數(shù)字礦山技術(shù)

決策支持模型與方法決策支持系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)井下移動目標(biāo)定位調(diào)度系統(tǒng)第四講決策支持、監(jiān)控與調(diào)度數(shù)字礦山結(jié)構(gòu)與功能數(shù)字礦山結(jié)構(gòu)與功能工程決策支持模型工程表征模型：礦巖空間和屬性的三維和二維塊狀模型、礦區(qū)地質(zhì)模型、采場模型、地理信息系統(tǒng)模型、虛擬現(xiàn)實模型等示例：礦床建模技術(shù)、地礦工程三維可視化及虛擬現(xiàn)實技術(shù)（第五周）決策支持模型與方法工程仿真模型：工藝流程模擬、圍巖力場計算、水文地質(zhì)仿真、井下氣流分析示例：井下圍巖力場仿真及可視化技術(shù)與系統(tǒng)（FLAC、ANSYS）（第六周）決策支持模型與方法規(guī)劃設(shè)計模型：計算機輔助設(shè)計CAD，把優(yōu)化解決方案轉(zhuǎn)化為工程實施依據(jù)示例：AutoCAD、SURPAC、Datamine本課程實驗部分及其他課程決策支持模型與方法管理決策支持模型執(zhí)行與控制：監(jiān)測與控制、定位、遠(yuǎn)程操作、自動調(diào)度、MES經(jīng)營管理：MIS+ERP（人財物）

、調(diào)度戰(zhàn)略決策：運用DSS，通過信息加工，進(jìn)行分析、預(yù)測與輔助決策方法：運籌學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、人工智能決策支持模型與方法決策支持系統(tǒng)（DSS）概念決策（DecisionMaking）：就是一個通過運用領(lǐng)域知識，控制某些可變量以達(dá)到特定目標(biāo)，從而實現(xiàn)最大效用的方案選擇的過程決策基于信息、知識；憑借各種手段決策支持系統(tǒng)兩類信息/知識：能夠用數(shù)據(jù)或符號結(jié)構(gòu)予以表示的稱為結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（Structured）無法用數(shù)字或統(tǒng)一結(jié)構(gòu)予以表示的稱為非結(jié)構(gòu)（Non-structured/Unstructured）、半結(jié)構(gòu)（Semi-structured）或不良結(jié)構(gòu)（Ill-structured）數(shù)據(jù)，如文本、圖像等決策支持系統(tǒng)早期決策支持系統(tǒng)：通過建立定量數(shù)學(xué)模型來輔助決策者解決半結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化的問題先進(jìn)決策支持系統(tǒng)：利用基于專家系統(tǒng)或人工智能技術(shù)的智能決策方法和智能決策支持系統(tǒng)來幫助解決非結(jié)構(gòu)化問題示例：EDSS、IDSS、GDSS決策支持系統(tǒng)廣義：任何一類信息系統(tǒng)都包括數(shù)據(jù)處理、規(guī)律分析和信息獲取功能，具有決策支持作用；也包括定量分析模型或智能分析方法，用以幫助解決結(jié)構(gòu)的、半結(jié)構(gòu)的或非結(jié)構(gòu)的問題，可以看作是決策支持系統(tǒng)示例：EDP、MIS、CIMS、ERP、MES、ES、DSS、數(shù)字礦山系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)架架構(gòu)構(gòu)演演化化1980年，，R.H.Sprague提出出了了基基于于兩兩庫庫的的DSS框架架，，包包括括數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫和和模模型型庫庫管管理理系系統(tǒng)統(tǒng)及及用用戶戶接接口口后來來有有人人提提出出了了三三庫庫（（數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫、、模模型型庫庫、、方方法法庫庫））結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)智能能決決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)：在在DSS三庫庫結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上增增加加了了知知識識庫庫，，形形成成了了四四庫庫結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在這這種種結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中，，傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的決決策策支支持持模模塊塊提提供供定定量量分分析析，，而而知知識識庫庫模模塊塊則則采采用用符號號推推理理和模式式識識別別等知知識識處處理理技技術(shù)術(shù)處處理理非非定定量量問問題題決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)先進(