计算机在矿山中的应用

1、第一节 计算机在矿山生产中的应用信息化社会中，计算机在社会经济、文教、卫生、军事及科学技术方面的广泛应用， 正深刻地改变人类的生存环境及生活方式。众所周知，计算机从应用功能来看，可进行 文字处理，数据传输及保存和处理，图件的处理和绘制等，以及到现在的人工智能开发 和应用等。矿山企业也不例外，计算机的使用和普及对矿山企业的发展也将起到前所未 有的促进作用，本节仅就矿山企业的应用原理做简单概述。一、矿山企业普及计算机的必要性1、矿山企业数据的冗杂性迫切需要计算机数字化处理矿山企业是一个特殊的生产领域。现代矿山一般规模庞大，面积较广，生产环节繁 杂，不同矿山地质条件和矿体赋存条件差别很大，主要表现为

2、：矿床地层构造复杂，矿 体厚度不稳定，倾角变化大，顶底板不稳定，有时受地下水的威胁等等；生产方式复杂， 生产矿井提升、运输方式多样；设备复杂，种类繁多，设备数量多。由此可见，矿山的 信息量巨大，并且数据类型多，包括地质、采矿、测绘、选冶、分析、安全环保、经济 建设、生产与管理等多方面的数据。这些数据具有以下主要特点：数据来源多样性。矿山生产数据涉及地、测、采、选、冶等领域。数据载体有 文字资料、表格、图形影像、数据库等。数据分布时空性。数据具有时空四维的几何和属性信息，并且随着生产的持续 进行，数据时刻处于不断的更新和变化中。生产阶段多变性。矿山信息涵盖矿山生产和建设的各个阶段，如探矿阶段、开

3、 拓阶段、采准阶段、备采阶段、选冶阶段等。数据结果不确定性。矿山的各种数据来自不同的空间和环境，许多数据具有不 确定性或模糊性，需在矿山生产的统一使用中才能发挥作用。2、矿山企业生产的特殊性需要各种数据处提供科学依据由于矿山企业生产具有投资大、风险高等特殊性，矿山企业的生产数据具有重要经 济价值。大量的数据不及时收集、整理、保存，一旦丢失，将给矿山造成巨大的经济损 失。矿山数据的保存和分析对矿山的生产、技术、安全、管理、效益、资源的有效利用 及环境的保护具有重要意义，例如矿山生产外围的找矿，地质灾害评估，采矿对地下水 及地表水、生态的影响，矿山塌陷区的复垦等，均需要有大量详实可靠的数据做为科学

4、 分析和决策的依据。3、矿山企业的生产现状及发展也迫切需要科学、高效的生产及管理方式目前，大部分矿山工程施工、开采过程、设备、材料信息、经营管理信息等的收集 和处理主要停留在手工操作上，已不能适应现代企业生产、管理、办公等要求。矿山企 业急需高效的管理方法与系统来适应企业的发展。生产数据的数字化，生产程序的智能 化等科学手段应是满足这一需求的最好方法之一。高效应用计算机及其应用系统可以达 到：生产前，提供科学优化方案及程序生产中，可随时根据各种情况(数据)的变化，迅速得出预测结果，及时提供应 对措施或修改设计方案。包括对井下安全情况的即时监测等情况。生产后的各种数据是企业未来生产决策的科学依据

5、。总之，矿山企业是一个复杂的动态生产系统，该生产系统具有结构非线性、行为多 样性、信息不确定性和状态不可逆性的特点。面临着非常巨大的困难，数字化矿山的建 立将提供解决这些问题的可能。二、矿山计算机应用原理及范围简述1、矿山企业计算机应用原理按矿山企业对计算机的应用功能来看，主要体现在如下几个方面：（1）文字及简单的图表处理文字及简单的图表处理属于计算机的基础知识，一般用于管理部门或写文字报告时 使用，这一类办公软件较多。（2）生产数据的处理和分析生产数据的处理和分析常见于生产部门，对所采集的数据可进行科学分析或统计应 用。简单的也可用正常的办公软件，如Office/Excel/Word等均有表

6、格处理功能，可以对 部分数据进行处理。此外也有专门的系统软件可实现对矿山各种数据的科学分析，如 GIS系统等。（3）矿山图件的处理和生成：传统矿山生产所用图件或图纸均是先由专业技术人员进行底图的绘制，然后由描图 员对底图进行描绘，得出透明图纸或聚脂薄膜图，最后经过晒图才能得到生产设计所需 蓝图。不仅工序繁琐，而且有时由于描图员不能很好的理解技术人员的意图，或不能完 全看懂图纸，经过描绘的图纸也就经常有这样或那样的问题，对矿山生产有较大的影响。而现在地理信息技术可以使矿山地理信息数字化，利用矿山地面和井下测量信息构 建矿山的几何空间框架。矿山数据源包括地形图、测量资料、矿山土地利用图、地质图 及

