息系统等自动化生产方面都取得了一定的成就。此外，数字矿山的自动化也应当包括运输自动化。数字矿山的自动化运输系统能够对开采矿石进行自动运输，不仅大大节约采矿的运输成本，还能够避免安全事故的发生，提高矿石的运输效率。

2.2 矿山信息化

信息化信号的传输方式有两种：一种是模拟信号传输；一种是数字信号传输。其中模拟信号在抗干扰性方面的能力比较差，模拟信号一旦在传输过程中遇到噪声干扰，会对模拟信号的传输造成一定的影响，并且模拟信号受到影响后，很难自动恢复正常。相反，数字信号在抗干扰性方面的能力比较强，在传输过程中遇到噪声干扰，数字信号会通过自动整形再生来恢复信号的正常传播。此外，数字信号在进行传输时不会受到距离的影响，并且具有相当高的保密性能，能够很好地保证传输信号的质量。若数字信号的传输基于光缆，则数字信号传输的优势将得到最大发挥。由于矿山的需要传输信号的距离比较远，加上采矿区域内给中机械的噪音较大，因此，矿山系统要实现及时、快速以及准确的信息传输，信号的传输方式应当首先数字信号传输。数字信号能够快速、高效地将矿井下面的实时采矿场景传输给地面信息控制中心，也能够将控制调度中心的各种控制调度信息快速、高效地传输到矿山的各个采矿车间或部门，不仅能够大大缩短传递信息时间，还能够准确地控制矿区个采煤部门或车间的协调运作，提高矿山的生产效率。

3 建设信息化、自动化数字矿山的意义

随着科技的不断发展，发展现代化数字矿山是采矿工业未来的发展方向，建设信息化、自动化数字矿山有着非常重要的意义：

3.1 建设信息化、自动化数字矿山能够提高采矿企业的综合竞争力

建设信息化、自动化数字矿山能够使企业的核心采矿技术得到不断发展和完善，也能促进企业的基础技术和核心技术的不断创新，能够使采矿企业在国际竞争中展现良好的企业形象。

3.2 建设信息化、自动化数字矿山能够不断提高企业的生产效率

建设信息化、自动化数字矿山，能够使企业在实际采矿工作的运转效率不断提高。信息化、自动化数字矿山把传统的采矿工作的人工操作变为了现代高技术含量的机械化操作，在提高企业生产效率的同时大大降低了采矿工作人员伤亡的安全事故。

3.3 建设信息化、自动化数字矿山能够有效降低企业的各项损失

建设信息化、自动化数字矿山能够大大减少或避免采矿工作中发生矿山灾害的风险，防止采矿工作中各类安全事故的发生，保证矿山的整个采矿工作的高效性、高产性以及安全性。矿山在采矿过程中一旦发生安全事故，信息化、自动化数字系统能够紧急产生相应的防护措施，减少矿山工作人员的伤亡，保护矿山开采设备，降低矿山的经济损失。

4 信息化、自动化数字矿山建设中存在问题及解决方案

我国的数字化矿山经过十几年的发展，取得了一定的成就，然而我国的数字化矿山在建设中仍然存在一些问题：

4.1 数字矿山出现信息孤岛的现象比较严重

现目前我国的很多数字矿山都没有完整的矿山数据收集以及数据共享系统，导致矿山的各类数据分析、地质状况以及对相关设备设施的控制不能实现数据共享，使数字矿山各个系统之间存在严重的信息孤岛现象，浪费了矿山的信息资源。对此，矿山企业应当加快数字化控制软件的开发和研究，不断优化和完善数字矿山系统，加强各个矿山之间以及矿山各个设备之间有效的数据共享，合理利用矿山数据资源，提高矿山的生产效率。

4.2 数字矿山技术以及生产设备落后

现目前我国很多数字矿山由于资金问题，无法引进新的技术和设备，导致我国数字矿山的技术以及生产设备比较落后，严重阻碍了数字矿山技术的创新和矿山系统的优化和完善，制约了我国数字矿山的发展。对此，数字矿山应当加强矿山关键技术的研究，培养和引进更多的数字矿山专业技术人员，加强对数字矿山的基础理论知识以及核心技术的开发研究，不断改进和创新数字矿山开采技术，优化和完善数字矿山系统，提高数字矿山的生产效率，为企业带来更大的经济效益。

5 结语

随着科技的不断发展，发展现代自动化、信息化数字矿山是我国矿山未来的发展方向，对矿山企业有着十分重要的意义。数字矿山企业应当不断创新矿山核心开采技术，不断完善和优化数字矿山系统，使数字矿山的日常开采活动正常、高效进行，为矿山企业带来更大的经济效益，推动我国数字矿山的发展。

参考文献：

[1]姜亮.浅谈煤矿企业信息化及数字矿山建设[J]， 科技致富向导，2013（15）：176―246.

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[关键词]价值链；江西矿山企业；成本控制

一、价值链理论与矿山企业成本管理

价值链理论是哈佛大学商学院教授于1985年提出的。波特的“价值链”理论揭示，企业与企业的竞争，不只是某个环节的竞争，而是整个价值链的竞争，而整个价值链的综合竞争力决定企业的竞争力。价值链在经济活动中是无处不在的，上下游关联的企业与企业之间存在行业价值链，企业内部各业务单元的联系构成了企业的价值链，企业内部各业务单元之间也存在着价值链联结。基于价值链理论的企业成本控制就是要立足于价值链，以企业生产过程为中心，向前延伸到供应商及合作企业，向后延伸至产品销售和售后服务阶段，即包括对产品设计成本、采购成本、合作企业成本、制造成本、管理及营销成本和消费者成本等的控制。横向则更可延伸到竞争者价值链和合作者价值链。因此，价值链分析主要是一种战略性的成本控制方法，通过对企业内外部不同形式价值链的分析，识别企业价值链在行业价值链或产业价值链中的优势和劣势，从而能够准确地进行企业价值链定位、价值链成本定位，以确保其优势竞争地位。具体应该从企业内部价值链和企业外部价值链两方面进行具体分析。首先，从企业内部价值链分析，将本企业价值活动的所耗成本进行分析，根据其对产品价值的贡献，确定其发生的是否合理性，找出企业内部不增值作业，从而降低成本。其次，从企业外部价值链分析，分析供应商、企业、购买商和客户之间的战略关系，在其产业价值链中寻求降低成本的途径。并且通过对行业价值链的分析，将企业的价值链同竞争对手的价值链相互比较，分析企业所拥有的竞争优势或劣势，是由哪些价值活动或成本因素导致的，从而使企业处于成本竞争优势。

