矿山生产管理及三维图形智能解决方案样本

矿山生产管理及三维图形智能解决方案一、概述21世纪是全球化信息爆炸、全球化经济竞争、全球化知识经济挑战、全球化高新技术飞速发展时代，21世纪人类面临三大问题－人口、资源、环境，其中资源和环境与矿山密切有关。采矿业是以自然资源为生产对象古老产业，绝大多数矿山公司还处在劳动密集性阶段，信息化限度很低。综观历史，采矿业曾受到大大小小技术进步巨大冲击。如今，数字地球（DigitalEarth，DE）和数字中华人民共和国（DigitalChina，DC）钟声，已经和正在惊醒一代采矿人。运用当代网络技术、计算机科学、记录学、矿山生产管理、矿山地质、矿山测量、图形学及软件接口等多学科各种技术，对矿山开采前期、资源管理及矿山生产中勘探、地质、测量、采矿、选矿、冶炼和销售等各种环节数据进行采集、存储、解决、提取、传播、汇总和分析加工，采集基本数据通过开发图形接口进行图形解决后，可以直接形成矿山地测采三维模型以及进行各种生产设计、生产管理、资源管理图件，采用C/S+B/S体系构造设计，应用MicrosoftSQLServer数据库、接口技术、框架式软件架构技术、多层系统设计理念、系统集成技术等计算机技术，开发出矿山生产及图形解决综合系统。系统与国际互联网结合，对矿山办公领域进行了延伸，即解决了数据采集灵活、稳定性能，又满足了查询、记录、决策不限办公场合规定，同步通过管理系统与Surpac图形系统集成，在国内矿山生产管理中初次实现了“地测采选冶数据一次性采集、实时传播共享、三维自动生成、生产图件智能解决”矿山生产管理及图件一体化管理模式。二、总体技术方案矿山生产管理及三维图形解决综合系统是以矿山生产管理为核心目的计算机辅助管理工具。它涉及矿山生产前期探测到生产中地测采及生产后期运选冶，系统根据公司信息原理，将矿山生产中寻常管理工作通过生产管理模块解决，并加入筹划、记录及智能分析模块，同步，本系统将环绕矿山生产工作图形解决功能加入系统，采用将生产管理模块中采集生产数据经本系统图形接口解决后直接形成矿山虚拟三维模型，并依照虚拟三维模块智能生成生产中所需各种图件方式，从而把生产管理人员从图件解决中脱离出来，将工具核心放到生产管理分析中去，真正提高了公司生产管理能力与手段。系统在调研及分析开发中，根据采用了公司信息化原理、三层构造最新系统架构理论、面向对象开发原理、系统集成接口原理以及矿山生产中地测采专业技术原理。公司信息化是这两年国内信息化建设重点，公司信息化理论日趋成熟。公司信息化理论强调系统编码一致性、系统数据完整性、系统流程可清晰可定义性、系统功能可扩充可集成性、系统安全性等。本系统设计开发中严格把关，在系统完整性、一致性、安全性、灵活性、可扩充性、智能分析等方面满足公司运营发展需要。系统采用B/S+C/S模式相结合三层架构系统开发原理进行开发。C/S模式，是客服端与服务器模式，其技术成熟度高，但开发系统不适应互联网，特别在查询分析决策方面有很大缺陷，并且维护成本较高，B/S模式则是浏览器与服务器模式，是一种基于互联网开发模式，系统运营不受办公场合限制，对办公场合分散当代集团公司更是适应，但B/S在大数据量采集状况下不适应。本项目产品结合B/S+C/S长处，采用原则三层构造开发，即数据层、业务逻辑层、体现层。数据层采用MSSQL进行数据存储，业务逻辑层实现数据分类、汇总、记录、分析以及各类接口等，体现层则实现系统与顾客交互功能。通过这种设计模式，使系统进行数据采集性能稳定，使用以便，系统查询记录分析决策及调用更能符合当代公司规定。三维虚拟仿真技术（VirtualReality），是一种基于可计算信息沉浸式交互环境，九十年代初逐渐为各界所关注，在商业领域得到了进一步发展。这种技术特点在于，计算机产生一种人为虚拟环境，这种虚拟环境是通过计算机图形构成三维数字模型，编制到计算机中去产生逼真“虚拟环境”，从而使得顾客在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境感觉。虚拟仿真与普通CAD系统所产生模型以及老式三维动画是不同样，它不是一种静态世界，而是一种开放、互动环境，虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响。