7、文字报告、矿床产状图及文字报告、采掘工程图、井上下对照图、矿山机械设备图纸 等。其储存形式，主要有图象、图形、文字、表格等。这些为数据源静态的一面。另一 方面，由于矿山生产和区域社会的不断发展，还有大量动态数据，即在生产过程中不断 更新、增加的数据和信息。这部分数据是生产和管理的最新资料，是系统保持现实性所 必需的。（4）矿山生产程序的智能化及模拟计算机的应用可以将矿山各种数据、信息综合起来，实现科学分析、虚拟现实、模 拟生产等，为矿产资源评估、矿山规划、开拓设计、生产安全和决策管理提供直观有效 和科学的依据。2、矿山企业计算机应用范围矿山生产中，计算机的应用在矿山不同部门或生产阶段其工作重点

8、也不尽相同，具 体如下：（1）矿床资源及经济效益分析计算机在矿床资源评价和经济效益分析方面的快捷和高效主要体现在计算机的计 算功能，如对矿床的综合评价及矿体边界品位的确定，矿块经济模型的建立及块值的计算, 可行性研究及方案选择中的经济效益分析，经济指标的合理确定等。下面仅以边界品位的 动态优化为例论述计算机技术在此方面的应用。边界品位是用于区分矿石和废石的临界品位。与边界品位相互作用的因素很多,如 采、选、冶成本，产品价格，时间因素,品位空间分布，采、选、冶生产能力及开采计划等。 传统的成本法（即生产成本等于产品价值）所确定的边界品位是一个只考虑成本与价格的 单一静态品位。由于产品价格与生产成

9、本不会是一成不变的,资金也具有时间价值，传统 的成本计算法已无法将这如此多的因素计算在内，而且费时费力，并且即使计算完毕时， 可能各种因素又出现新的变化。但是计算机的应用却为这类优化问题的求解开辟了一条 新的思路。如昆明工程大学的计算机网络神经法的探讨。其原理是以最大净现值为目标, 考虑采、选、冶生产能力、品位分布及开采计划要求的系统优化方法，建立生产组织优化 模型,用计算机进行求解。（2）地下开采中的生产管理地下开采中，不同的采矿方法的生产指标（如矿山生产规模、矿石损失率、贫化率、 劳动生产率、成本等）不同，都有很重要的影响。所以采矿方法选择的合理、正确与否， 将直接关系到企业的经济效益。对

10、于地下开采的矿山设计，选择技术上可行、经济上合理 的采矿方法是设计中必不可少的重要环节。因为影响采矿方法选择的因素很多，一类是自然条件，如矿体的地质状况、赋存条件 以及与市场密切相关的矿石价值等;另一类是人为要求，如地表的保护要求、技术上可行 的前提下投资者（决策者）的倾向性要求等。传统的采矿设计依赖于设计者的经验水平或 沿用实例类比方式，已远不能适应矿山的发展，近些年来，人们在采矿工程领域引入了人 工智能来解决领域内经验判断问题，即不确定性推理问题。一些典型的应用有多目标决策 线性规划、灰色系统理论、基于规则的专家系统等。北京有色冶金设计研究总院的顾秀 华等人结合采矿设计的工艺特点开发了一套

11、帮助设计者根据矿山资源条件进行采矿方 法初选并对初选出的几种采矿方法进行经济比较并决策的专家系统。细化了采矿方法及 方案的分类，将基于规则的专家系统引入采矿工程设计,并在技术条件允许的前提下，给投 资者（决策者）以倾向性选择的机会，由此初选出推荐方案，再对推荐方案进行经济优化选 择。其原理如图2-2。图2-2计算机采矿初选系统原理示意图（编者制作）（3）矿山井巷设计方面现代矿山井巷设计的趋势，是利用计算机进行自动设计，优化选择。其中AutoCAD 软件起着功不可没的作用。AutoCAD自问世以来，随着微机硬件系统的发展，也经历了多次版本更新。AutoCAD版本的每次更新，都对其功能进行了必要的

12、完善和补充。第一代CAD系统是 二维设计和绘图，它主要解决人们繁重的手工绘图问题。第二代CAD系统是多数据的 软件系统，除了二维设计和绘图外，还有三维线框模型，实体模型，有限元分析计算和 数控加工等功能。现在第三代AutoCAD开始嵌入了内部编程语言，可以方便地调用 AutoCAD命令，实现参数绘图和自动绘图等，把整个系统真正集成起来，形成一个完 整的工作系统。真正实现高效快捷的人机互动功能，极大的提高了生产效率。如南方cass 系统、中望CAD、电子图板等。（4）矿山企业管理及其他方面矿山因其生产的复杂性及特殊性，严重地制约着他的生产效率，为此有专业人员开 发了相应的矿山管理软件如MIS矿山

13、信息系统及B/S模式结构等企业管理软件等。此外矿山计算机在设备选型、井巷爆破、边坡稳定性分析研究方面也得到了广泛的 应用，如风机、水泵、电动机、胶带运输机等设备的选型计算；计算机模拟爆破；岩体 稳定性分析；实验数据处理及参数选择等。此外还有各类数据库的建立,大区域或全行 业性微机联网通讯等都是矿山运用计算机发展的领域。矿山对计算机的高效使用就是建设数字化矿山的过程。就是在矿山企业的生产过程 中实现管理及生产的信息数字化。充分利用计算机处理矿山企业数据，实现科学分析， 为矿产资源评估、矿山规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分 析，提供优化开发和设计方案必将极大的促进矿山企业的