矿山企业的生产成本，同其他工业企业一样，包括为生产其产品所发生的直接材料、直接人工和制造费用的总和。反映了企业生产组织的合理程度、劳动生产率的高低、设备利用程度、经营管理水平等一系列综合指标。从控制矿山企业的生产成本人手，必须增加对矿山企业生产成本管理的研究，能促使我国的矿产资源得到更合理的规划和开采；同时生产成本是衡量生产消耗的补偿尺度，是一个企业能否盈利的标志，节约的生产成本可以被企业利用在技术开发、环境的改善、职工待遇等各个方面。面对市场激烈竞争，要想提高矿山企业的竞争力，矿山企业必须引进先进的管理理论来提高企业管理水平。随着矿山企业战略管理的逐步推开，现代矿山企业根据市场环境确定竞争战略，其成本管理必须与企业战略管理相匹配。要求矿山企业不但要注重生产层面上的成本管理，而且更应该注重从企业整体战略这一宏观角度来考虑，对矿山企业成本进行全员管理、全方位管理、全过程管理，时刻考虑其弃置费用，使矿山企业成本管理进行延伸，从横向价值链角度，关注竞争对手，关注行业水平进行纵向价值链整合，为矿山企业战略定位和战略制定提供有效的成本信息。而现有的矿山企业成本管理模式已不能适应企业发展战略的要求，需要引进先进的战略管理方法，基于矿山企业价值链分析和成本动因分析，以满足矿山企业对于成本控制的需求。

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二、江西矿山企业成本管理存在问题的简要分析

（一）成本管理理念相对落后

由于矿山企业生产的特殊性，矿产品成本控制受地质条件、矿石埋藏的深浅、矿层的厚度、构造的复杂程度及周边环境等因素的影响。但现行矿山企业成本核算方法只是仅仅进行生产成本核算，通过节约来降低企业成本，成本计算没有考虑到成本发生地点的空间特征、劳动组织、周边环境以及弃置费用，并且还存在着资源消耗用途不明和责任不清等问题，进行企业目标成本制定和成本控制也缺乏科学性，所提供的成本信息不能满足现代矿山企业管理的需要。尤其是在科学技术高速发达的今天，传统矿山企业成本核算仅仅针对产品本身，成本管理只重视企业制造成本，并没有基于价值链来考虑，仅仅依靠成本的降低来获取优势是不可能的。

受到我国长期计划经济观念的影响，江西矿山企业在成本管理中往往只注重制造成本管理，忽视了对其设计成本、市场成本、弃置费用等的管理，这种成本管理观念远远不能适应现代市场经济环境的要求。随着市场经济的发展，现在的矿山企业面临着前所未有的竞争压力，只考察产品的制造成本会造成企业投资、生产决策的严重失误。江西矿山企业的对某矿产品从开采到获利，其成本绝不能仅仅理解为制造成本，而是贯穿产品生命周期的全部成本发生。同时，为了获取长期竞争力，矿山企业进行战略管理的过程中也需要大量的成本信息，其现行的成本管理系统只注重内部生产过程中发生的制造成本，而不注重企业内部价值链和企业外部价值链进行具体分析，成本管理范围相对狭窄，无法为企业战略制定和决策提供有效的成本信息。

（二）相关弃置费用难以确认

在矿山企业开采过程中，将面临越来越突出的地质环境问题，迫切需要加强矿山地质环境保护和恢复治理。当前条件下，矿山企业往往考虑现有的企业成本费用和企业经济利益，而忽视了矿山企业在开采过程中可能产生的环境损害问题，对由于环境损害所产生的社会后果而导致的成本费用采取漠视态度。矿山企业废弃的工艺措施主要包括固体废弃物的资源化、土地复垦，和矿山废水的无害化，矿产开采过程中会产生大量的矿山废水，对矿坑水、露采场废水、选厂废水、尾矿库和废石场的淋滤水进行综合治理，减少污染地表水和地下水，减少危害环境。但矿山企业的固定资产，由于存在连续开采年限长、难以取得计算弃置费用的参数等因素的影响，对固定资产弃置费用计入固定资产成本，如何进行弃置费用金额的准确计量难以确定，弃置费用是以对将来不良环境影响的估计为基础，当期并没有发生真正意义上的会计支出，而将弃置费用列为费用成本项目，会影响当期盈亏进而影响纳税，所以需要有可操作的法规依据。并且矿山企业在恢复环境过程中发生的成本相当巨大，在某些情况下甚至会超过其采矿和安装成本，而且其废弃成本将会在多年后发生，考虑通货膨胀等因素的影响，将来发生的成本可能比估计的成本高，矿山企业的废弃成本难以确定。

（三）企业业务流程管理和成本管理平台的构建没有得到重视

从江西矿山企业的业务流程管理来看，江西矿山企业可以从管理层次和管理流程两个方面进行分析，从管理层次上要求矿山企业深入到生产层次，但是江西矿山企业在管理层次上还停留在产品和职能层次，从管理流程上要求矿山企业对流程的效率和增值性进行分析，减少流程之间的往返次数，尽量杜绝非增值流程，但矿山企业在管理流程上流程效率和增值管理长期没有受到重视。长期以来，矿山企业形成了多阶梯状的塔形管理组织结构，业务流程也很繁杂。这种组织结构和业务流程存在许多非增值环节，效率很低。基于这种低效和非增值流程进行成本管理，也造成矿山企业管理的低效率。

伴随着互联网时代的到来和技术、通信技术的迅速发展，信息时代改变了人类的生产生活方式，从而也改变了成本构成项目和成本核算方法及成本管理观念。但目前矿山企业很少有单独的成本管理系统，大多数仅仅在财务软件中挂有成本核算的功能，缺乏成本管理平台的构建，尤其缺乏其他大型企业构建ERP的所有子系统，同时缺乏引进先进的成本管理理念和方法，影响成本管理乃至整体企业管理整体水平。

