基于數(shù)字礦山整體解決方案的礦山數(shù)字化系統(tǒng)

基于數(shù)字礦山整體解決方案的礦山數(shù)字化系統(tǒng)

隨著人類的進(jìn)步，以信息技術(shù)為代表的技術(shù)革命迅速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球化、信息產(chǎn)業(yè)的速度正在顯著加快。信息和知識技術(shù)是當(dāng)今社會發(fā)展的動力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。礦業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè),它依然為整個社會乃至整個人類文明的進(jìn)步發(fā)揮著舉足輕重的作用。但礦業(yè)行業(yè)的特殊性決定了礦業(yè)企業(yè)信息化的不同之處,它不是簡單的信息疊加或傳遞,而是在不斷變化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過軟件系統(tǒng)將這些信息集成共享后,使管理者全面、及時、準(zhǔn)確地掌握企業(yè)生產(chǎn)的資源、產(chǎn)品、成本、安全和市場需求等信息,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營決策的科學(xué)性、及時性。因此,選擇合適的礦業(yè)軟件成為我們的首要任務(wù)。1數(shù)字礦山系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀DIMINE礦業(yè)軟件系統(tǒng)并是長沙迪邁信息科技有限公司依托中南大學(xué)數(shù)字礦山研究中心和中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院強(qiáng)大的科研、教學(xué)軟硬件條件,在全面研究了國內(nèi)外數(shù)字礦山相關(guān)軟件和國內(nèi)礦業(yè)企業(yè)實(shí)際需求的基礎(chǔ)上,經(jīng)過多年艱苦努力,研究開發(fā)出的基于數(shù)字礦山整體解決方案的礦山數(shù)字化軟件系統(tǒng)。1.1采礦設(shè)計(jì)要求DIMINE軟件適用于所有礦物資源,如鐵、銅、煤炭、砂礦、金剛石、貴金屬等礦種的露天和地下采礦設(shè)計(jì),涵蓋礦業(yè)開發(fā)的整個發(fā)展階段,可滿足不同工作任務(wù)的要求。其應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)?鉆孔編錄、勘探和地質(zhì)模型、礦山工程測量、地表和地下采礦設(shè)計(jì)、露天礦開采設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和開采進(jìn)度計(jì)劃、通風(fēng)解算與優(yōu)化、尾礦庫和復(fù)墾設(shè)計(jì)等。1.2企業(yè)應(yīng)用和平臺的建設(shè)技術(shù)DIMINE軟件采用VC語言開發(fā),采用大型數(shù)據(jù)庫SQLServer2000管理工程數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和權(quán)限管理。系統(tǒng)采用三維可視化技術(shù),以數(shù)據(jù)庫技術(shù)、三維表面建模技術(shù)、三維實(shí)體建模技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、數(shù)字采礦設(shè)計(jì)方法、網(wǎng)絡(luò)解算與優(yōu)化技術(shù)、工程制圖技術(shù)為基礎(chǔ),全面實(shí)現(xiàn)了從礦床地質(zhì)建模、儲量計(jì)算、測量數(shù)據(jù)的快速成圖、地下礦開采系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開采單體設(shè)計(jì)、回采爆破設(shè)計(jì)、露天礦境界優(yōu)化與開采設(shè)計(jì)、礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算與優(yōu)化,到各種工程圖表的快速生成等工作的可視化、數(shù)字化與智能化。