jìn)進(jìn)智智能能決決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)：則則在在DSS四庫庫結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，融融入入了了決決策策樹樹、、粗粗糙糙集集、、定定性性推推理理、、證證據(jù)據(jù)理理論論、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)挖挖據(jù)據(jù)（（DataMining）、、多多智智能能體體系系統(tǒng)統(tǒng)（（Multi-AgentSystem）等等方方法法和和技技術(shù)術(shù)，，增增加加了了機機器器學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)（（MachineLearning）組組成成部部分分決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)智能能決決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)框框架架決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)字字礦礦山山?jīng)Q決策策支支持持技技術(shù)術(shù)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)優(yōu)優(yōu)化化（（CPM）：：井井巷巷掘掘進(jìn)進(jìn)工工程程進(jìn)進(jìn)度度與與資資源源優(yōu)優(yōu)化化離散散事事件件模模擬擬（（DES）：：井井工工或或露露天天礦礦運運輸輸工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)、、設(shè)設(shè)備備選選型型與與匹匹配配優(yōu)優(yōu)化化概率率及及隨隨機機過過程程理理論論：：地地質(zhì)質(zhì)勘勘查查及及找找礦礦鉆鉆孔孔布布局局優(yōu)優(yōu)化化模模型型決策策支支持持系系統(tǒng)統(tǒng)地質(zhì)質(zhì)統(tǒng)統(tǒng)計計學(xué)學(xué)、、人人工工神神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（（ANN）和和支支持持向向量量機機（（SVM）：品品位位及及儲儲量量評評估估圖論論、、動動態(tài)態(tài)規(guī)規(guī)劃劃、、線線性性規(guī)規(guī)劃劃：：礦礦山山開開采采計計劃劃、、配配礦礦和和露露天天礦礦境境界界優(yōu)優(yōu)化化模模型型專家系統(tǒng)、、人工神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：礦礦山開拓運運輸方式選選擇、采礦礦方法選擇擇、爆破參參數(shù)選擇、、礦巖工程程特性分級級決策支持系系統(tǒng)分形幾何（（FractalGeometry）模型：礦巖破碎、、巖體節(jié)理理及穩(wěn)定性性分析和粉粉塵運動規(guī)規(guī)律模擬有限元（FE）、邊界元元（BE）、離散元元（DE）、有限差差分（FD/FLAC）模型及其其耦合模型型：礦山巖巖體工程（（巷道圍巖巖和露天邊邊坡）力場場分析決策支持系系統(tǒng)系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)（SD）：礦區(qū)可可持續(xù)發(fā)展展投入產(chǎn)出（（Input-Output）：能源規(guī)規(guī)劃和礦山山企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)結(jié)構(gòu)分析析經(jīng)濟(jì)計量（（Econometrics）：礦產(chǎn)市市場及價格格分析能值分析（EmergyAnalysis）：礦區(qū)循循環(huán)經(jīng)濟(jì)決策支持系系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元層：基基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采采集網(wǎng)絡(luò)層：物理網(wǎng)絡(luò)絡(luò)傳輸層：數(shù)據(jù)交換換共享平臺層：應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)平臺應(yīng)用層：業(yè)務(wù)應(yīng)用用/業(yè)務(wù)功能監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)單元層功能：實現(xiàn)基礎(chǔ)礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集集與監(jiān)測構(gòu)件（測控控單元）：各類傳感感器，包括括環(huán)境因素素：甲烷、、一氧化碳碳、溫度、、風(fēng)速、負(fù)負(fù)壓；設(shè)備備開停、風(fēng)風(fēng)門開閉、、饋電狀態(tài)態(tài)；斷電儀儀和開關(guān)控控制器；現(xiàn)現(xiàn)場總線網