三、相关政策建议及措施

（一）明确矿山企业成本控制的全程系统理念

正确认识成本，扩大成本控制新范围，现代矿山企业成本控制不应只重视生产成本控制，也不应只仅仅注重降低成本，应将矿山企业成本控制视为一项系统工程，从行业价值链和产业价值链的角度出发，对矿山成本进行全方位的分析和控制。传统的成本核算仅包括生存产品的直接成本，忽视非产品的资本成本、服务成本、产权成本、环境成本等，因此，为了增强矿山企业的市场竞争力，成本控制不能只局限在生产过程，应该从价值链角度出发，应将控制手段向前延伸到生产矿产品相关技术的发展态势分析以及产品的设计、开发和研制，横向扩展到筹集资金选择、生产环境分析、无形成本、各项决策分析等等，向后延伸到产品的销售、使用、维修和处置等。对各个矿山企业活动整个经营活动和作业的成本，如信息成本、技术成本、生产成本、存货成本、销售成本、弃置费用、人力资源成本、资本成本、环境成本、以及各种决策成本进行科学适当地控制，从而为保证企业获取最佳经济效益打下基础。

（二）基于价值链分析的业务流程动态优化

现代矿山企业进行成本管理创新应该首先进行业务流程的改进和优化。当然，业务流程的改进和优化应该以价值链分析为依据，同时应该深入到作业环节。只有这样，业务流程的改进和优化才能体现价值链分析的要求，符合企业战略的需要；同时也才能保证业务流程的效率性和增值性。只有在改进和优化的业务流程上谈成本控制和管理，才能实现成本管理创新的最大效果。现代矿山企业的成本管理创新是以业务流程改进和优化为前提的成本管理。在具体进行流程优化过程中，应该首先根据市场进行价值链分析和战略定位，然后运用平衡记分卡将战略转化为企业流程的具体目标（流程效率、流程成本），依此目标指导流程的动态改进和优化。考虑安全生产这一成本驱动因素，根据安全满意度进行安全投入和成本控制是现代矿山企业成本管理的重要内容。首先采用灰色预测理论确定矿山企业的安全满意度，然后根据确定的安全满意度，建立数学模型对预防性安全成本和损失性安全成本进行预测，并依此进行安全成本控制。其次是引入了作业的概念，将管理深入到作业层次，实现深入作业层次的全方位成本管理。从企业根据市场进行价值链分析和战略定位，到业务流程改进和优化，都要深入作业层次利用作业成本及相关信息。

（三）构建更加完善成本管理信息平台

成本管理创新应该既要考虑企业整体信息化的需要，同时也要考虑成本管理整体创新的需要。现阶段现代矿山企业必须运用许多先进的成本管理理论和方法，譬如基于作业进行成本管理、战略成本管理等，都需要利用大量的相关数据，而这些数据已经不可能完全依靠手工进行处理。同时一些基于复杂问题的数学模型的求解也必须利用计算机技术，所以成本管理创新离不开适应的成本管理平台。构建先进的信息管理平台，可以充分利用系统的相关信息，理顺流程，为企业提高竞争能力提供及时、充分、准确的成本信息。ERP是现代矿山企业信息化的必然选择，深入作业层次是现代矿山企业成本管理创新的基本要求，所以现代矿山企业成本管理创新平台可以将作业和ERP进行集成，构建作业与ERP集成的先进信息平台环境。作业ERP的成本管理环境就是作业管理与ERP原理的高度集成环境，这种集成环境是一种无缝集成，不是在ERP中开发一个单独的作业成本核算系统，而是整个ERP系统从开发就融入了作业管理的先进理念，作业管理理念贯穿于ERP的所有子系统。矿山管理信息系统能进行矿山信息的收集、传递、存储、加工、维护和使用，并能有效支持数字矿山其他子系统的功能，以实现矿山矿产资源管理可视化、网络化、智能化、体系化。

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关键词：煤炭资源勘查；信息化技术；综合勘查技术

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：16727800（2012）011009702

作者简介：陈冰凌（1973-），男，中煤航测遥感局遥感应用研究院高级工程师，研究方向为资源遥感、煤炭地质勘探、GIS应用。0 引言

在我国“十二五”规划的开局之年，国民经济“调结构，促转型”的步伐已经开始全面加快。煤炭企业必须优化资源配置、加快产业升级的兼并重组。如何以高效的信息化基础，为企业解决规模、成本和效益之间的矛盾问题，通过数字化、信息化为地勘企业快速、详尽掌握煤炭资源分布情况提供保障，“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”已成为加快实现地勘、矿山企业现代化的必然选择。

1 系统建设现状及发展趋势

煤炭资源勘查信息化技术在我国地勘、煤矿企业的应用已经有近20年的历程，取得了阶段性成果。但这些成果还未彻底改变目前的生产、管理模式。其原因如下：

（1）没有结合煤炭地勘企业的专业特点，以及从不确定地质对象的角度考虑信息系统建设的特点，而且所采用的软件系统开发平台不适合煤炭地质勘探、煤矿开发开采的功能需求，无法满足煤炭地质勘探、地下真三维地质建模、海量数据、空间数据运算和可视化的需要。

（2）没有全面深入开展关键技术的研究，特别是缺乏针对煤炭地质勘探、地质体、地质构造、物探等基础数据处理与信息管理等关键技术研究。

煤炭地质勘探的空间对象主要是地层对象和地质构造对象，对系统建设而言，这些空间对象不仅仅是二维线划图形的表达，还需建立空间对象的实体模型。而地层、地质构造等模型的建立是一个复杂的过程，目前现有的系统不具备此功能，或者只是简单的虚拟，不能满足实际工作需求。

（3）没有充分考虑煤炭勘查企业工作现状以及煤矿现有管理模式，没有充分考虑当前煤炭地质勘查、数字地质报告编制等工作对企业数字化建设、信息共享的迫切需求。

2 目前系统建设存在的主要问题

随着信息技术的飞速发展和全球信息化进程的加快，以及我国企业改革的深化，煤炭、地勘企业的信息化意识大大增强。煤炭企业信息化工作围绕企业改革目标，为实现两个根本转变取得了明显成效，但也存在明显不足，主要表现在以下几个方面：

（1）信息资源分散，利用程度低。目前，我国煤炭企业在信息化建设过程中，普遍遭遇“信息孤岛”问题。形成这种现状的原因有以下几个方面：首先，地质勘查涉及的专业、部门众多，业务模块分割严重，信息化建设缺乏统一管理，导致信息化建设缺乏统一规划。其次，煤炭地质勘查过程集钻探、物探、地震、测量、水工环、煤质等多环节配合于一体，综合性强，工作过程又不连续，生产信息化与管理信息化同步性差。

