矿山信息集成管理平台系统开发方案建议书.docx

1、矿山信息集成管理平台系统开发方案建议书目 录1工程提出的背景及意义-1-2建立数字矿山的作用和意义23数字化矿山的总体方案及其建立进程-3 -3. 1数字矿山建立的目标43.2数字化矿山的逻辑构造43. 3河北钢铁集团矿业公司数字化矿山的总体需求.5-3. 3. 1数据中心功能-6-3. 3.2三维矿业软件应用功能73. 3.3企业管理功能-8-3. 3.4生产动态过程管控一体化功能93. 3.5矿山信息管理系统的实时更新93. 3.6与ERP系统的兼容-9-3. 4河北钢铁集团矿业数字化矿山建立进程安排104矿山信息集成管理平台系统需求分析-10 -4.1河北钢铁集团矿业矿山信息管理平台研发

2、内容-10-4.1.1数字矿山建模与GIS平台开发-10-4.1.2 GIS平台开发环境-13-4.1.3 GIS平台开发的原那么-13-4. 2矿山信息集成管理平台的数据流程155矿山信息集成管理平台系统设计方案155.1系统开发的总体思路155.2系统架构（硬件软件）165.3应用软件系统的主要功能175.4应用软件系统数据库总体设计175.4.1矿山信息的构造特征175.4.2数据库设计方案195.5系统开发的关键技术226系统开发的可行性236.1技术可行性236.2经济可行性24积和外表积。如，计算排土场的体积，计算填方，挖方工程量。(4) 3DGPS 监测输入播送协议地址与GPS动

3、态信息链接，实现对矿山生产或设备的实时监 测；保存历史GPS网络数据，对矿山设备进展现场调度，以便不用亲临现场就能 更真实地了解施工时情况；矿山数据信息的动态查询与监测；能够实时显示GPS 设备传送的位置信息；自动演示并记录设备的运行路线；视图缩放可以详细查看 单个设备，以及设备类型、编号以及当前所在地质属性信息的实时查询；保存单 个设备当前的运行轨迹。基于3DGIS(3DMine)的地质资源数字化处理、基于局域网的数字化储量管理 与应用等，实现地质资源信息在地测采环节间的无缝流转，为基于矿业软件实现 开采优化设计提供地质根底保证。3. 3.3企业管理功能企业管理为企业数据管理配置中心，系统完

4、成的功能主要有：(1) 矿用对象数据目录：基于数据中心所定义的矿用对象按目录树的模式组 织数据，通过对象目录树可以查询对象类，可以定义对象属性数据构造，可以新 增、修改、删除、配置对象。(2) 生产系统数据目录：实际上生产系统是由各种矿用对象按照一定的拓扑 网络关系构成的，比方供配电设备和电缆及其相互的连接关系构成了供电网络， 所以生产系统目录中的对象数据包含了相应业务信息，用户可通过相应生产系统 查询、配置某一对象包含的信息。图属互查数据：系统包含基于采掘工程图的所有生产业务系统布置图，并且实现 了矿用对象属性信息与生产业务系统布置图空间位置的关联，任何对象通过属性 信息定位其空间位置，通过

5、选择地图要素在列表中定位其属性信息，从而实现图 属互查功能。(3) 对象属性构造自定义：对任一对象用户可以自定义属性构造，并且可以 根据需求增加、修改、删除属性字段，这些由用户自定义的属性字段通过系统支 持的访问机制。(4) 测点配置管理：系统与全矿山综合自动化系统平台无缝集成，对于全矿 山综合自动化系统平台所包含的监测点信息与对象属性字段进展绑定，可以实时 获取绑定测点信息，支持一个对象属性绑定多个字段。(5)数据字典管理：数字字典是支持系统运行的根底信息，通过数据字典管 理可以对诸如设备类型、设备型号、巷道用途、厂家信息、效劳访问路径等信息 进展维护管理以支持其他系统对根底数据的平滑使用。

6、3. 3.4生产动态过程管控一体化功能应用可视化技术实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制，包括 如下几个方面。(1) 基于GPS的露天矿采场生产调度监控系统(2) 平安生产管控：通过对人员设备的定位跟踪来实现平安生产和通过优化 方法实现设备的有效利用。(3) 提升、供电、通风、排水等系统的自动监测与控制(4) 矿用对象库管理：系统提供矿用对象信息库，可以对不同厂家生产的矿 用装备、配件、材料进展管理。3. 3. 5矿山信息管理系统的实时更新把各个矿山的信息系统包括三维矿业软件作为终端的数据接口，每个矿山只 掌握自己矿山的数字化管理系统，人员、设备等定位信息在信号自动采集的根底 上可实