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、路由由器、中繼繼器；以太太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、、交換機監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層功能：實現(xiàn)系統(tǒng)傳傳輸?shù)奈锢砝硗ǖ罉?gòu)件（物理理網(wǎng)絡(luò)）：井下測控控網(wǎng)、地面面局域網(wǎng)（（LAN）、地面廣廣域網(wǎng)（WAN）監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)井下測控網(wǎng)：包包括現(xiàn)場總總線與工業(yè)業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線（Fieldbus）：工作面面、單體設(shè)設(shè)備、采區(qū)區(qū)（LonWorks或CAN）工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)（Ethernet）：大巷監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)井下測控網(wǎng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)井下測控網(wǎng)結(jié)構(gòu)（ObjectLinkingandEmbeddingforProcessControl）監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)地面局域網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)地面廣域網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)傳輸層功能：通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)協(xié)議，實現(xiàn)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換換和測控，，包括傳感感器——現(xiàn)場總總線——工工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)——OPC（OLEforProcessControl,OLE-ObjectLinkingandEmbedding）接口——地面局局域網(wǎng)———地面廣域域網(wǎng)的數(shù)據(jù)據(jù)交換和共共享監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)構(gòu)件（通信信協(xié)議）：井下測控網(wǎng)：LonTalk、CAN、TCP/IP、RS232、RS485等協(xié)議地面局域網(wǎng)網(wǎng)：TCP/IP、OPC、XML（可擴展標(biāo)標(biāo)記語言，，文本與數(shù)數(shù)據(jù)傳輸格格式）、FTP等協(xié)協(xié)議地面廣域網(wǎng)：VPN等協(xié)議監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)平臺層功能：實現(xiàn)現(xiàn)場總總線、OPC接口口、數(shù)據(jù)庫庫管理、業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)構(gòu)建/開發(fā)等平臺臺支持構(gòu)件：井下測控控網(wǎng)、地面面局域網(wǎng)、、地面廣域域網(wǎng)井下測控網(wǎng)：LonWorks神神經(jīng)元芯片片、CAN控制器、、單片機嵌嵌入式系統(tǒng)統(tǒng)等監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)地面LAN/WAN：數(shù)據(jù)采集：：FTP、、OPC、、XML等組件操作系統(tǒng)：：Widows2003網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)器數(shù)據(jù)庫管理理系統(tǒng)：SQL2000地理信息系系統(tǒng)（GIS）：WebGIS業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)構(gòu)建/開發(fā)：VStudio.Net、JAVA監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)應(yīng)用層功能：實現(xiàn)系統(tǒng)的的業(yè)務(wù)功能能井下測控網(wǎng)：數(shù)據(jù)采集集、通訊、、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點點關(guān)聯(lián)控制制、產(chǎn)品互互聯(lián)、組態(tài)態(tài)等應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)地面局域網(wǎng)網(wǎng)/廣域網