（2）项目投资分散、不集中、见效慢。信息化建设是一个长期的过程，由于煤炭行业企业自身基础及厂商服务模式双方面的种种因素，导致企业普遍面临信息化建设投资不系统、开发周期长、综合应用效应不明显。信息化建设没有做到“步步为营、持续见效”。

（3）信息产业化产品与服务不足。煤炭勘查企业的业务具有鲜明的行业特点，其信息化建设覆盖的专业种类多，需要的功能比较专业，行业适应性要求高，其生产运营模式不同于其它行业。因此非常需要专门定制和开发行业化的信息系统，但是目前市场能提供的煤炭行业信息化产品及服务严重不足，缺少具备规模化、专业化、智能化的信息系统。

（4）信息化建设难度、复杂性增大。随着企业信息化建设和应用规模增长，建设复杂性增大，需要借助更多外部的专业团队为企业的信息化建设提供先进合理的思路。同时，随着越来越多的系统运行，业务对信息系统的依赖性逐步增强，大量的系统和数据需要专业团队来维护，对系统使用者也提出了更高的要求。

3 系统建设

3.1 系统建设原则

系统主要完成煤炭地质勘探基础数据管理、数据处理、常规图件绘制、图件编辑、三维地质建模等功能。系统建设要遵循以下原则：

（1）实用性和专业性并举原则：系统定位为煤炭地勘、地测专业软件，其功能首先要满足行业日常工作对数据采集、数据处理以及制图的需要，提供数据管理和图形操作功能，还应适合本行业规范、特点、工作方法等。因此系统应以实用性为先，同时要考虑专业性。

（2）可扩展性原则：由于地质现象具有复杂性、多变性等特点，人们对地质体的认识随着已知信息的增加和认知程度的深化而不断明确。为了使模型能更好反映地质体实际形态，系统的功能应具有可扩展性。

（3）灵活性原则：为了真实地反映煤层、褶皱、构造地质现象等，系统要具有多种建模方式。

（4）规范化原则。系统在应用开发中，数据规范、指标代码体系、软件编码、系统接口、测试计划都应该遵循国家、地勘行业、国土资源信息化建设规范要求。

3.2 系统建设策略

系统结构采用二三维一体化的构建模式，将二维系统具有的专业制图和自动制图等功能同三维系统空间分析、地质建模等功能有效结合。将多源数据可视化集成，实现地下信息共享和互操作。系统在设计时，充分考虑到我国国情，各种命令、功能应尽可能做到简单、实用、自动化程度高，尽量避免让使用者记忆复杂的专业命令。

3.3 系统结构

根据系统的设计原则及策略，煤炭资源勘查信息化系统将数据处理、二维图形处理、三维地质建模结合为一体。软件系统由四个模块构成：数据库模块、图形模块、三维地质模型模块、数据接口模块。体系结构可以为C/S模式或B/S模式，系统结构见图1。

4 系统实际应用

4.1 应用于数字地质填图、地质报告编制

煤炭勘查信息化系统已经在国内许多产煤大省（区）有了广泛的实际应用，在煤炭资源勘探、矿山设计规划、煤炭资源开采、煤矿安全生产等方面，取得了良好的效果。与以往煤炭资源勘探地质设计和报告编制方法相比，生产单位的工作效率明显提高，制图精度明显提高，同时还节省了大量的纸张、各种办公耗材和相关费用。

4.2 煤炭地质勘探三维地质建模

三维地质建模技术在地质工作中应用比较普遍，使用单纯的三维地质建模软件，前期的数据准备工作十分麻烦。利用二三维一体化的三维地质建模技术，可以取得很好的效果。三维地质模型系统可以真实显示地质体的空间分布形态，实现矿山多数据可视化集成，真正实现地下信息共享和互操作，为实际生产和决策提供有力的支持。

5 结语

信息化是提高煤炭地勘水平的重要措施之一，“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”是加快实现矿业现代化的必然选择。面对日益激烈的国际国内竞争，煤炭、地勘企业必须充分利用先进的信息技术，为企业的数据处理和不同层次的辅助管理、决策建立信息管理和决策支持系统。借助于先进的信息系统平台，不仅可以提高企业生产、工作效率，为企业带来广泛的社会效益和经济效益，而且可以为以后的“数字勘察”、“数字矿山”、国土资源 “一张图建设”做好资料储备和技术铺垫。

参考文献：

[1]徐水师.中国煤炭资源综合勘查技术新体系架构[J].中国煤炭地质，2009（6）.

[2]刘建志.神东煤田三维动态信息系统的开发和地质建模[J].矿山测量，2007（2）.

[3]中国煤炭行业信息化调研分析报告[R].中国管理资讯网，2009.

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论文摘要：矿业软件已经成为矿山循环过程中的四个必备条件之一，是实现矿山信息化，提高勘探、设计、生产、管理效率的必由之路。结合对国内外矿业软件的甄选和试用，了解到国外软件具有的功能性，但不能适合我国矿山技术人员的使用特点。为了真正实现提高工作效率、满足技术人员的应用和技术需求，选择自主研发的3DMine软件实现了这些目标。它更具实用性、兼容性和前瞻性，是一套具有中国特色的矿业软件。

1矿业软件发展现状

矿业软件起步于20世纪70年代，早期的矿业领域应用计算机落后于其他产业，基本上都是某个功能的计算机应用，或是基于专业技术一测量、图形、可视化、地质数据计算等需求。

在西方发达国家，经过20多年的发展，矿业软件已经成为矿山循环过程中的四个必备条件之一——资源、设备、技术、软件。矿业软件在地质数据分析中的应用，在提高矿山生产效率和管理效率、提高矿山开采的技术水平等方面，取得了实质性的成果。近年来，随着国家对外开放和矿业市场环境的变化，很多外国矿业企业进入中国，他们直接带来了国外软件产品。目前，在国内矿业企业所应用的矿业软件，有英国的Datamine、美国的Minesight和AutoCAD、澳大利亚的Vulcan、Surpac、Micromine、加拿大的Gemcom等国内熟知的产品。