7、现同步实时更新，地测采、矿山生产调度部门可每隔一定时间及时更新矿 体、巷道变化和生产现状等资料，暂定研究院的矿山的数字化管理系统为中心系 统，让中心系统和终端系统保持同步，这样就可以真正实现矿山地质资源、生产 动态的实时准确掌握与管理。3. 3.6与ERP系统的兼容公司的ERP系统已经上线了生产、销售、财务、供给等四个模块，该信息系 统要和ERP系统有机的结合起来，充分利用现有资源，并在此根底上将资源的应 用最大化、最优化。本信息系统更加侧重矿山生产的技术层面，而ERP系统更佳 突出经济层面的生产经营管理，通过对接将技术和经济两者完美的结合起来，真 正在信息化、数字化上做到“精细化管理。3.4

8、河北钢铁集团矿业数字化矿山建立进程安排数字化矿山建立是一个典型的多学科技术穿插的新领域，涵盖了矿山企业生 产经营的全过程，是一项投资较大、时间持久、复杂的系统工程。因此必须结合 企业的实际情况，采取“总体规划、分步实施”的原那么逐步进展建立。结合矿山的现状，以及目前信息技术的开展水平，数字矿山建立初步按照以 下几个阶段开展实施：第一阶段：数字矿山建模与GIS平台开发阶段第二阶段：数字矿山模型在矿山地质、测量、采矿、方案等方面的应用阶段第三阶段：建立、完善矿山综合通讯系统阶段第四阶段：设备监测、控制和平安预警系统建立阶段第五阶段：基于完善的网络系统和先进的生产设备的高度自动化的实时管理阶段 此次

9、开发考虑到系统建立阶段性和稳妥性，首先集中开展前两个阶段的工 作，即进展矿山信息集成管理平台的研发，满足矿山生产建立开发中的需要，提 高现阶段的矿山技术管理水平。数字化矿山建立将首先以司家营铁矿为首期建立任务，首先将司家营铁矿建 成数字化矿山的示范矿山，进一步带动建立公司其他矿山。4矿山信息集成管理平台系统需求分析4.1河北钢铁集团矿业矿山信息管理平台研发内容4.1.1数字矿山建模与GIS平台开发主要构建矿山从历史到现状的地形、地质、工程模型，满足实际使用的要求, 这是数字矿山建立的根底阶段。矿山生产对象是埋藏在地下的矿体，还有影响开 采的围岩和地质构造，用真三维软件工具将这些对象表达出来，可

10、以为后续的地 质、测量、采矿、方案等工作提供了根底。具体的主要工作内容包括：(1) 矿山地、测、采资料的收集； 钻孔数据以及探槽数据钻孔数据以及探槽数据是矿山资源评估和采矿设计的根底，是矿山生产管理 的重点。地质数据的完善性和可靠性，直接影响一个矿山生产经营和决策。现场采集钻孔数据包括：/钻孔开口位置数据/测斜数据/矿山钻孔样品分析数据,地质岩性分析数据 井巷工程数据井巷工程是矿山生产中运输人员、矿石、材料等的主要通道。井巷工程数据 主要为矿山开拓系统布置图，即为所要建模的中段平面图，及各种巷道断面尺寸。 地表测量数据地表模型是建立三维地质实体模型的重要组成局部。一些地表工程的设计和 施工包括

11、排土场、选场、井口等位置都是以地表模型为参考的；同时，地表模型 作为边界约束条件，还直接影响到技术经济指标和工程量的计算，因此，为了到 达最好的实际效果，地表模型必须满足精度要求。地表测量数据包括矿区地质地 形图以及各矿体区域地质地形图(包括散点信息)或MapGis、AutoCAD矢量化 地形等高线图。 平剖面图平面地质图：主要是中段平面布置图，中段平面图除在建立井巷开拓工程模 型过程中使用外，在建立矿体模型中也可做为重要参考，另外还需有勘探线总体 分布平面图，方便图形矢量化的校验。地质勘探线剖面图：包括所要建立矿体模 型区域的勘探线剖面图地理坐标信息附带)。以上图形可以是AutoCAD格式或

12、 MapGis格式的数据，数据采集后可导入3DMine进展编辑，实现存储和建模。(2) 矿山现有各种资料的数字化矿区地形图、及地质勘探平剖面图和地质勘探钻孔信息的数字化；钻探、 生产勘探资料(报告和图纸的数字化；露天坑现状实测资料的数字化；据对预 建模矿区的了解，目前的主要数据，如钻孔数据、各种剖面数据都己经数字化， 所以该项工作巳经具备相当的根底。(3) 数据的导入将各种数字化的矿山资料导入到软件数据库中，分类集中管理，主要包括以 下三方面的数据:/钻探、生产勘探地质数据的导入；/地质平剖面图的导入；/实测现状图的导入；4）资源与开采环境模型构建对资源和开采环境进展建模是三维软件的根底和核心

