数字矿山.ppt

2020/6/3,1,数字矿山,数字矿山是用数字在三维空间反映和再现物质矿山的虚拟矿山。两个层次第一层次矿区地理模型、矿床模型第二层次嵌入用数字反映的开采、选矿、经营管理等活动。一个平台MGIS,MGIS,地理模型,矿床模型,采矿,选矿,经营管理,数字矿山的基本特征1、以高速企业网为“路网”；2、以采矿CAD、虚拟现实仿真、科学计算与可视化为“车辆”；3、以矿业数据和矿业应用模型为“货物”；4、以数据挖掘为“包装”；5、以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障”；6、以MGIS平台上开发的功能软件为“调度”。在围绕以上6项基本特征的关键技术支持下的一整套矿山自动化软件系统。,2020/6/3,3,爆破仿真模型,地质属性推断模型,,,,,,MGIS,矿山计划与决策,境界优化计划编制穿爆设计,,,,,,,,生产实时监控调度,,,,采场调度,选场调度,灾变预警,钻机、电铲、汽车、其他设备,,,,,碎矿、磨选、过滤脱水精尾输送过程控制,,,,,,边坡、尾矿坝、排土场监控,,数据采集,测量,勘探,传感,,,,,,数据库,模型库,数据仓库,,储量计算模型,爆破仿真模型,边坡等灾变模型,,,,,应用软件库,MCAD,,VR,,,,遥测遥感,,,,文档,数字矿山框架图,2020/6/3,4,开发“数字矿山”的必要性,矿山面对*复杂多变的矿床形态和地质构造；*作业地点多、分散在多个台阶上，距离数公里；*采矿作业地点和设备在不断移动，多种工艺立体交叉作业；*安全条件和环境恶劣。矿山需要*更清楚地掌握矿床形态、矿岩属性等信息*掌握设备地点、状态、作业进度、工程质量等信息；*预报灾变发生可能和环境恶化的状况；*快速反应、快速运算、辅助决策的手段。数字矿山*提供充分的矿床形态、矿岩属性、地质构造信息；*全面监控设备的地点、状态、作业进度和工程质量；*监控灾变可能和环境污染；*快速反应、快速运算、辅助决策的手段。建成“数字矿山”后，推动我国矿山计算机应用，将大大提高矿山管理水平，充分发挥管理人员的作用，改善资源利用，提高精矿品位，提高生产能力，降低成本，改进安全状况，为国民经济发展作贡献。,2020/6/3,5,建立“数字矿山”的现实可能性,1）科学技术飞速发展，计算机技术、信息技术、自动化技术、检测监控技术、包括无线通信网络在内的网络技术、GPS（全球定位系统）定位技术、RS（遥感）技术、GIS（地理信息系统）、VR（虚拟现实）技术、优化与人工智能方法、ERP（企业资源计划）技术、数据仓库技术等的现代发展水平，足以支持“数字矿山”的开发。2）国外矿山计算机应用发展模式为我国建立“数字矿山”提供了良好经验。3）我国矿山在九十年代后期以来，在地测、采掘计划与爆破设计中应用CAD技术、在采场应用自动调度技术、在选场应用过程控制技术、GPS、无线通信的应用等，特别是矿山已普遍在不同程度上熟悉了计算机应用，构成建立“数字矿山”的良好基础。,2020/6/3,6,国外矿山计算机应用发展现状,1）CAD技术在矿山地测、采掘计划编制和采矿设计中已普遍应用，基于GIS的三维建模已经实用，已有十余种功能齐全、可用于露天和地下矿山的地测、采掘计划编制、采矿设计的商品软件，Modular公司的Dispatch自动调度系统1997年已在79个露天矿山（包括德兴铜矿）应用，采场大型采矿、运输设备已装备作业监测监控和故障诊断装置、并通过无线通信得到调度监控，GPS-RTK技术已局部取代光学测量方法，边坡自动监测技术已得到实用。2）80年代先进选厂已达到管理控制全面自动化的水平，有的已更新换代几次，近年来，基于DCS、FCS的计算机控制系统已在大型选厂普遍应用，智能控制策略进入实用，CIMS（计算机集成制造系统）在选矿自动化领域方兴未艾，是选矿自动化的发展方向。3）从九十年代七瑞典、加拿大、芬兰等国已研究遥控铲运机采矿，加拿大研制了激光探测车，在坑道中扫描获得坑道断面的精确坐标，作为以后采矿设备进入坑道作业时自动定位的依据，美国Caterpillar公司和日本小松公司研制了无人驾驶汽车，分别在日本、加拿大、澳大利亚和美国试用成功。国外已进入研究开发遥控、自动化、无人采矿工艺的阶段。,2020/6/3,7,国内技术发展现状,从七十年代开始，在马鞍山矿山研究院、东北大学、北京科技大学、长沙矿冶研究院、中国矿业大学、辽工大以及很多矿山共同努力下，我国矿山计算机应用取得很大的进展1）在金厂峪金矿、梅山、大姑山、邯邢、南芬、歪头山、水厂、兰朱等铁矿、金川镍矿、德兴铜矿、伊敏河、平朔、准格尔、平庄等矿区先后应用了开发程度不同的CAD地测、采掘计划和采矿设计软件。2）在南山、南芬、大石河、伊敏河、抚顺西露天矿等先后开发了计算机辅助调度系统，在水厂铁矿开发并成功应用了自动调度系统。3）已有矿山试用GPS-RTK技术于地形测量、边坡监控，作了有益的尝试。4）在选矿方面较成熟的有破碎过程的PLC逻辑连锁控制和恒功率自动控制，磨矿过程恒定给矿、磨机负荷和分级溢流浓度控制、浮选过程的自动给药控制、浓缩过程的浓度控制等。DCS仅有局部应用。5）边坡监测已由机械量测和电测发展到无线遥控遥测、连续主动监测，边坡自动监测系统，已有成功预测预报的实例。