数字矿山及其关键技术探讨[1]new

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1、10铜业工程2005№1文章编号:1009-3842(2005)01-0010-033数字矿山及其关键技术探讨中国矿业大学曹代勇余志伟赵扬魏迎春摘要“数字矿山”是实时管理和调度矿山全部信息资源、人力资源、生产要素和生产经营活动的巨型信息系统,可分为中央控制系统、生产信息处理系统、综合监测监控信息系统、网络通信保障系统等4大部分。构建数字矿山的核心技术包括数据采集和高速网络传输技术、分布式空间数据库和网络GIS技术、空间数据仓库和空间数据挖掘技术、三维可视化和虚拟现实技术、动态模拟和人工智能技术。关键词数字地球数字矿山关键技术矿

2、井地质保障技术中图分类号:TD679文献标识码:A进入21世纪以来,以信息技术为代表的技术全部信息资源、人力资源、生产要素和生产经营活动革命迅猛发展,信息或知识已成为当今社会发展的的巨型信息系统。数字矿山的实施,不仅能提高产动力和经济发展的基础,“数字地球”(DigitalEarth,量、提高生产率、提高矿产资源利用率,还可改善生[1]DE)的概念作为信息时代的必然产物,正愈来愈态环境、提高安全生产水平,全面提升矿业的高技术[1～3]广泛地应用于社会和经济的各个领域。在数字含量。城市、数字农业等一系列示范工程的推动下,我国大1

3、.2数字矿山的构成型矿山信息化建设不断加速,“数字矿山”(Digital作为一个有机的整体,数字矿山可分为四大部Mine,DM)正在从憧憬走向现实。分:中央控制系统、生产信息处理系统、综合监测监控信息系统、网络通信保障系统(图1)。1数字矿山的构成1.1数字矿山的概念“数字矿山”的构想源自“数字地球”,其核心是在统一的时间坐标和空间框架下,科学合理地组织各类矿山信息,将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合,具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的特征。矿山生产面对的是以矿体为中心的复杂巨型系统,使得数字矿

4、山比一般意义下的"数字地球"面临的内容更广泛、方法更深入、信息利用率更高。从空间角度分析,数字矿山不仅针对地面,更针对井下错综复杂的生产活动;从业务角度分析,包括生产经营管理、实时监测监控和公用信息服务等方面;从技术角度,可分为以企业网络为基础的物理层、以数据仓库构成的数据层、以图1数字矿山系统构成(1)中央控制系统。中央控制系统是“数字矿3DGIS为核心的平台层及其构筑其上的应用层。因此,笔者认为,除一般数字地球提供的信息服山”的中枢,为矿山和上级部门提供指挥调度、决策务外,数字矿山更体现为一个实时管理和调度矿山分析,包括资

5、源管理、生产调度、安全预警、销售运3收稿日期:2005-01-14作者简介:曹代勇(1955-),男,重庆市人,教授,博士生导师,从事构造地质、矿井地质和计算机地学应用方面的教学和科研工作。©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2005№1曹代勇、余志伟、赵扬、魏迎春:数字矿山及其关键技术探讨11营、环境保护等5个子系统。中央控制系统依赖于的、不完全的、有噪声的、模糊的空间数据中,

6、提取隐其它系统的建立和运行,属于“数字矿山”的上层建含的有用的空间和非空间的模式及普遍特征的过筑。程,为数据处理和理解提供智能化、自动化的手段。(2)生产信息处理系统。本系统是“数字矿山”在数字矿山框架中,所获得的大量数据信息由矿井的主体部分,用以保障矿井采掘、运输等生产过程的空间数据仓库进行管理,空间数据挖掘主要是发掘顺利进行。根据矿山企业生产过程,划分为地质测矿山活动的隐含规律,为建立决策支持系统服务。量信息管理、采掘信息管理、生产保障(运输、机电2.4三维可视化和虚拟现实技术等)等紧密联系的3个子系统。矿业活动具有三维空

7、间特征和动态特征,数字(3)综合监测监控信息系统。包括对地面和井矿山应具有三维实体(数据体)的实时显示、虚拟井下生产设备运行状态的监测和监控,对通风、地温、下和地面生产活动实景的功能。基于3DGIS平台矿压等采矿作业环境参数的实时监测和反馈。的真三维矿山数据模型是数字矿山建设的基础工作(4)网络通信保障系统。依托于高速计算机网之一,将可视化技术引入到三维矿体模型,可以实现络和井下、地面数字通讯技术,保障巨系统内部各结三维地形和三维矿体的生成和仿真,有助于更好地点之间的信息畅通与信息安全。理解矿体的空间信息及矿体与地表地形之间的

8、空间位置关系,提高空间分析功能。虚拟现实是人与信2构建数字矿山的关键技术息科学相结合的高新技术,以多媒体计算机系统为基础,结合实时计算机图像生成、数据库、人工智能2.1数据采集和高速网络传输技术和物理模拟等手段虚拟逼真的,可交互的动态世界。“数字矿山”面对的是具有多源、多维、