13、，通过对矿体、主要构 造、地表等进展三维模型的构建,并通过地质统计学的方法进展精准的估算储量, 为下一步采矿工程的实施奠定根底。 建立地质数据库在对导入数据进展校验的根底上，通过钻孔数据的开孔文件、测斜文件、样 品分析文件和岩性文件建立地质数据库，并可以在三维环境下显示地质数据。 样品数据根本统计分析和变异函数分析地质数据库中的数据是块体模型内所有单元块参数估值的依据，也是矿床储 量计算的依据，根据地质统计学原理，统计样品的值与空间分布情况，了解矿体 分布规律，并为确定特高值和块体模型估值作准备。在进展各样品参数的根本统计分析外，还需要进展变异函数分析，以确定各参数 在空间上的相关性、构造性。

14、由于矿体分布具有一定的方向性，区域化变量在不同方向可能会具有不同的 构造性和变异性，即具有空间各向异性特征。因此，在进展变异函数的计算和 分析时将针对不同的方向分别进展。在进展各个方向的变异函数计算分析时， 一般是分布于某个方向一定范围内的样品点参与进展该方向的变异函数计算。需 要指定的参数包括：圆锥体的容差角、容差限、滞后距，计算的最大距离。因为理论变异函数参数取值的正误对品位估值结果的准确性具有非常大的 影响。所以要进展穿插验证，目的就是对理论变异函数参数的取值进展检验，判 断应用这些参数进展品位估值时的估值效果。 地质实体模型构建三维实体模型是由一系列相邻三角面，包裹成内外不透气的实体，

15、是建立在 矢量化图纸的根底上的。通过中段图和剖面图，利用软件提供了多种方法选择本 适合本矿山的建模方法自动建立实体模型。地质模型还包括地表模型，地表模型一般由假设干地形线和散点生成，根据 每个点的坐标值，将所有点线亦由散点组成)联成假设干相邻的三角 面，然 后形成一个随着地面起伏变化的单层模型，因此需要首先用AutoCAD矢量化地 形等高线图，然后导入软件中，再用创立DTM指令生成地表模型。翻开导入的 等高线和散点文件，执行“创立DTM模型”指令。 块体模型构建块体模型是矿床品位推估及储量计算的根底，建立块体模型的根本思想是将 矿床在三维空间内按照一定的尺寸划分为众多的单元块，然后对填满整个矿

16、床范 围内的单元块的品位根据的样品进展推估，并在此根底上进展储量的计算。首先 针对矿床的根本模型建立空白模型，后续产生的所有块体模型都是在原型的根底 上进展赋属性值。块体建模的一个更重要的目的是对矿床的品位进展推估，以实现矿床储量的 计算及管理。3DMine提供了距离幕次反比法、克里格法、最近距离法等几种品 味估值方法。估值后的模型在“三维设计窗口翻开，使用“三维配色命令根 据块体模型的品位字段配色，可以直观的看到块体的品位分布。利用逻辑约束引 擎，可实现不同约束条件下的矿石资源/储量和品位报告。4.1.2 GIS平台开发环境在Windows XP/2000操作系统和SQL Server数据库

17、软件环境下，以C#、 3DMine及MapInFor为开发工具进展河北钢铁矿业矿山资源管理系统的GIS平台 开发，主要包括数据采集、分析、处理、建库、检索、输出等功能，系统预计实 现以下功能：文件操作、图形图像操作、属性操作、数据库查询、数据管理、信 息更新、决策分析、图、文、表信息输出等功能。4.1.3 GIS平台开发的原那么根据矿山的特点以及开发工具的特点，吸取以往开发经历，结合最新的GIS 开展现状，本着实用、方便、平安、稳定的角度进展设计，主要遵循以下几个原 那么：(1) 实用性原那么实用性是系统设计的主要原那么，是衡量系统建立成功与否的根本准那么， 从管理部门的需求出发，开发功能实用

18、，符合管理人员工作特点、工作习惯和业 务流程的系统。(2) 标准化原那么系统的设计符合软件工程以及GIS的根本要求，从数据、编码、图形图像 符号等符合国家和行业标准。操作简便系统应以简洁为主，在保证功能齐全的情况下，做大友好大方、简单易懂、 容易上手，功能设计根据管理要求贴近用户，提供详细的帮助功能。4)易于维护系统涉及到河北钢铁矿业所有矿山，数据规模庞大，数据构造复杂，图、文、 表结合严密，数据库要充分考虑易于维护、扩展以及其它软件的扩大。平安稳定系统涉及到河北钢铁矿业的资源信息，属于公司内部使用，系统的设计应确 保数据库的平安稳定，确保公司商业机密平安。4.2矿山信息集成管理平台的数据流程