在国内，2o世纪8o年代，一些有志之士一直在寻求发展国产软件；一些矿山企业与科研院所、大专院校开始合作，探索计算机技术在矿山设计和生产中的应用，并开发了一些应用系统软件，如：矿山资源储量计算软件、矿井通风系统软件等等，这些软件产品主要是基于CAD技术开发的二维平面系统，为推动我国矿业软件的发展起到了积极的作用。

目前，这些国外的软件产品在国内的企业应用或者是设立了处，提供的产品与研发同步，也就是说，在软件产品技术应用与国际是同步的。虽然软件的开发平台和语言各不相同，但基本思路是一致的，这些矿业软件的共同特点，是三维可视化，立体建模、地质统计学、品位估值、资源储量的计算、采矿设计、境界优化理论以及绘图等功能应用于矿业领域。结合计算机技术的发展，拓展地质勘查工作对矿床分析的思路；为形象准确地展示矿山实际场景、矿床规模、生产过程和矿床量化，提供实用性的工具。

2鞍矿对矿业软件的选择与思考

鞍山矿业公司在2005年提出“数字矿山”项目的建设，将使鞍山矿业公司实现资源优化配置、工艺布局合理、设备运行高效，达到“资源清晰、精准采矿、智能配矿、优化控制”的目的，对打造“百年矿山”，建设具有国际一流的钢铁精品原料基地具有重大意义。

近年来，随着我国矿业经济的繁荣以及信息技术的发展，我国矿山企业对信息化软件产品的认识发生了根本性的变化。矿业行业的特殊性决定了矿业企业信息化的不同之处，它不是简单的信息叠加或传递，而是在不断变化的生产数据和资源数据的基础上，通过软件系统将这些信息集成共享后，使管理者全面、及时、准确地掌握企业生产的资源、产品、成本、安全和市场需求等信息，实现生产经营决策的科学性、及时性。选择合适的矿业软件，成为我们的首要任务。

基于上述的要求，我们首先分析了矿山技术的现状：①传统的地质勘探、矿山生产管理流程已经根深蒂固，不可能随时改变。②多年来遗留下来的大量数据，特别对于象我们这样的老矿山，想要处理好过去的数据，需要做大量的“还债”工作。③矿山技术人员计算机应用水平参差不齐。④软件的操作性、功能性和本地化。⑤软件的技术支持、售后服务水平和质量等等。

第二步是考虑矿山企业的劳动对象是自然物一矿床，对其数字化，首先要建立地质模型，有了地质模型，我们才能按工艺要求实现精细开采，达到对劳动对象自如掌控的目的，以改变旧有的粗放开采模式。因此，2005年公司立项开展矿山工程软件应用研究；课题组着手调研了当时在国内有商和用户的软件产品，并结合实际数据进行了一些对照工作，2006年引进了Datamine矿山工程软件，在该软件基础上，建立了鞍钢矿业公司下属的几个铁矿的地质数据库、实体模型、块体模型、构造模型、采场现状模型和最终境界模型。并希望借助其开发工具，开展应用研究。

我们通过收集整理四个矿山，前后七个不同阶段、数百个勘探钻孔和一年来的爆区炮孔化验数据，建立了矿区勘探数据库；通过数字化仪，将纸质的水平分层平面图和勘探线剖面图转换成真实三维图形；分别建立了矿体的实体模型、品位模型、采场现状线框模型和最终境界模型。

通过一年来的工作，我们总结出以下几点：

(1)完整的矿山地质模型，体现了结果与实际的一致性；

(2)软件采用算法、原始数据检查，保证了数据的准确性；

(3)生产数据的动态管理，可以实现动态查询、动态多方案圈定矿体、任意平／剖面切割浏览分析；

(4)实现了地质工程师、采矿工程师，测量工程师和生产部门之间的信息共享，方便形成地质界线图，设计开采线、实际现状线和炮孔位置的结合；

(5)为矿山经济技术评价，提供快速准确可靠的数据。

然而，在进行矿山应用推广的进程中，遇到了一些无法解决的问题：

(1)模型的维护和更新：主要体现在更新手段和方法上比较繁琐，操作步骤多，特别是矿岩界线发生改变后的更新，必然影响到品位模型的改变，在现有软件中，没有更简单快捷的方式来完成。

(2)测量验收线的导入和编辑：这是涉及到不同测量方法所得到露天现状的实测数据的导入，采掘带的验收和计划执行率的计算等。

(3)利用软件编制采掘计划：Datamine软件中，有一套适用于中长期的进度计划软件(NPVS)，但日常需要的是通过软件在建立的模型下，快速圈定采掘带；自动生成计划线；自动报出矿岩量、品位和矿石类型等，完成短期计划功能。虽然在现有功能的前提下，能够得到相关的工作，但实际上，操作十分复杂，没有达到提高效率的作用。

3研发具有中国特色的矿业软件势在必行通过对软件应用方面的研究表明，Datamine软件很好的完成了地质建模、储量计算和快速形成不同需求的图纸，特别是在复杂的建模功能上，具有独特的功能和方法。然而，矿业软件的最终目的是服务于矿山的技术部门，多功能的满足矿山生产、设计和生产管理的需要，更加智能的优化设计的系统。但实际上，由于我们在采矿方法、工作习惯和管理结构上的千差万别，没有一个矿山是相同的，没有一套国外软件能够满足这些不同的需求；虽然这些软件通过二次开发可以实现某些功能，但事实是他们的二次开发接口或函数是通过打包的，不能进行修改，同时这些软件的源代码还是掌握在国外公司手中，受到保护，真正实现客户化的功能是不现实的，也十分困难。

在国内，我们也一直在寻求具有这些特点的国产软件。一些矿山企业与科研院所、大专院校合作，探索计算机技术在矿山设计和生产中的应用，并开发了一些应用系统软件，如大家熟悉的Mapgis、SD以及其他一些专业软件包。但总体上讲，这些软件以二维多三维少、运算速度慢、不能实现与其它软件的兼容和互用，多数与院校所合作的软件开发项目，只注重解决单一的技术问题而不能成为系统，有的实用性不是很强，也没有形成商品化的产品。

北京东澳达科技有限公司自主研究开发了3DMine软件，是一款为中国矿业“量身定做”、引进国际通用的地质建模方法，重点解决日常采矿生产中遇到的问题的软件系统。对于相对较老的矿山来讲，充分利用计算机特点，开发出具有不同于其他三维软件的新产品是十分有效的。其特点是：