SurpacVision是澳大利亚SURPAC公司开发一套三维交互式图形软件系统，具备地表测量数据解决、地质勘探数据分析和采矿设计等功能。其应用领域重要涉及勘探和地质模型、资源评估、露天和地下采矿设计、生产筹划和开采进度筹划编制以及尾矿和复垦设计等。本项目集成SurpacVision功能，根据系统接口原理，将项目产品中采集到基本数据通过接口智能解决，直接在Surpac中生成基本图件。同步，通过对Surpac二次开发功能，实当前Surpac中自动生成矿山生产所需图件如中段平面图、中段地质平面图、矿块图、试料图、储量计算图、剖面图、钻孔柱状图等各种图件。在三维建模及生产图件生成上智能化，是本项目产品核心之一。依照不同功能，将系统划分为十七个模块：基本信息平台、探矿管理系统、地质管理系统、测量管理系统、储量管理系统、筹划管理系统、调度管理系统、出矿管理系统、质量管理系统、选矿管理系统、销售管理系统、成本核算系统、记录系统、图形基本平台、图形解决系统、数字素描工具、综合查询平台。系统功能图及系统布置网络构造图如下：三、国内外矿山行业信息化现状矿山是以自然资源为生产对象古老产业，绝大多数矿山公司还处在劳动密集性阶段，相信化限度较低。随着近年资源、环境逐渐注重，如何合理运用、高效开发有限矿产资源成了人们关注问题。如何合同运用不可再生有限资源进行持续性发展已成为当代矿山公司主题。如何合理管理公司资源储量、如何合理安排生产、如何将有限资源与产供销进行整体规划及协同生产等已成为矿山公司生产管理重要工作。加拿大已制定出一项拟在2050年实现远景规划：即将加拿大北部边远地区一种矿山实现为无人矿井，从萨得伯里通过卫星操纵矿山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个专项等，证明在某些较为发达国家，矿山信息化早已得到注重。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应用，国际上某些大型露天矿山（涉及国内平朔、霍林河矿区）已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘筹划，并与采场设备相联系，形成动态管理与遥控指挥系统。此外，专家系统、神经网络、模糊逻辑、自适应模式辨认、遗传算法等人工智能技术、GPS技术、并行计算技术、射频辨认技术以及面向岩石力学问题全局优化办法、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、筹划与控制、矿山灾害遥感预报等研究领域得到应用。相对国外矿山公司，国内矿山公司在信息化方面投入力度明显薄弱。“九五”、“十五”期间，在全国大力推广信息技术应用大环境下，小部份矿山开始了信息化，从单方面计算机工具，到矿山MIS等。后，在“信息化带动工业化”大环境下，矿山信息化再一次得到注重，CAD、MAPGIS、财务软件、数字监控等在矿山得到了基本普通使用，甚至部份矿山公司实行了ERP，尚有部份矿山公司实行了三维解决软件。据原国家经贸委《全国公司信息化建设现状和十五规划状况调查报告》调查显示，国内矿山行业信息化具备如下几种特点：煤矿信息化投入力度较大，当前煤矿信息化重要涉及公司综合应用、办公自动化、数字监控、远程监测与调度等。煤矿信息化在矿山行业信息化具备带头作用；非煤矿山信息化应用重要涉及公司综合应用、财务软件、人事软件、数字监控、办公自动化系统、CAD等；矿山行业信息化整体水平不高，矿山公司明显存在重投入、轻管理，重局部、轻整体，重硬件、轻软件问题，重项目建设，轻IT人才培养。矿山信息化在整体规划、分步实行上没有足够注重，全面实现信息化管理公司寥寥无几，“信息孤岛”逐渐显露，严重制约矿山行业信息化整体效益实现。矿山信息化重要途径是与大专院校合伙，矿山专业应用软件也大部份来源于大专院校。大专院校研发特点及服务模式，难以满足全面推动矿山信息化需要及系统维护升级规定。国内矿山行业信息化，虽然近几年有了较大发展，但较之国外先进矿山还存在着很大差距：矿山信息化应用规模小，公司投入、管理关注不够；行业专用软件研发相对滞后，研发力量薄弱；信息化单方面进一步，全面发展少；矿山信息化原则不统一，公司之间难以进行信息共享；矿山管理模式相对落后，矿山信息产品通用性较差；矿山专业性软件功能单一，全面性软件功能不专业等。本系统研发，是从当前国内信息化现状出发。