19、数据流程表达了计算机信息处理过程的本质，是描述计算机应用软件系统需 求和开发内容的重要工具，可全面地刻画应用软件系统的逻辑处理流程和功能。 根据以上需求描述，建立系统的数据流程如图2所示。图2河北钢铁集团矿业矿山资源信息集成管理平台数据流程5矿山信息集成管理平台系统设计方案5.1系统开发的总体思路河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台是在计算机网络硬件与软件环境的支 撑下，采用C#开发的基于WEB的数据仓库应用管理软件平台，提供用户权限 管理、数据备份、各类数据包括文档，图象的编码、导入、传输、存储、按专题 检索、统计与分析功能。系统采用的计算模式为B/S构造，其优点是客户端无需 安装任何应用软

20、件，只要通过浏览器以访问网站的形式即可进展使用，使用简捷, 便于管理和维护，同时系统具有良好的兼容性和可扩展性。5.2系统架构硬件软件)1)系统的网络支撑环境与拓扑构造图3河北钢铁集团矿业数字化矿山系统网络拓扑方案示意2)软件开发与支撑环境操作系统：Windows 2000/XP数据库系统：SQLServer软件开发工具：Visual Studio C#三维地质图形支撑软件：3DMine应用软件系统架构图4河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台软件架构示意5.3应用软件系统的主要功能河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台软件功能如图5所示。图5河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台软件功能示意5.4

21、应用软件系统数据库总体设计5.4.1矿山信息的构造特征(1) 矿山数据特点矿山是一个复杂的动态时空巨大系统，其地理空间要素、资源环境信息和生 产经营信息的内容广泛、综合、复杂、变化迅速，这就决定了矿山数据具有如下 特点：海量数据由于矿山的生产经营管理，涉及到经济、生活、生态环境、资源、工程技术 等各大领域，仅工程技术就又涉及到测量、地质、采矿、选矿、机械、电气等方 方面面，其数据必然是海量的。数据的多样性与多源性矿山数据来源广泛，既有内部生产运营数据，又有外部相关数据，既涉及技 术，又涉及经济等等;数据表现形式有的是以数据文件形式存储，有的是以文本 形式存储，有的是以图形形式存储等。这就要求在

22、进展矿山信息系统集成时对数 据进展标准和统矿山数据的动态性矿山数据对矿山地质体的表达是一个由模糊到准确的过程，是一个动态的积 累程，从矿山资源勘探、矿井开拓到生产，矿山数据量越来越大，反映矿山实体 的层次逐步细化，反映地质体客观现象、规律的准确程度逐步提高。如在资源勘 探阶段，主要是通过钻探、物探、野外地质调查获取D级、C级地质储量;在矿 井开拓阶段，通过补充勘探和开拓工程，可以获取C级、B级地质储量。数据的关联性矿山所面对的地质体存在相互作用关系，矿体和围岩、两个相邻或不相邻地 层间、构造与矿层具有关联性。同时矿山各生产部门之间的信息联系严密，如地 质、测量、采矿、充填、通风等部门均需使用同

23、一采场的空间坐标数据。(2 )矿山数据源的数据格式矿山数据仓库数据源来源非常广泛，既有地质勘探部门的原始勘探资料，设 计部门的设计资料，还有矿山在生产经营过程中的生产经营资料，以及矿业市场 的供求信息等。矿山数据仓库的数据源主要包含业务数据、历史数据、办公数据、 WEB数据、外部数据。这些数据源的数据格式包括：数据库随着各种管理信息系统在矿山的广泛应用，数据库己成为矿山数据存储和管 理的主要技术，但由于系统开发和数据库选型的不标准，在矿山企业内采用了各 种不同的数据库管理系统，形成了即使是管理一样的业务数据，也采用了不同数 据库的情况。这对矿山数据仓库进展数据抽取和集成带来了困难，使数据抽取接

24、 口和协调比拟复杂。文件系统文件系统是矿业领域早期应用最多的一种数据记录格式，记录了大量的矿山 信息。1) 数据文件数据文件是矿业领域应用最多，而且最广的数据记录方式。如钻孔数据库包 括孔口坐标、钻孔测斜、样品分析化验值和地质代码4个数据文件。各数据库主 要数据项分别为：孔口坐标数据文件:钻孔编号，X、Y、Z三维坐标及孔深。 钻孔测斜数据文件:钻孔编号、测斜深度、方位角、倾角。样品化验数据文件:钻孔编号、取样起始深度、终止深度、取样间距、岩矿 芯长。地质代码数据文件:钻孔编号、起始深度、截止深度、岩矿心长、岩石类型。2）文本文件各种格式的报表、技术资料、数据和参数列表等，常采用Word、Exc