(wǎng)：基于Web的GIS系統(tǒng)統(tǒng)井上下實時時數(shù)據(jù)采集集與通訊系系統(tǒng)：采用OPC，實現(xiàn)WebGIS數(shù)據(jù)據(jù)采集服務(wù)務(wù)器與煤礦礦井下工業(yè)業(yè)以太網(wǎng)測測控系統(tǒng)的集成多現(xiàn)場總線線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點點互控關(guān)聯(lián)聯(lián)組態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)：通過WebGIS地圖圖可視化組組態(tài)，實現(xiàn)現(xiàn)井下測控控單元的關(guān)關(guān)聯(lián)定義和區(qū)域斷電電控制監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)安全隱患智智能化關(guān)聯(lián)聯(lián)自動測控控系統(tǒng)：實現(xiàn)傳感感器、監(jiān)測測分站與控控制設(shè)備的的關(guān)聯(lián)監(jiān)測測與控制，，能夠?qū)χ刂卮笫鹿孰[隱患進(jìn)行自自動跟蹤、、自動監(jiān)測測、自動報報警、事故故隱患超限限、斷電、、撤人一體體化聯(lián)合監(jiān)監(jiān)測監(jiān)控調(diào)調(diào)度，避免免傷亡事故故發(fā)生監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)地面實時監(jiān)監(jiān)測、遠(yuǎn)程程監(jiān)控、監(jiān)監(jiān)管系統(tǒng)：實現(xiàn)監(jiān)測測分站、傳傳感器及控控制設(shè)備位位置、監(jiān)測測數(shù)據(jù)與設(shè)設(shè)備運行狀狀態(tài)及控制制狀態(tài)的可可視化；采采用局域網(wǎng)網(wǎng)、廣域網(wǎng)網(wǎng)、寬帶、、電話線、、GPRS、、CDMA等多種方方式訪問網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)監(jiān)管監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)自動化實時時監(jiān)測、監(jiān)監(jiān)控、監(jiān)管管信息管理理系統(tǒng)：實時動態(tài)態(tài)監(jiān)測、監(jiān)監(jiān)測日報、、匯總、模模擬量與開開關(guān)量歷史史數(shù)據(jù)查詢詢與分析；；一通三防防綜合信息息調(diào)度管理理、查詢、、分析、統(tǒng)統(tǒng)計、報表表功能；深深度信息挖挖掘功能、、空間地理理分析功能能，提供決決策支持監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)三維地質(zhì)測測量系統(tǒng)：地質(zhì)測量量信息管理理、各種數(shù)數(shù)字礦圖動動態(tài)生成、、編輯與輸輸出、三維維數(shù)字礦圖圖建立與顯顯示，煤炭炭儲量計算算等瓦斯災(zāi)害綜綜合預(yù)測預(yù)預(yù)警系統(tǒng)：基于數(shù)字字地質(zhì)和瓦瓦斯地質(zhì)的的煤層瓦斯斯綜合預(yù)測測、分源預(yù)預(yù)測技術(shù)，，提供直觀觀的區(qū)域分分析、專題題分析、等等直線繪制制分析等專專題預(yù)測結(jié)結(jié)果監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)自燃發(fā)火綜綜合預(yù)測預(yù)預(yù)警系統(tǒng)：自燃發(fā)火火預(yù)測分析析、火區(qū)分分布、狀態(tài)態(tài)實時監(jiān)測測、采場滲滲流模擬解解算、啟封封火區(qū)災(zāi)害害氣體爆炸炸危險性判判定等功能能特點通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解解算與測控控系統(tǒng)：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)解算、優(yōu)優(yōu)選風(fēng)機、、按需分風(fēng)風(fēng)、阻力測測定計算、、主扇性能能計算等全全面內(nèi)容監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)程實時數(shù)數(shù)據(jù)采集與與通訊系統(tǒng)統(tǒng)：實現(xiàn)煤礦礦監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)大批量實實時數(shù)據(jù)采采集和處理理，包括通通風(fēng)瓦斯監(jiān)監(jiān)測監(jiān)控、、瓦斯抽放放監(jiān)測監(jiān)控控、火災(zāi)監(jiān)監(jiān)測監(jiān)控、、供電監(jiān)測測監(jiān)控和其其他生產(chǎn)監(jiān)監(jiān)測監(jiān)控數(shù)數(shù)據(jù)處理監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