本系统研究内容涉及三个方面，涉及矿山生产管理、三维图形解决、矿山生产管理与三维图形解决一体化。矿山生产管理方面，当前国内在煤矿方面有较有全面同类软件，但其专业性强，煤矿针对性大，不适应非煤矿山，而非煤矿山生产管理专业软件较少，更多是某些地质数据库、测量数据库等单毕生产工具软件，本系统生产管理，从矿藏勘探到地质、测量，从资源探测到矿石采矿、提高，从矿石提高到选矿、销售，从公司生产筹划到调度、记录，从生产寻常管理到生产成本核算，做到矿山生产各环节全面而专业管理，在同类产品中具备领先作用。本系统在生产管理系统与三维图形解决一体化方面研究与开发，涉及从生产数据库自动建立矿山井巷模型，矿山地质模型以及智能生成中段平面图、中段地质平面图、矿块图、试料图、储量图、剖面图等矿山生产图件等功能，弥补了国内空白。四、行业及市场综述1．国内外矿山信息市场走势矿产资源开发对人类赖以生存环境导致了极大污染和破坏。因而，如何在有限资源条件下，在生态系统包容能力容许条件下，探讨矿产资源开发与环保，实现经济可持续发展是21世纪人类面临重大课题。如果继续沿袭旧外延扩张式经济发展模式，而不是转向谋求一种变革性力量，将难以解决矿产资源开发中诸多矛盾。强化信息资源开发运用，加强矿山数字技术运用是这种巨大变革性力量主力军。信息化建设已成为国内一项重要战略国策，国家“十五规划”中明确指出：“信息化是当今世界经济和社会发展大趋势，也是国内产业升级和实现工业化、当代化核心环节。要把推动国民经济和社会信息化放在优先位置。”并提出“坚持以信息化带动工业化、以工业化增进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染小、人力资源优势得到充分发挥新型工业化路子”战略方针。因而，充分运用当代信息技术，实现矿业可持续发展，达到资源开发与环保和谐统一，是“十一五”矿业发展规划要解决重要任务之一。矿山公司作为资源开发主体，其信息化是矿业信息化重要构成某些之一。矿山信息化即是挖掘先进管理理念，应用先进信息技术去整合矿山既有生产、经营、设计、管理，及时地为矿业“三层决策”（战术层、战略层、决策层）系统提供精确而有效数据信息，以便对市场需求做出迅速反映，进而提高矿业经济核心竞争力过程。矿山信息化不但是矿山信息技术延伸，更重要是矿业管理、组织构造、业务流程变革和延伸[1-7]。近年来，随着国内矿业经济繁华以及信息技术发展，国内矿山公司对信息化软件产品需求大量增长。上世纪90年代，由于国内矿业经济不景气，矿山公司、高等学校及研究院所在相称长时间内，对矿业软件产品研发速度缓慢，除了经济因素外，其中重要因素是矿山行业难以留住高水平软件开发和管理人员。面对新世纪迅速繁华矿业经济和迅速发展采矿工业，当前国内矿山信息化发展存在二大矛盾：一是矿山信息化产品需求空前增长与国内矿山软件产品研发能力相对滞后供需矛盾；另一方面是矿山公司领导对“数字矿山”高盼望值与矿山IT人才流失严重，IT技术力量严重局限性，操作维护培训跟不上，难以保证系统良好实行和运营矛盾。与此同步，面对中华人民共和国巨大矿业软件市场，国外矿业软件商将重要力量转向中华人民共和国，在经济利益驱动下，国内相继浮现大量国外矿业软件代理商（如Surpac、Micromine、Datamine、MineSight等），她们运用自己在国内客户关系与国外软件厂家密切合伙，使得当前国内矿业软件市场正在迅速被外商占领，这种发展趋势必要引起国内政府和矿山公司决策层高度注重。2．系统市场价值本系统旨在满足矿山行业生产管理全面信息化需求，当前矿山生产管理中存在重要问题：1）矿山公司生产场合松散，生产信息难以及时收集，无法及时决策管理；2）矿山生产信息种类繁多，数据量庞大，手工无法进行归档与记录，在手工时代只能对重要信息进行台账，通过台账查询，而无法对真正生产数据进行分析；3）矿山生产专业计算复杂，地质、测量、储量、选矿等各专业均需进行繁重数据运算；4）矿山生产信息量多，大，及时性差，生产记录、成本记录、筹划跟踪在老式管理模式下只能是滞后管理，对生产管理是一种制约；5）生产信息记录入口多，各单位、各工种均需自行进行记录与互相引用，由于口径不一致与数据源引用不一致，记录成果相差较大；6）生产人员绘图工作量繁重，绘图过程复杂，生产管理人员人少活多，承担较重；7）矿山生产对象是地下资源，无法对待采对象有