(1)三维可视化：系统采用先进的三维引擎，在三维显示和渲染上，采取一系列优化算法，系统在数值计算和关键算法上精心考虑，保证其健壮性和高效率，同时对计算机配置要求不高。

(2)易学易用：符合中国人的思维方式，界面亲切友好，容易掌握。

(3)CAD风格：AutoCAD操作习惯，选择集、图元捕捉、鼠标交互等达到同类CAD软件水平。

(4)开放性：可导人导出AutoCAD、Map Gis Datamine Surpac M icrom ine Excel Text等文件格式，支持CAD、Wold、Excel、Tex与3DMIne之间剪贴板复制粘贴数据，支持多种数据库产品。

(5)模块化：系统分成6大基本模块：辅助设计(Cad)系统、地质建模系统(开发中)、露天采矿、地下采矿、通风和安全、测量和文件导人／出。

(6)二次开发：系统支持脚本语言级二次开发(TCL)，同时支持VC二次开发。

(7)实用性：在测量和采矿设计方面，充分考虑了矿山一线工程师的实际要求，有针对性的开发，具有许多优化和自动功能，使其在日常工作中能成为技术人员的有力工具，被称为矿业Office工具系统。

4应用实践

根据我们的分析和比较，决定提出软件应用开发课题，利用在Datamine软件完成建模工作的基础上，通过3DMine软件的无缝衔接数据技术，在此平台上，开发出解决日常生产中测量数据的处理、露天现状的更新和测量验收与计划执行率评价；改变采矿设计手段和方式，实现参数化进行采矿设计；通过不同的方式，生成采掘带、快速报告、实现短期计划编制的智能化和可视化的应用系统。

(1)切割采掘带算量

采用“试探一调整一确定”的思路，给定的矿岩总量，通过调整得到所要设计采的区域。系统首先生成采掘带实体(假象的开挖体)，计算其体积，再结合块体模型(地质建模的关键数据)计算矿岩量及品位，为短期计划编排方案快速对比、筛选，从而得出最佳的计划方案，其速度和精度是手工无法比拟的，同时与传统的CAD在二维上做计划，功能强大了许多。

在块体模型算量时，采用的动态剖分块体的技术，使块体与实体的边界尽量拟合，从而保证计算的准确度。圈采掘带时，采用多边形选择集技术，自动捕获与设计线相交的现状线，再通过Delaunay三角网技术，快速生成回采假想的开挖体，不用担心开挖体的自相交和开放边，保证结果的正确性。

(2)斜坡道设计及算量

结合实际需要，将繁琐的公路设计变成十分简单的操作。斜坡道理论上分为4大类(如图1)，通过鼠标点击生成斜坡道模板，再与坡顶坡底结合，生成实体及算量，解决了露天斜坡道设计的难题。

由于斜坡道算量采用实体的方法，大大增加其准确性，特别在采掘计划中，吃斜坡道后再挖斜坡道，以及地形不平坦时，优为突出。

(3)测量验收及更新算量

在3DMine平台上，开发出了一套全新的数据转换功能，这样任何格式的测量数据，通过快速的粘贴方式，均可实现数据一图形一计算的完美结合。采用带约束的Delaunay三角网技术，生成本月初和本月末的现状图，用开挖线来投影计算开挖和填方量，从而解决了用散点生成面而带来的误差，大大提高精度。同时，可以用两个现状面，来求出开挖线和填方线，可运用在大量的工程量计算中。在实际工作中，往往在更新露天现状线时比较困难，通过3DMine下的几组快速编辑工具，使这项工作变得非常容易。

(4)GPS接口

GPS是目前很多矿山企业实现数字化的重要项目之一，其数据特点是更新速度快，相对比较精确，而且与设备的关联十分紧密。利用这些特点，在3DMine下开发出相应的功能：

摆放设备：通过给定指标或在屏幕上指定位置，摆放各种设备，直观了解采场内设备分布情况。

查询／定位地质信息：在采坑现状图上任意位置，点击可查询地质信息，如品位、矿岩类型、地质构造等。

卡车行走及动画模拟：通过实时读取GPS定位点信息，在屏幕上显示设备移动动画，为生产调度提供直观的界面。

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中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1物联网技术与我国煤炭生产现状概述

随着国家对矿山安全的重视程度不断加强，矿山企业在各种安全监控、生产自动化系统方面的投入逐年加大，对保证矿山的安全和正常生产起到了重要作用。由于我国煤炭储存条件复杂，煤矿自动化水平低，井下用人多，生产安全监控系统采用的技术比较落后，功能单一，使得生产成本高，安全形势不容乐观。

“物联网”概念的问世，打破了煤炭生产行业生产自动化和安全保障技术发展的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和信息基础设施分开。对煤矿安全生产而言，在“物联网”时代，各类传感器、电缆、电气设备、钢筋混凝土等将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，基于物联网可以对煤矿复杂环境下生产系统内的人员、设备和基础设施实施有效的协同管理和控制。物联网为建立煤矿安全生产与预警救援新体系提出了新的思路和方法。

物联网技术支持下的煤炭生产自动化，在生产组织和流程方面将会发生明显的变化，具有以下的特征：将矿山地理、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息全面数字化，将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、信息管理等与现代采矿及矿物加工技术紧密相结合，构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程。

2煤炭生产安全监控的物联网技术及其实现

从煤矿安全监控方面看，基于物联网技术的煤炭生产自动化是在实现综合自动化的基础上，实现三个方面的物联网。即：矿工周围环境的物联网，实现主动式安全保障；矿山设备的物联网，实现预知维修；矿山灾害风险预测的物联网，实现各种灾害事故的预警预报。

主要包括以下自动化系统的建设：1、系统集成平台建设：建设全矿井安全、人员、设备的感知集成平台，实现全矿井地面远程监控。2、矿山网络平台建设：包括井上、井下高速工业以太网和调度指挥控制中心工业以太网建设；利用无线传感器网络建立覆盖煤矿井下,保障出现故障或灾害情况下通信链路的通畅。3、人员安全环境物联网平台的建设：集成现有安全监测、人员定位系统，实现矿工对周围环境的感知和信息传输。4、设备物联网系统建设：对井上、井下各生产系统的远程监控，对矿井进行自动化监控,感知设备工作健康状况。所有自动化子系统将连接到统一的物联网平台，从而实现面向生产自动化的物联网体系，该系统由一个功能完善的软件控制系统进行控制。