25、el等格 式。3）图形文件矿山计算机捕助设计CAD的普及，产生了大量DWG格式的图形文件;扫描输 入的BMP格式的图形等。3）矿山数据的多维度特征从逻辑层面上对矿山信息进展分析，可以清楚认识到其具有时间维度、空 间维度、业务分类维度。图6给出了矿山数据的多维度视图。由此可以对矿山进 展有效地组织与管理。图6矿山信息的维度5.4.2数据库设计方案1）地质矿产数据库的概念模型设计概念构造设计是将需求分析得到的用户数据需求进展抽象并转换为信息界 构造的过程。信息世界构造又称为概念构造或概念模型（ConcePtMedel）,是按用 户观点对数据和信息建模，是现实世界到机器世界的一个中间层次，独于机器和

26、 具体的数据库系统，是各种数据模型的根底，是数据库设计的关键。实体一联系模型即E R模型是目前表示概念构造的最有效的方法之一，它 过抽取实体（Entity）和实体之间的联系（Relationship）来表达概念构造。地质矿产资料的成果主要有四类根本形式：（1）目录薄，（2）文档（文字资料）, （3）图件，（4）表格。在现代矿床勘探过程中，由于计算机运用，有时可能包括电 子文档（Word文档）、电子表格（Excel表格）、电子录像等电子介质资料和遥感影 像、图片、声音、图像、幻灯片等多媒体资料。除了包含地质矿产资料的成果以外，为了保证数据库的平安，地质矿产基数 据库还必须包含一些用户资料。对于不

27、同的用户使用资料的权限必须受到制，因 此，对于各个资料均需要数据库管理员或者部门管理员（DBA、DataBase7系统开发流程、进度方案安排24Administrator）来设置用户的权限，这种设置是允许读、写等。以上资料成果可以抽象为下述实体：（1）目录条目实体:资料分类体系树形构造中的结点可以抽象为目录条目， 称为目录条目实体（Directoryltem,记为Diritem）。（2）文档数据实体:纸介质文档（勘探报告、研究报告等）、电子文档（Word、 PDF. PPT等文档）、电子表格（Excel表格等）、多媒体资料（遥感影像、图片声音、 图像、幻灯片等）、软件包等数据的表示和存储，统一

28、抽象为文档数据称为文档 数据实体（DoeumentData,记为 DoeDat）。（3）文档特征实体:对文档数据的特征（名称、日期等）进展描述的条目，称 为文档特征实体（DoeumentCharacterizat ion,记为DoeCha） o文档特征实体为 文档数据的元数据（Metadata）。（4）图件数据实体:纸介质图件（综合地质图、剖面地质图、中段地质图等）、 电子图件（各类地测图件的扫描光栅文件、M即GIS、Mapinfo. ArcGis的矢量化 文件等）等数据的表示和存储，统一抽象为图件数据，称为图件数据实体 （MapData,记为 MapDat）。图件特征实体:对图件数据的特征（

29、名称、日期、比例尺等）进展描述的 条目，称为图件特征实体（Mapeharaeterization，记为MapCha）。图件特征实体 为图件数据的元数据。（6）表格数据实体:可以用二维表格表示的数据（如样品化验分析数据），统 称为表格数据实体（TableData,记为TabDat）。（7）表格特征实体:对表格数据的特征（名称、日期等）进展描述的条目，称 为表格特征实体（TableCharaeterization,记为TabCha）。表格特征实体为表格 数据的元数据。（8）孔数据实体:矿床勘探工程（如钻孔、坑道、探槽等）在几何形状上均为 线状，均具有工程位置、轨迹形态、地质编录、样品化验等数据，具

30、有一样的或 相似的数据构型，都可用二维表格来表示。这些勘探工程的数据是地质分界、矿 体圈定的主要数据来源，由于其相似的数据构型，统一抽象为孔数据（HoleData） o 孔数据包括孔口坐标数据实体（HoleCollarData,记为HoleCollarDat）、孔迹测 量数据实体（HoleSurveyData,记为HolesurveyDat）、地质编录数据实体 (HoleCodingData,记为 HoleCodingDat)、样品化验数据实体(Ho 1 eSamp 1 eData, 记为 HolesampleDat)。(9) 用户实体:用来描述使用本系统的用户信息的数据(如所在部门、密码、

31、名称等)，称为用户实体。(10) 权限实体:为了维护系统数据的平安，对每个条目和用户都赋予了不同 的权限(如：只能浏览、允许所有操作等)，称为权限实体。这些实体之间的联系如下：(1) 目录条目实体可以是某个目录条目实体的子条目，也可以是其它目录条 目实体的父条目，即目录条目实体与其子条目之间的联系为一对多联系，同时， 目录条目实体是有分层级别的。由目录条目实体集及其上的联系构成的构造是资 料分类体系的概念模型。(2) 一个末级目录条目实体可以包含多个文档特征实体、图件特征实体、表 格特征实体，即目录条目实体与特征实体之间的联系为一对多联系。图7矿山信息的实体联系图(2)地质矿产数据库的逻辑构造