)分級實時監(jiān)監(jiān)測、遠(yuǎn)程程監(jiān)控、監(jiān)監(jiān)管系統(tǒng)：：提供權(quán)限限管理，實實現(xiàn)省/市/縣/煤礦/監(jiān)監(jiān)察辦事處處等分級訪問，能夠夠跟蹤監(jiān)測測系統(tǒng)超限限、報警與與斷電過程程、跟蹤隱隱患調(diào)度處處理過程監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)無線手機短短信實時報報警系統(tǒng)：能夠通過過手機短信信方式將瓦瓦斯超限和和主扇停風(fēng)風(fēng)等重大隱隱患及時發(fā)發(fā)送給煤礦礦領(lǐng)導(dǎo)和有有關(guān)監(jiān)管人人員；能夠夠自定義報報警內(nèi)容、、接收人員員、報警間間隔時間；；可以靈活活設(shè)置動態(tài)態(tài)跟蹤報警警方式、接接收權(quán)限監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)煤礦安全采采掘跟蹤防防止越界開開采監(jiān)管系系統(tǒng)煤礦安全搶搶險救災(zāi)指指揮決策支支持系統(tǒng)井下移動目目標(biāo)位置可可視化系統(tǒng)統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)及及技術(shù)國外：井下下設(shè)備自動動控制技術(shù)術(shù)比較成熟熟國內(nèi)：目前前局限于井井下人員定定位射頻識別（RFID-RadioFrequencyIdentification））技術(shù)：一種種非接觸式式的自動識識別技術(shù)，，是井下人人員定位系系統(tǒng)的代表表性技術(shù)井下移動目目標(biāo)定位射頻識別（RFID））技術(shù)原理：：系統(tǒng)包括電電子標(biāo)簽、讀寫器、、處理數(shù)據(jù)據(jù)設(shè)備（遠(yuǎn)遠(yuǎn)端計算機機）電子標(biāo)簽/跟蹤器/射頻卡：能夠讀寫寫和加密通通信讀寫器/監(jiān)測站：收收發(fā)、控制制和接口電電路井下移動目目標(biāo)定位電子標(biāo)簽存存有約定格格式的電子子數(shù)據(jù)，附著于待待識別物體體/人員井下讀寫器器按照一定定間隔（100m）設(shè)置，通通過天線發(fā)發(fā)送出信號號，當(dāng)移動動目標(biāo)/標(biāo)簽進(jìn)入入該信號范圍時時回答識別別信息，讀讀寫器讀取取信息并解解碼后傳送送至數(shù)據(jù)處處理設(shè)備（（遠(yuǎn)端計算算機）井下移動目目標(biāo)定位數(shù)據(jù)處理設(shè)設(shè)備（遠(yuǎn)端計算算機）儲存存跟蹤器的的最新列表表；通過使使用者發(fā)出出的指令，，列表可以以被看到、、查詢和編編輯；系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)庫比比較跟蹤器器和監(jiān)測站站的數(shù)據(jù)，，可以核對對移動目標(biāo)標(biāo)的位置和和移動狀況況等信息井下移動目目標(biāo)定位跟蹤器記錄錄包括跟蹤器ID員工號/車車輛號/設(shè)設(shè)備ID號號姓名最新經(jīng)過的監(jiān)監(jiān)測站編號號最新閱讀的時時間員工的崗位位/職責(zé)等井下移動目目標(biāo)定位RFID頻頻率：低頻系統(tǒng)工作在在100KHz-500KHz中頻系系統(tǒng)工工作在在1000KHz-1500KHz，主要要適用用于識識別距距離短短、成成本低低的應(yīng)應(yīng)用中中高頻系系統(tǒng)工作頻頻率850MH-950MHz及及2.4GHz-6GHz的的微波波段，，適用用于識識別距距離長長，讀讀寫數(shù)數(shù)據(jù)速速率高高的場場合井下移移動目目標(biāo)定定位調(diào)度系系統(tǒng)地下礦礦調(diào)度度系統(tǒng)統(tǒng)信集閉閉（信信號集集中閉閉塞））系統(tǒng)統(tǒng)通過調(diào)調(diào)度室室內(nèi)的的信號號測控控設(shè)備備，實實時監(jiān)監(jiān)視列列車運運行現(xiàn)現(xiàn)狀，，操縱縱道岔岔，開開放信信號機機，自自動實實現(xiàn)敵敵對進(jìn)進(jìn)路的的鎖閉閉，不不允許許敵對對信號號同時時開放放，保保證列列車安安全運運行，，減少少分叉叉點及及搬道道岔的的人員員，提提高機機車運運輸效效率調(diào)度系系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)設(shè)備控制臺臺：控控制列列車、、道岔岔、信信號機機顯示示表示屏屏：監(jiān)監(jiān)視進(jìn)進(jìn)路的的開通通與解解鎖、、區(qū)段段的占占用與與解鎖鎖主機柜柜：可可編程程序控控制器器（PLC）接口柜柜：室室外設(shè)設(shè)備信信號與與PLC接口電源柜柜：提提供系系統(tǒng)所所需的的各等等級電電壓調(diào)度系系統(tǒng)室外設(shè)設(shè)備信號機機：指指示司司機行行車方方向或或停車車等待待電動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轍機機：操操縱道道岔列車傳傳感器器：采采集列列車運運動位位置及及列