需要指出的是，煤矿井下移动设备、人员、及矿山灾害的分布式监测均需要无线网络，这包括无线语音、无线数据、无线信息传输。其用途包括：设备工况监测监控、灾害环境信息监测、人员定位、机车管理、通信等，形成一个完善的无线感知平台。这样就能够保证在出现自然灾害时，系统能够保持正常工作，为生产救援提供最大的支撑。

3煤炭生产物联网系统及其实现

从煤矿生产方面看，基于物联网技术的煤炭生产自动化是在实现生产自动化的基础上，实现三个方面的物联网。1、煤炭采掘系统的自动化及其物联网。2、运输提升系统自动化及其物联网。3、矿井提升系统的自动化及其物联网。

目前，煤炭采掘系统自动化方面具有以下特点:(1)采煤设备向电牵引方向发展,使装机容量越来越大。(2)以计算机为核心具有多种传感器的工况监测与故障诊断系统，已成为先进高效综采设备的主要特点。 (3)工作面输送机向重型化、大运量、高寿命、高强度发展。

运输提升系统的物联网，主要对以下情况进行监测：胶带机打滑、堆煤、煤位、超温洒水、烟雾、温度、沿线急停、跑偏、断带等。智能跑偏及拉线保护是对胶带机运行当中的跑偏故障进行保护和沿线出现紧急情况时进行紧急停车。堆煤保护要求监测煤点是否堵塞，出现故障能控制胶带机紧急停车。烟雾保护监测驱动部因机械摩擦产生的烟雾，并能控制胶带机紧急停车。超温洒水保护对驱动部发生火灾进行停车洒水保护。打滑保护监测要求在胶带机上安装测速传感器。温度保护是通过设置在电机上的温度传感器连续监测电机温度。断带保护通过断带保护传感器监测胶带是否断裂。

矿井提升系统的自动化及其物联网，可以通过建设一个调度指挥中心实现，如图1所示。结合煤矿提升机控制系统的具体情况，在提升机房增设主控器以及相应传感器，通过矿井工业以太网实现提升机远程监控。针对装卸载系统，分别增设装载站PLC系统和卸载站PLC系统，实现对装卸载系统的远程监控。总体网络在调度室监测主、副井实时数据，在工作站上进行工况的显示

4 结语

如何利用物联网技术解决煤矿生产自动化过程中人员安全环境的感知问题，解决矿山灾害状况的预测预报、减少或避免重大灾害事故的发生，解决安全生产的智能控制，煤炭工业物联网技术的发展潮流以及产业标准等，都是面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业的应用需要解决的问题。本文介绍了自动化的物联网技术的主要优点，指出了面向生产自动化的物联网技术在煤炭行业实现过程中的需要注意的问题。针对我国煤矿生产技术的现状，提出了面向生产自动化的物联网技术在煤炭生产和安全保障方面实现的基本方案，为建立煤矿安全监控与自动化生产新体系提出了新的思路和方法。

参考文献

[1] 煤炭企业信息化组织管控体系研究, [J]煤炭经济研究，2011，（10）

篇9

关键词：虚拟现实；矿业领域；应用现状

中图分类号：TP391.9文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)33-1511-02

Summarizing the Application Status Quo of Virtual Reality technology in Mining Field

GU Hai-xia1,WAN Wei2

(1.Xuzhou Normal University, Xuzhou 221116, China; 2.Yancheng Institut of Technicion, Yancheng 224002, China)

Abstract: The application status quo and the recent development of virtual reality in mining field are discussed. And this paper analyses the application of virtual reality in mining field from the aspects of simulating the mine production course dynamically, virtually designing and manufacturing the mine production equipment, accident simulation and diagnoses and fire damp explosion.

Key words: Virtual Reality; mining field; application status quo

1 前言

虚拟现实技术已在矿业领域很多方面得到应用并取得令人注目的成就，这些研究成果已经显示出虚拟现实技术在矿业领域应用的巨大潜力。目前国外从事虚拟现实技术在矿业中应用研究的主要有英国诺丁汉大学化工、环境与采矿工程学院所属的人工智能及其矿业应用研究所（简称AIMS）、南非工业与科研委员会（CSIR）矿业技术部的A.Squlch、美国宾西法尼亚州立大学采矿工程系的C.J.Bise、德国柏林工业大学B.M.Winkler等。其研究内容主要集中在采矿工程模拟、技术培训、事故分析、风险评估、灾害防治等方面。

2 研究现状

目前国外的许多工业组织和科研院校纷纷加大研究力度和深度，积极开发和探索虚拟现实技术应用的新领域。目前虚拟现实在国内外矿业中的应用主要集中在以下几个方面[1]：

2.1 矿山生产环境的风险评价

英国诺丁汉大学的AIMS Solutions公司开发出一系列矿山VR模型，如露天矿单斗-卡车作业系统、矿井开采系统模拟模型等。通过应用VR技术辅助识别和评价对象（如设备、人员等）的风险状况，从而得出更客观的风险评价。这种VR计算机系统可动态的进行生产环境的风险分析。采矿设备周围的风险区域是动态的，它依据当前时刻虚拟环境中所处的状态对回采工作的多个工序进行风险评价。

2.2 矿井生产过程的动态模拟与技术培训

利用虚拟现实技术创建的矿山生产环境具有逼真、交互作用的特点。应用VR技术制作出的软件或录像，可以直观模拟采矿环境及其作业过程、适于矿山职业教育和岗位培训。诺丁汉大学AIMS研究室应用VR技术开发的房柱式开采模拟系统VR-MINE、蓄电池机车模型、露天矿单斗-卡车工艺生产系统等可分别用于相应环境下工作人员的培训。该系统在南非的一个金矿用于培训井下工人识别矿井开采危害及岩石冒落事故的发生。系统所建立的三维环境是该矿最忙碌且事故频发的工作面，其危害主要来自岩体冒落和设备运行。一旦训练者进入虚拟环境中的某个危险区，而又未做出正确的反应时(系统在屏幕底部显示出一系列图标来表征不同的反应)，系统就会以图像和声音形式模拟出这种灾害的动态发展过程。同时记录每个训练者的成绩，以供评价和比较。南非金矿的应用表明，矿工通过这种训练，不仅强化了安全意识，也增强了事故识别能力，达到了减小矿山灾害发生及其危害程度的目的。