32、设计数据库逻辑设计是把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提供的 工具映射为计算机世界中为数据库管理系统所支持的数据模型，并用数据描述语 言表达出来。目前通用的数据库管理系统都是基于关系模型实现的，所以，地质矿产数据 库中的各种数据的存储与管理系统主要是基于关系型数据库系统的。关系模型的逻辑构造是一组关系模式的集合，E一 R图向关系模型转换的关键是 将实体和实体间的联系转换为关系模式，且其转换需遵循一定的原那么。目录条目的关系模式资料分类体系的概念构造是通过目录条目实体集及其上的联系表达的，E R图说明，其构造是一种非线性的树形构造。非线性的树型构造与层次模型的树 型数据构造相一致，但与S

33、QL Server的数据库平台的关系模型的关系型数据构 造不一致，因而基于关系模型的关系型数据库不直接支持树型构造数据的存储和 访问，须从逻辑模式角度，设计适宜的逻辑构造，实现非线性的树形构造向线性 的关系构造转换。5.5系统开发的关键技术(1)多维度矿山信息的组织与管理总体上采用关系数据库的复合关键字，构成整体信息的树形构造，进展关联 组织与管理。图8给出矿山信息的组织示意。图8矿山信息组织与管理示意(2)三维地质模型的建立与分析应用在平台系统中嵌入3DGIS软件如：3DMine),利用其对图形信息的组织与 分析功能实现对矿山的3维图形显示、分析，同时可根据实际的具体要求进一步 开发三维建模

34、与分析引擎系统，通过对信息进展空间关系与拓扑分析，建立三维 实体模型，并进展分析计算。图9为三维模型建立过程示意。图9三维建模的主要技术流程示意6系统开发的可行性6.1技术可行性矿山信息集成管理平台工程的提出符合矿山行业技术开展的趋势，与国家政 策和战略相符合，与时代的潮流相匹配。工程研发将严格依据软件工程的标准进 展，采用生命周期与渐进原型法相结合的技术路线。该工程的技术方案符合当前矿山信息化建立的主导设计思路，具有开放性和 前瞻性。系统的软硬件环境选型和开发工具软件功能丰富，具有技术成熟性，采 用基于web的应用软件开发技术是目前的主流软件开发技术，具有广阔的拓展 空间，可提供便捷的操作和

35、维护。工程研发团队由河北钢铁集团矿山设计研究院、东北大学系统工程研究所、 东北大学秦皇岛分校的专家、学者和博士，硕士研究生组成。6.2经济可行性工程研发将在有限的时间和经费约束下，完成预定开发目标。开发周期约 10个月，具体时间节点见系统开发进度安排。系统投入使用后，将标准现有资 料信息的采集、传递、存储流程，提高工作效率，提高信息的共享和使用，为优 化管理与决策，科学进展矿山的开采、评估分析提供强有力的技术手段，从而产 生显著的经济效益和社会效益。预计系统投入使用后，1-2年产生的效益即可收 回投资和运行本钱。长期使用后，该平台中将积累完整的矿山信息，为矿山的可 持续开展，提供良好的保障，将

36、产生难以预计的经济效益和社会效益。因此，开 发矿山集成管理平台应用软件系统在经济上是完全可行的，也是非常必要的。7系统开发流程、进度方案安排河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台系统开发过程，将严格按照软件工 程的标准进展。采用生命周期结合渐进原型法的开发技术路线，将公司领导与各 部门对系统的需求，经由需求分析、软件概要设计、详细设计和编码阶段逐步转 化为应用软件的物理实现。主要开发工作步骤、阶段工作成果，以及各阶段开发 工作量见图10所示。图10河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台开发工作方案图10河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台开发工作方案工作量（人月）10 人月15 人月35 人月40

37、 人月15 人月25 人月15 人月合计：155人月1工程提出的背景及意义河北钢铁集团矿业公司目前正以“新矿业、大矿业的开展要求，努力打造 “国内最大、国际一流”的矿山企业。矿业公司以科学开展观为指导，以效劳钢 铁主业为宗旨，以打造钢铁粮仓为目标，按照集团公司“掌控资源、增产增效、 做大做强"的总要求，高起点谋划，高品质打造，高效率推进，加快实施"双一 体两翼一补充开展战略，力争到“十二五末，使铁精矿产能到达3500万吨 规模。公司以四个一流即“管理一流、队伍一流、产品一流、环境一流”为目标, 重点加强精细管理。矿业公司最近根据省委省政府和集团公司“十二五”开展规 划编制视

38、频会议精神，研究部署了矿业公司“十二五”开展规划编制和公司当前 及明年重点工作。矿山设计研究院按照矿业公司的部署，目前正在研究编制科技 创新和科技开展方面的开展规划。在编制科技开展规划的同时，矿山设计研究院 根据四个一流的精细管理目标，提出了数字化矿山建立的思路，其主体思想是： 紧紧围绕公司的开展要求和总体目标，以数字矿山建立为技术平台和重要手段， 切实落实精细管理方针，实现精细管理目标。"数字化矿山”(Digital Mine)是随着计算机技术、微电子技术、信息技术和 网络技术的迅速开展近几年提出来的新概念。“数字化矿山是对真实矿山整体 及其相关现象的统一认识与数字化再现，是一个能