在國內(nèi)外同類產(chǎn)品中,DIMINE系統(tǒng)首次采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理用戶數(shù)據(jù),大大提高了企業(yè)數(shù)據(jù)的共享程度和安全性。系統(tǒng)采用單用戶、多用戶和數(shù)據(jù)庫用戶三種不同版本,滿足各種用戶對產(chǎn)品的不同需求。系統(tǒng)充分考慮用戶的操作習(xí)慣,采用多功能視窗、多操作模式進(jìn)行人機(jī)交互,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整表達(dá)和三維對象的精確設(shè)計(jì)。DIMINE系統(tǒng)采用平臺+插件模式進(jìn)行開發(fā),根據(jù)用戶的不同需求提供不同的產(chǎn)品功能配置,同時,通過系統(tǒng)提供的開發(fā)程序接口,為用戶的二次功能開發(fā)提供技術(shù)支持平臺。系統(tǒng)采用大量的高級優(yōu)化算法,對數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行參數(shù)化、智能化和可視化處理,大大提高數(shù)字建模的效率,簡化建模流程,降低了用戶對復(fù)雜理論概念理解的難度。DIMINE系統(tǒng)作為一套完整、全面的數(shù)字礦山解決方案,改進(jìn)了地質(zhì)工程師、測量工程師、采礦工程師在生產(chǎn)管理過程中的技術(shù)信息交流水平和工作效率。對于采礦業(yè),不管項(xiàng)目成員分布在什么地方,使用DIMINE就可以提供完全交互式的協(xié)作工作方法。這種功能方便了不同地點(diǎn)的多用戶,可以通過網(wǎng)絡(luò)和單一用戶部門取得聯(lián)系,這樣就使得用戶可以更方便地獲得有關(guān)技術(shù)專家的幫助。1.3系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要由下列七大功能模塊構(gòu)成。(1)提供了屬性界面設(shè)計(jì)核心模塊是DIMINE的基礎(chǔ)部分,是必備模塊。它用于系統(tǒng)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理檢查。它提供了DIMINE系統(tǒng)的操作界面,用于二維和三維空間內(nèi)數(shù)據(jù)觀察、重疊、圖層和屬性管理,也可兼容其他類型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與表達(dá)。系統(tǒng)提供對點(diǎn)和線的編輯修改功能,其操作風(fēng)格與工程上常用的軟件AutoCAD相似。(2)測量應(yīng)用程序模塊主要包括測量控制數(shù)據(jù)庫、放線工具、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、DTM體積、挖方和填方體積、傳輸和轉(zhuǎn)化記錄數(shù)據(jù)、井下測量數(shù)據(jù)、地表測量數(shù)據(jù)等。(3)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)模塊該模塊能進(jìn)行勘探數(shù)據(jù)編錄、樣品組合與分析、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析、地質(zhì)體塊段建模、品位估值、塊段地質(zhì)屬性查詢與探測、多約束條件下礦石儲量計(jì)算、儲量報告生成等操作。在DIMINE軟件中,用樣品組合、樣品統(tǒng)計(jì)分析(品位直方分布圖/品位分布Q-Q、P-P檢驗(yàn)圖、樣品相關(guān)性散點(diǎn)分布圖、累計(jì)概率分布圖)、試驗(yàn)變異函數(shù)計(jì)算、理論變異函數(shù)擬合、變異函數(shù)模型交叉驗(yàn)證等操作,來進(jìn)行勘探數(shù)據(jù)分析。塊段模型數(shù)據(jù)采用八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲,這樣有利于快速查詢定位子塊位置。塊段模型的子塊估值可實(shí)現(xiàn)算法的多樣性,比如地質(zhì)上常用的最近距離法、距離冪次反比法和克里格法等。