2.3 煤矿生产设备的虚拟设计和制造

虚拟现实技术用于大型设施、设备的设计和制造已有许多成功的实例。把虚拟现实技术用于对煤矿新设备的设计方案进行性能评估，则更显示出虚拟现实技术的优势。由于井下场地狭窄，环境恶劣，因此煤矿设备的虚拟设计和制造，其意义不仅仅是节约资源和时间，而是完成在地面或在常规条件下无法进行的工作。例如采煤机虚拟设计中，设计人员不必等到样机制造出来后再去修改其中不太理想、不太合理的部分，因为VR系统可以容许他们“进入”电脑中的三维空间图像，借助多种交互手段直接对采煤机的设计进行观察、讨论和修改，从而大大缩短设备的研制周期，节省研制费用。中国矿业大学（北京校区）开发了综合机械化采煤中的采煤机和支架的虚拟现实系统，可以通过采煤机和支架的基本参数来模拟其在特定力的作用下的运动，也可以利用VR传感器或三维鼠标进行控制，对所建模型的各个部位进行全方位观察，进一步优化结构，改进设计方案。

2.4 矿井事故模拟与调查分析

应用计算机绘图和虚拟现实技术可以快速、有效地以一系列三维图像在计算机屏幕上再现各种事故发生的过程，事故调查者可以从各种角度去观测、分析事故发生的过程，找出事故原因，包括系统设计和现场人员的动作行为。这个在公安部门的案例分析中已有应用，在矿业领域还没有涉及。中国的煤矿事故发生率非常高，通过对事故的事后调查，可以明确事故责任，更重要的是防止其它与此相关或类似的潜在事故的再次出现。矿山事故预防的关键在于创造并维护安全的工作环境、宣传并执行安全的作业行为，从而防止错误行为的发生。应用VR技术可以快速、有效地在计算机屏幕上再现事故发生的过程。事故调查者可以从各种角度去观测、分析事故发生过程，从而找出事故发生的原因并采取相关预防措施，防止类似事故的再次发生。图1为通过VR技术再现的井下矿车事故发生的情景。通过交互式改变该模型中的环境参数来模拟再现事故过程，可以找到避免类似事故发生的技术途径和工人安全注意事项。

2.5矿井火灾和瓦斯爆炸模拟

计算机技术的高速发展使得在灾变条件下复杂通风网络的快速解算成为可能,从而指导井下火灾发生时正确地控制风流,确保井下工作人员安全撤出,防止火灾和有害气体、烟尘等的蔓延。近几年来,计算流体动力学 (简称CFD)已广泛用于工业火灾、爆炸和煤矿火灾,CFD通过解算与火灾和爆炸物相关的数学模型,可以较准确地预测火区附近的温度、火风压及其燃烧产物的实时分布状况。

AIMS的研究人员目前正致力于矿井火灾VR系统的开发。该系统通过模拟某个真实的矿井作业环境,并结合网络分析和CFD模拟的结果,可以逼真地展示出火灾或爆炸发生的动态过程。除了模拟火烟弥漫状况外,该系统还可通过人机交互作用显示出人为因素， 如反风、灭火措施等对这整个通风网络的影响。此类系统的开发,无疑可以广泛地用于矿井火灾的防治、救灾和人员培训等方面。

中国矿业大学（北京校区）采用粒子系统对矿井火灾进行了三维可视化研究。在应用VC6.0 和open GL API 开发的程序中，设计了地下井巷真实感模型和火灾烟气与火焰模型,并考虑了风向对火焰以及烟流形态的影响、巷道高度受限影响等因素。图2所示为该系统完成的巷道火灾模拟结果。

该系统可以说只是矿井火灾的示意图，没有逼真体现矿井火灾的效果，为了能使研究成果应用在生产实际中去，必须进一步增加火灾环境的真实性和火灾模拟算法的研究。

2.6 生态重建

采矿无论是地下开采还是露天开采都会导致地表遭到破坏，破坏后的重建一般不是最初环境的简单恢复，而是按照采矿的时空发展顺序和最终符合当地人们的需求和价值取向，对生态系统的组成、结构和功能进行积极的安排和调控，重建一个高水平、可持续发展的生态系统。在生态重建的规划设计、方案论证的过程中，采用虚拟现实技术，能够把各种不同的方案在计算机中逼真的体现出来，给决策者提供一种直观形象的辅助决策手段，对于方案中不完美之处可以快速修改，这对于生态重建最优方案的确定有重要意义。中国矿业大学（徐州校区）进行了露天矿生态重建的研究，应用于霍林河矿的生态重建，取得较好效果[2]。图3是露天矿生态重建后的仿真效果图。

图1 应用VR进行矿车事故的调查与再现

图2 采用粒子系统算法的矿山巷道火灾

图3 露天矿生态重建后的仿真效果图

3 国际动态

加拿大已制定出一项拟在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)、矿山GPS定位等方面的技术开发与应用研究。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，形成动态管理和遥控指挥系统。

在我国，首个数字化矿井技术通过验收，是由山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿，与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作研制。据说该系统在我国首次全面开展了基于GIS技术、计算机网络技术、三维可视化和虚拟现实技术在矿山开采领域的集成和应用研究，首次全面开展了集巷道和地层为一体的煤矿专用三维可视化和虚拟现实系统的研究，首次实现了基于地测基础数据的生产图形的一体化管理，使矿井图形的自动化处理水平跃上了一个新的台阶，同时取得了实用化的成果。

4 小结

本文分析了虚拟现实技术在国内外矿业领域的应用现状和最新动态，目前虚拟现实在国内外矿业中的应用主要集中在矿山生产环境的风险评价、矿井生产过程的动态模拟与技术培训、煤矿生产设备的虚拟设计和制造、煤矿生产设备的虚拟设计和制造、矿井事故模拟与调查分析、生态重建几个方面。虚拟现实技术在矿业领域的应用研究已从多个角度展开并取得一定成果，但其在选煤系统方面的应用尚很少见，因此将该技术引入到选煤系统，构建选煤系统的三维仿真系统及其虚拟生产系统，为基于虚拟选煤厂的生产管理和信息化建设搭建一个直观、逼真的三维平台，对提高选煤厂生产和管理的技术水平，促进矿山企业信息化建设等，都可起到积极的作用。

参考文献：