39、够真实反映矿山本体、矿山开 发与运行过程的“虚拟矿山。数字矿山是以计算机及其网络为手段，把矿山的 所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表述和深加工，应用于各个生 产环节与管理和决策之中，以到达生产方案优化、管理精细化和决策科学化的目 的。数字矿山的特点为根底信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化、决 策处理集成化。矿业公司的数字化矿山建立以精细化管理为中心任务，在矿山技术、管理标 准、标准、制度的建立与执行的约束环境下，建立矿山系统的数据库、三维地质 信息模型、矿山地理信息系统、矿山平安监测系统、采矿技术、方案和设计效劳 系统、选矿工艺流程监控、管控系统、矿山生产经营管控系统。本项

40、数字化矿山建立与ERP系统相结合，与ERP系统相衔接。数字化矿山建 立主要以矿山地质、资源储量、采矿技术方案、设计、矿业公司各矿山地理信息 和矿山全息数据信息、矿山平安监测、矿山生产工艺监控等工程为主要管控目标, 实现公司对各矿山资源、采选生产工艺、平安系统的可查、可控、可追逆、可优 化，实现领导对矿山系统信息的在线即时掌控，到达即时、全面、准确地管控矿 山的平安与生产经营状况，从而实现精细化管理的目标。数字化矿山概念包含三个层次：(1) 将矿山中的固本信息即与空间位置直接有关的相关固定的信息，如地 表地形地貌，水文地质及地质构造、矿山地质储量、开拓开采方案、已完成的 采矿工程等)数字化，按三

41、维坐标组织起来一个数字矿山，全面、详尽地刻画矿 山的整体面貌；(2) 在矿山固本信息数字化根底上，进一步嵌入矿山开发与运行相关信息即 空间位置间接有关的相对变动的信息，如储量、平安、机电设备、人事、生产、 技术、营销等等)组成一个意义更加广泛的多维的数字矿山。(3) 在多维数字矿山根底上，融合现代计算机控制技术、管理决策技术，自 动控制技术等对整个矿山的开发与运行进展科学的预测、规划、方案、组织、控 制和检测，提高矿山资源利用水平、提高矿山企业生产运作效率，提高矿山企业 平安生产水平、增强矿山企业的竞争力，使之实现可持续的开展。2建立数字矿山的作用和意义数字矿山的主要研究内容包括矿山科学技术开

42、展战略、共享矿山数据资源、 矿山可持续开展战略、矿山经济开展、矿山平安和矿山科学技术创新的需要等， 它把关于矿山系统的原始数据流转换成可以理解的信息，转换成具有矿山经济价 值的知识。数字化矿山是在测量、地质、采矿、选矿、平安等各个专业知识和技术资料 比拟完备的根底上，结合相应软件建立起来的三维模拟图形，可以相当真实地立 体展示地质形态和生产现场实际情况。矿业数字矿山模型是把地质勘探、资源估 计储量、测量数据收集等导入成三维视图，同时融合了露天采矿和地下采矿设计 等,它涵盖了地面状况、矿体赋存、断层、水文地质等从地表到地下的、完整的、 具体的地质数据;还能设计多种现场生产方案及采区闭坑复垦方案、

43、模拟方案实 施效果，模拟再现生产现场的调度指挥。管理者不仅可以通过不同设计方案的比拟，实现最优化的管理；站在整个矿 山或公司的角度,整体评价和管控各个矿山、矿区、作业面的生产方案，合理调配 生产所需的各种资源;还可以在整体设计平台之上，进展动态技术信息交流，及时 改良测量、采矿、地质工作和生产管理过程中出现的缺乏和漏洞。各生产单位也 可借助整体设计平台，根据生产现状科学合理地进展日常生产方案安排。数字化矿山还可以作为检验监测手段,将矿山边坡、排土场、尾矿库、地下 采场和采空区等已发生危险的部位所设置的监控设施统一进展在线监控，进展平 安的监控预防；将其他合作单位提交的测量、勘探、设计等技术资料

44、进展复核, 找出其需要进一步完善的局部，提高工程成果的准确度，使设计能和矿山实际生 产活动相结合，科学推动矿山长远开展。数字化矿山的意义主要表达在以下两个方面：1改变矿山的生产方式，在矿山设计、施工、开采、平安、管理、教育、 可持续开展、土地利用规划以及科学决策等方面产生广阔的社会和经济效益，促 进大型产业的增长，提供更多的产业时机、平安监测及决策管理效劳等；2)为矿山科学技术的开展提供了强大的动力。使矿山规划管理具有更高的 效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性，从而提高 矿山生产和管理的时效性、有效性、资源优化配置水平、综合实力，促进矿山的 可持续开展，在有准确坐标、