塊段模型建立后,DIMINE軟件可以快捷對模型進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)等,查詢包括鼠標(biāo)隨機(jī)查詢,并用探針和探面的方式對塊段模型內(nèi)部屬性進(jìn)行可視化表達(dá)。地質(zhì)上對塊段模型統(tǒng)計(jì)報告要求較高,DIMINE可實(shí)現(xiàn)在靈活約束條件下的統(tǒng)計(jì)報告,能迅速處理例如在實(shí)體模型、DTM面、高程、屬性字段和線條邊界等各種約束下礦石量和品位的報告,用戶可自定義采場、礦塊進(jìn)行礦量統(tǒng)計(jì)。(4)開采單體設(shè)計(jì)模塊該模塊包括地下開采系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊、開采單體設(shè)計(jì)模塊、露天開采設(shè)計(jì)模塊和回采爆破設(shè)計(jì)模塊。地下開采設(shè)計(jì)模塊包括斜坑道、平坑道、斜坡和穿脈和回采單體開采設(shè)計(jì);所有坑道均可做成隧道實(shí)體,該模塊能根據(jù)礦床的埋藏條件,對開采中段礦體進(jìn)行切割,并將切割實(shí)體沿任意方向進(jìn)行投影,以生成最大投影輪廓線,進(jìn)而幫助用戶快速確定各主要井巷的位置。開采單體設(shè)計(jì)模塊,主要用于地下礦山回采單元開采設(shè)計(jì)。其主要功能包括:根據(jù)回采單元的結(jié)構(gòu)參數(shù),對礦體進(jìn)行自動切割、采切工程設(shè)計(jì)、底部結(jié)構(gòu)的參數(shù)化、智能化與可視化設(shè)計(jì),以及各種工程量、開采儲量、品位、金屬量和貧損指標(biāo)計(jì)算。露天開采設(shè)計(jì)包括:臺階面寬度、角度、坡度、斜坡寬度、斜坡方向、臺階到斜坡的尖端等。在斜坡道的設(shè)計(jì)中,根據(jù)斜坡道的類型,確定集中斜坡道的樣式,通過簡單的配置,讓用戶快速設(shè)計(jì)出理想的斜坡道,還可生成三維斜坡道實(shí)體,進(jìn)而能得到設(shè)計(jì)該斜坡道的采掘的巖石量和礦石量。另外,DIMINE軟件還提供基于LG法的經(jīng)濟(jì)剝采境界優(yōu)化功能,優(yōu)化出不同開采時期和不同經(jīng)濟(jì)指標(biāo)條件下的境界,為露天采礦設(shè)計(jì)提供依據(jù)。系統(tǒng)還提供按臺階和按照不同高差進(jìn)行臺階礦巖量的計(jì)算和生產(chǎn)、境界剝采比的計(jì)算等。回采爆破設(shè)計(jì)模塊,用于地下礦回采單元爆破設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)對象以礦山常用的扇型中深孔爆破設(shè)計(jì)為主。拋空設(shè)計(jì)以開采實(shí)體為邊界,根據(jù)爆破參數(shù)一次自動形成開采范圍內(nèi)全部的炮孔?；夭杀圃O(shè)計(jì)模塊允許用戶對自動生成的炮孔參數(shù)(如長度、角度、裝藥長度等)進(jìn)行交互式修改和編輯,最終生成三維炮孔圖和爆破施工卡。(5)短期排產(chǎn)計(jì)劃DIMINE最終解決了開采計(jì)劃中物質(zhì)多樣性、目標(biāo)多樣性、采礦地點(diǎn)多樣性等復(fù)雜情況帶來的項(xiàng)目規(guī)劃中的難題。短期排產(chǎn)計(jì)劃。一般指圈定或者指定采掘計(jì)劃線,計(jì)算出該采掘線到坡底或者固定臺階的礦石量和巖石量,通過調(diào)整采掘計(jì)劃線,可得到用戶所需要的礦石量和巖石量。采掘計(jì)劃線的設(shè)計(jì)靈活,可以跨臺階,也可以不跨,如果跨臺階設(shè)計(jì)采掘計(jì)劃線,就相當(dāng)采掘計(jì)劃里面的并段。在這個意義上,DIMINE軟件滿足了露天礦山短中期采掘計(jì)劃的需要。(6)數(shù)據(jù)庫管理模塊該模塊具有通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真功能,根據(jù)工程自動建立通風(fēng)系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系,這樣既節(jié)約人力又提高效率。