虽然有以上进展，但还不够完善、还未能形成系统，不能取得大的效益。,2020/6/3,8,“数字露天矿的研究和开发”课题设三个系统,数字露天矿,,,,,地测采掘（GIS）系统,采场,经营管理系统,,安全预警,,生产实时监控调度系统,选厂,,,,,,开发平台及系统管理,2020/6/3,9,数字露天矿,,,,,地测采掘（GIS）系统,采场,经营管理系统,,,,,安全预警,,,生产实时监控调度系统,地质测量,采掘计划,穿爆管理,,,,,采场生产实时监控调度,卡车,钻机,其他移动设备,,,,,野外设备监控传输,,,,矿山ERP管理,安全环保管理,人力资源管理,销售运输管理,材料库存管理,固定资产管理,财务核算管理,,,,,,,,,边坡稳定预警,排土场泥石流预警,,,,尾矿坝稳定预警,,,,,,过程级实时监控调度,,碎矿,磨选,脱水过滤及精尾矿输送,,,,,厂矿级实时监控调度,,,,选厂,,,,,电铲,卸矿站排土场,,,,生产指标统计,,,,,,开发平台及系统管理,图1数字矿山系统结构,地测采掘（GIS）系统,,地质测量,采掘计划,穿爆设计,,,,,,地质测量子系统GIS,全站仪测量值,炮孔样品数据,钻孔样品数据,槽探样品数据,地形图,采场现状图,炮孔施工图,地质剖面图,地质平面图,地质方块模型,储量计算表,调度传输数据,,,,,,,,,,,,,,财务核算传输,,长期计划编制子系统,年季月计划编制子系统,周日计划编制子系统,,,,,穿爆设计子系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,目标管理数据,,境界圈定,年级月季花,周日计划,穿爆设计,,,,,地质采掘系统*包含地质测量、采掘计划、穿爆管理三个子系统。*均以GIS为开发平台*均以矿区模型和矿床模型为基础。*地测子系统的输入勘探样品、测量数据、财务数据、GPS检测数据。,设备检测数据,2020/6/3,11,地质测量子系统,,地质测量子系统GIS,全站仪测量值,炮孔样品数据,钻孔样品数据,槽探样品数据,地形图,采场现状图,炮孔施工图,地质剖面图,地质平面图,储量计算表,,,,,,,,,,,财务核算传输,,设备检测数据,矿区地理模型,矿床模型,属性数据库,2020/6/3,12,边坡监控,排土场监控,尾矿坝监控,碎矿监控,磨选监控,过滤脱水精尾输送,其他车辆卸矿岩处,电铲车载台,钻机车载台,卡车车载台,卡车定位信息作业监测信息故障诊断信息,钻孔定位信息钻机定位信息作业监测信息故障诊断信息,矿岩界限定位采场地形信息电铲定位信息作业监测信息故障诊断信息,车辆定位信息作业监测信息故障诊断信息,工艺参数信息设备参数信息监控画面信息统计决策数据,位移监测信息水文监测信息地压监测信息,选厂调度室,矿调度室,安全信息预警,设备故障信息预警,选场动画作业信息显示,采场动画作业信息显示,信息数据库,,,,,指令,指令采场地图,指令排图场地图,,指令采场地图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,采选生产统计指标,,,,采场地形矿岩界线,炮孔位置信息,,,,,,,,,,,安全环境子系统,目标管理子系统,穿爆设计子系统,固定资产子系统,计划子系统,地测子系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,图3生产实时监控调度系统结构图采用GPS定位、检测、监控、故障诊断、无线通信、优化方法、数据管理技术,安全预警,选厂监控调度,采场监控调度,2020/6/3,13,采场监控调度,其他车辆卸矿岩处,电铲车载台,钻机车载台,卡车车载台,卡车定位信息作业监测信息故障诊断信息,钻孔定位信息钻机定位信息作业监测信息故障诊断信息,矿岩界限定位采场地形信息电铲定位信息作业监测信息故障诊断信息,车辆定位信息作业监测信息故障诊断信息,指令,指令采场地图,指令土场地图,指令采场地图,,,,,,,,,,,,,,,,,,矿调度室,,,,,,GPS,2020/6/3,14,选厂监控调度,碎矿实时监控调度,磨选实时监控调度,脱水过滤精尾矿输送实时监控调度,选厂调度室,矿调度室,,,,,,,采集底层信息,,监控画面,,存储,,2020/6/3,15,经营管理系统*包含七个子系统。以“矿山ERP管理子系统”为纲。*研究符合矿山生产、经营、管理特点的ERP模型。*重视分析系统中的信息流、信息共享和数据管理。*强调方便基层用户的系统访问和信息共享。*应用优化方法保证管理目标的实现。,矿山ERP管理,财务核算管理,财务核算管理,安全环保管理,人力资源管理,销售运输管理,材料库存管理,固资设备管理,,,,,,,,,经营管理系统,,2020/6/3,16,关键技术,,*数据采集技术除常规方法外，采用遥测遥感（GPS、RS）、监测监控（传感）。*数据仓库技术包括数据仓库和应用模型库。研究标准，数据组织、元数据管理。*GIS和真3D技术以MGIS拓朴建模作为矿山各类空间模型和软件的公共平台和载体。*VR技术*优化决策、动态计划技术、ERP管理*生产监控调度技术实现采场、选场、灾变可能全面监测监控*选矿全过程自动化、数字化、智能化,2020/6/3,17,谢谢,