45、时间和对象属性的多维虚拟环境中进展规划、决策 和管理，在处理矿山复杂系统问题时帮助人们更好地建立直观感和全局观念。对于采矿业来说，要走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、 人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路,数字化、信息化是其开展的必然 趋势。3数字化矿山的总体方案及其建立进程数字化矿山的根本特征是以高速企业网为“路网”、以采矿CADMCAD)、 虚拟现实VR)、仿真CR)、科学计算(SC)与可视化(VS)为“车辆”、以 矿业数据和矿业应用模型为“货物、以真三维地学模型拟3DGM)和数据挖掘 为“包装、以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障和以矿山GISWGIS) 为“调度

46、”。数字化矿山的最终表现为矿山的高度信息化、自动化、智能化与高 效平安开采，直至遥控采矿和无人采矿模式。数字化矿山建立是一个典型的多学科技术穿插的新领域，涵盖了矿山企业 生产经营的全过程。由于矿山企业普遍具有生产对象资源)的不确定性、生产 过程的动态性、生产环境的恶劣性，因此，数字化矿山既不是GIS概念的简单延 伸，也不是一般加工企业ERP概念的简单复制，而是一个包含两者特征的崭新的 概念。所谓数字化矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过 程智能化控制技术，在矿山企业生产活动的三维尺度范围内，对矿山生产、平安、 经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、

47、集成 化和科学化管理，使矿山企业生产呈现平安、高效、低耗的局面。3. 1数字矿山建立的目标(1) 应用计算机技术、网络技术、信息技术、控制技术、智能技术和矿山生产 工艺技术，实现企业的经营、生产决策、平安生产管理和设备控制等信息的有机 集成。2)通过应用软件，实现经营管理科学化，生产方案、生产平安调度、生产 过程控制最优化。(3) 保证矿山生产平安，提高产量和质量，提高企业经济效益和竞争能力。(4) 促进矿山标准化、标准化、示范化目标的实现。数字化山最终表现为矿山的高度信息化、自动化、高效率、高平安和高效o3.2数字化矿山的逻辑构造数字矿山是以计算机及其网络技术为硬件环境支撑，以计算机操作系统

48、、数 据库和各类工具软件为软件环境支撑的，融合矿山管理流程、工艺流程和自然情 况的大规模综合型应用软件系统。数字矿山自下而上可分为四个主要级层，分别 为：根底信息化、作业信息化、管理信息化和决策信息化，每个级层中，根据处 理的任务不同，又可细化为不同功能层面。(1) 根底信息化级层主要包含根底数据管理和模型管理。根底数据库即实现各类数据的获取、传递与存储功能。数据获取包括利用各 种技术手段获取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局部或全部输入数据。模型管理即实现各种数据的形象表述。如空间和矿物属性的三维和二维块状 模型、矿区地质模型、采

49、场模型、地理信息系统模型、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) 作业信息化层级主要包括模拟与优化、设计规划和执行与控制。模拟与优化即实现如工艺流程模拟、参数优化、设计与方案方案优化等。设计规划即实现计算机辅助设计，为把优化解转化为可执行方案或直接进展 方案设计提供手段。执行与控制是生产方案的执行过程，实现如自动调度、流程参数自动监测与 控制、远程操作等。(3) 管理与决策支持信息化层级包括办公自动化、ERP与企业外部环境供给链与客户关系)管理。依据各 种信息和以上各层提供的数据加工成果，利进展相关分析与预测，用决策支持软 件工具

50、为决策者提供各个层次的决策支持。数字化矿山的根本逻辑层次构造如图1所示：图1数字化矿山的逻辑构造3. 3河北钢铁集团矿业公司数字化矿山的总体需求数字化矿山是将数字矿山中的固有信息数字化，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的根底上再嵌入所有相关信息组成一个意 义更加广泛的多维的数字矿山。矿山系统是一个复杂的、动态的、开放的巨型系 统，各局部之间互相影响、互相制约。对于这样的系统，只有快速、准确地了解 各个系统的运行情况，并使各个子系统配套、一致，再在此根底上予以优化，才 能实时、科学地做出决策，发挥数字矿山系统的最大能力和最正确效益。围绕数字矿山建立的具体目标和根本内容有：矿山地质信息系统、矿体三维 模型展示系统、地测地理信息系统、采矿技术、方案、设计系统、平安监测监控 系统、工业电视监视系统、井下通风及风机监测系统、井下人员定位和管理系统、 井下采矿实况仿真监视系统、矿压监测与分析系统、水文监测与分析系统、矿井 火灾束管监测系统、输配电地理信息系统