該模塊采用數(shù)據(jù)庫管理礦井通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)體屬性,計(jì)算機(jī)自動將數(shù)據(jù)和圖形實(shí)體之間進(jìn)行無縫連接,通過圖形進(jìn)行參數(shù)的輸入、修改等操作;進(jìn)行仿真數(shù)據(jù)檢查時,通過改變滿足特定條件的實(shí)體圖形的顏色,從而快速、直觀地得到相應(yīng)實(shí)體的位置。(7)diwell軟件設(shè)計(jì)圖圖DIMINE軟件輸出編輯具備較強(qiáng)的功能,可建立有DIMINE輸出的紙制圖,包括打印前的瀏覽檢查和建立打印文件等多種功能。DIMINE軟件能夠按照用戶定義的圖幅、比例、坐標(biāo)網(wǎng)格和間隔、樣式(圖案陰影,顏色充填、文字、標(biāo)注、繪制用戶定義符號等)產(chǎn)生圖紙,包括水平比例和垂直比例各不相同的圖紙?？梢宰詣拥纳善矫鎴D、剖面圖、投影圖和組合圖,并能自動進(jìn)行著色。圖紙能夠直接輸出不同圖層屬性的DXF和DWG文件格式,并提供與MAPGIS的數(shù)據(jù)交換方案。2維圖形模塊DIMINE三維礦業(yè)工程軟件已得到我國有色金屬、黃金、鋼鐵等行業(yè)的數(shù)十家礦業(yè)企業(yè)實(shí)際數(shù)據(jù)的完整檢驗(yàn),且取得了良好效果,在國內(nèi)多家大型礦業(yè)企業(yè)擁有上百個用戶。DIMINE軟件的培訓(xùn)工作,已在國內(nèi)多次舉辦,經(jīng)過這些研討培訓(xùn),學(xué)員對軟件產(chǎn)品的功能性和操作性等方面,給予了極高的評價和認(rèn)可。其技術(shù)優(yōu)勢特點(diǎn)如下:三維可視化。系統(tǒng)采用先進(jìn)的三維引擎,核心是一個完全集成的數(shù)據(jù)可視化可編輯的、真正意義上的三維圖形模塊,在三維顯示和渲染上,采取一系列優(yōu)化算法,同時對計(jì)算機(jī)配置要求不高?？舍槍ΦV山實(shí)際需求進(jìn)行二次開發(fā)。系統(tǒng)采用VC語言開發(fā),滿足個性化的需求,并支持立足于礦山實(shí)際需求應(yīng)用進(jìn)行二次開發(fā)。AutoCAD風(fēng)格。AutoCAD操作,習(xí)慣選擇集、圖元捕捉、鼠標(biāo)交互等。兼容、開放性強(qiáng)。不存在文件轉(zhuǎn)換的問題,可導(dǎo)入導(dǎo)出AutoCAD、MapGis、Datamine、Surpac、Micromine、Excel、Text等文件格式,支持CAD、Wotd、Excel、Text與DIMINE之間剪貼板復(fù)制粘貼數(shù)據(jù),支持多種數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。模塊化。系統(tǒng)分成7大基本模塊:系統(tǒng)核心模塊、地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)分析、礦床建模與儲量計(jì)算模塊、測量應(yīng)用模塊、開采設(shè)計(jì)模塊(地下開采設(shè)計(jì)模塊、開采單體設(shè)計(jì)模塊、露天開采設(shè)計(jì)模塊回采爆破設(shè)計(jì)模塊)、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化模塊、輸出模塊。易學(xué)易用。操作習(xí)慣接近AutoCAD的操作方式,完全的中文操作界面,無語言障礙。價格成本低。普及型的產(chǎn)品,模塊構(gòu)成與國外軟件一致,學(xué)過這些軟件的人員,無需增加額外的培訓(xùn)即可使用。實(shí)用性。在測量和采礦設(shè)計(jì)方面,充分考慮了礦山一線工程師的實(shí)際要求,有針對性的開發(fā),具有許多優(yōu)化和自動功能,使其在日常工作中,成為技術(shù)人員的有力工具。3礦產(chǎn)資源評價的必要性在推進(jìn)礦山數(shù)字化的過程中,礦山企業(yè)如何選擇一款適合礦山自身發(fā)展的礦業(yè)軟件產(chǎn)品,成為礦山企業(yè)的首要任務(wù)。而在過去的幾年里,提起三維礦業(yè)軟件,都是以國外的為主,國外軟件不能做到全面并符合我國礦山的生產(chǎn)實(shí)際需要。DIMINE軟件正是在