14、发展。三、矿山计算机应用软件示例五龙金矿是一座有着60多年历史的国有大型金矿，从1990年引进第一台386计算 机开始，五龙金矿在计算机应用方面取得了长足的发展，到目前共有高端服务器两台， 高端商用计算机150台，矿区内部组建了 10M网络，并接入10M光纤宽带，而且又先 后购置了很多专业软件。（一）南方 cass:南方cass是由南方测绘公司开发，以AutoCAD为平台，面向地形地籍测量方面的 专业软件，从1989年开始不断推出以AutoCAD为平台的测量系列软件，历经几代人的 努力，现在已经推出以AutoCAD2008为平台的Cass2008版。硬件环境CPU: Pentium III 或

15、 Pentium IV （建议使用 Pentium IV 以上）800 Mhz 或同等 级RAM: 512MB图形卡：1024 x 768 VGA真彩色（最低要求）Open GL兼容三维视频卡（可选） 需硬件支持DX9.0C硬盘：安装750 MB软件环境操作系统：Microsoft Windows NT 4.0 SP 6a 或更高版本；Microsoft Windows 9x； Microsoft Windows 2000； Microsoft Windows XP Professional； Microsoft Windows XP Home Edition； Microsoft Windo

16、ws XP Tablet PC Edition浏览器：Microsoft Internet Explorer 6.0 或更高版本平台：AutoCAD 2002/2004/2005/2006/2007/2008文档及表格处理：Microsoft Office2003或更高版本软件可实现地形图的测制工作、地籍图的测制工作、矢量化成图工作以及地图的管 理工作等。图2-3南方CASS测绘等高线图界面Cass可实现与pc-e500、带内存的全站仪及测图精灵的数据通讯，可进行内业成图 整理、可实现等高线自动勾绘，如图2-3。（二）MapGIS：MAPGIS是武汉中地数码科技有限公司开发的新一代面向网络超大

17、型分布式地理信息 系统基础软件平台。硬件环境CPU: Pentium III 或 Pentium IV （建议使用 Pentium IV 以上）800 Mhz 或同等 级RAM: 256MB 以上硬盘：安装100 MB软件环境操作系统：Microsoft Windows NT 4.0 SP 6a 或更高版本；Microsoft Windows 2000； Microsoft Windows XP Professional； Microsoft Windows XP Home Edition； Microsoft Windows XP Tablet PC Edition系统具有以下特点：采用分布

18、式跨平台的多层多级体系结构，采用面向“服务”的设计思想。具有面向地理实体的空间数据模型，可描述任意复杂度的空间特征和非空间特征，完全 表达空间、非空间、实体的空间共生性、多重性等关系。具备超大量空间数据存储与管理能力，矢量、栅格、影像、三维四位一体的海量数据存 储，高效的空间索引。采用版本与增量相结合的时空数据处理模型，“元组级基态+增量修正法”的实施方案，可 实现单个实体的时态演变。具有版本管理和冲突检测机制的版本与|长事务|（长期的设计等工作，即长时间并发访问） 处理机制。基于网络拓扑数据模型的工作流管理与控制引擎，实现业务的灵活调整和定制，解决GIS 和OA（Office Automat

19、ion，指自动化办公）的无缝集成。标准自适应的空间元数据管理系统，实现元数据的采集、存储、建库、查询和共享发布， 支持SRW协议，具有分布间索能力。支持真三维建模与可视化，能进行三维海量数据的有效存储和管理，三维专业模型的快 速建立，三维数据的综合可视化和融合分析。提供基于 SOAP（SOAP: Simple Object Access Protocol简单对象访问协议）和 XML（extensible Markup Language 即可扩展标记语言）的空间信息应用服务，遵循Opengis规范，（Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-

20、开放的地理数据互操作规范，由美国 OGC（OpenGIS 协会，OpenGIS Consortium）提出）支持 WMS、WFS、WCS、GLM3（这些我 不太清楚但可以肯定的是网络的什么系统即支持多人同时操作支持网络上数据的共享）。支持互联网和无线互联网，支持各种智能移动终端。MapGIS提供五个子系统，分别是图形处理、库管理、空间分析、图象处理及实用服务 共五个子系统。五龙金矿自2004年引进这一系统后，先后完成了大量的地质、测量方面的图件，为实现 数字化矿山奠定了基础。如图2-4。1APGIS编辑子系统-五龙金矿地形地质图3度带10000.MPJTT 匚I国吗工程文件I S3单文件I，OTT 匚I国吗工程文件I S3单文件I，O国验轴曹霉喜歧件酸字化贤编辑呕编辑聪编辑欧量化皿它通层繇统库C检查。设置赴窗口工程输出通助 归盖昌花，4 . 卷脂宵曹E %二.帛博：感丛，* X. F /曹m H食& 1：1曾O辛 K由说明| 8图2-4 MapGIS绘图