数字化矿山总体规划建设方案智慧矿山解决方案

数字化矿山整体解决方案第概述规划背景随着全球资源市场竞争的日益激烈，矿山企业数字化建设的作用日益彰显，实施矿山数字化建设是改变企业现状，带动各项工作创新，提升企业的核心竞争力，实现可持续发展的必然选择和重要突破口，如何提高企业竞争力在很大程度上取决于矿山企业数字化建设水平。近年来，国内各矿山企业纷纷进行技术改造、提升生产设备的智能化而实现生产过程的自动化，不断利用信息化对企业管理与生产管理实现标准化、规范化与制度化建设同时，也着力于推动三维矿业设计软件、三维可视化管控软件（平行系统）、三维智能分析软件的广泛应用，提升矿山技术管理水平，实现数字化与三维可视化管理；但由于缺乏全面系统的规划，致使系统建设各自为政，不能协同共享，没有发挥其应有的作用。随着数字地球、数字城市、数字企业等发展主题的提出与推进，“数字矿山”也应运而生，数字矿山是一个理念、一个过程，是未来矿山的发展蓝图，是一个很广泛的、庞大的系统工程，其既是数字地球的组成部分，更是数字地球在矿山开采过程中的具体应用。具体体现在数字化、智能化、自动化与信息化的融合上，四者在矿山应用领域里以广泛覆盖作为发展目标，在此基础上实现深度互联，从而实现协同共享，进而实现智能分析处理，同时提供一个开放的“数字矿山系统”实现技术管理、生产管理与企业管理多系统的集成。规划意义数字矿山规划出的系统是利用信息化技术、计算机技术、图形可视化、数字通信技术等许多高新技术，在矿山建设生命周期全过程的地、测、采为主体中的技术支撑平台，是矿业科技创新的重要方向，其作用和意义主要体现在以下几个方面：（1）改变矿山的技术、管理和生产方式，在矿山设计、施工、开采、安全、管理、教育、可持续发展、土地利用规划以及科学决策等方面产生广阔的社会和经济效益，促进大型产业的增长，提供更多的产业机会、安全预测及决策管理服务等；（2）为矿山科学技术的发展提供了强大的动力。通过数字矿山建设将矿山的空间和属性数据实现远程网络传输、数字化集中存储和深加工，应用于地质勘探、矿山生产管理和决策之中，实现地质勘探设计和采矿方案优化；（3）使矿山规划管理具有更高的效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性，从而提高矿山生产和管理的时效性、有效性、资源优化配置水平、综合实力，促进矿山的可持续发展；在有精确三维坐标、时间和对象属性的多维虚拟环境中进行规划、决策和管理，在处理矿山复杂系统问题时帮助人们更好地建立直观感和全局观念，实现精细化设计；通过矿山生产过程控制系统，提高矿山生产安全性和劳动生产率，降低成本。（4）项目的建设及实施将按照数字矿山建设的全面规划而进行，系统建设间不在各自为政，协同共享，发挥其应有的作用，以“数字化、自动化与信息化融合”为基础，实现“管控一体化”，从而提高矿山技术管理、生产管理、企业管理信息化水平，最终达到矿山管理高效和决策科学化的目的，增强企业核心竞争力。规划原则数字矿山系统建设原则应从实际情况为出发，实事求是，力争在现有状况的基础上达到技术的先进性；在设计上应充分考虑到今后系统运行管理费用的经济性和数据的安全性、可靠性，以及对企业运营改变的适应能力。在采用成熟先进的主流技术和主流产品的基础上，在技术开放和高度集成的基础上，进行高层次的应用开发，使系统易用、易维护、易扩展且高度安全可靠。具体如下几点：总体规划、分步实施：信息化是公司管理水平的集中体现，没有一套科学的管理方法和团队是不可能实现的。所谓“总体规划，分步实施”就是要从公司发展的整体角度出发，综合考虑地质、测量、采矿和信息化管理的总体需求，统一规划，逐层细化落实、统一设计、分步组织实施。审慎规划，小步快走：就是要做到：“想得要大，起步要小，扩张要快”；“想得要大”是根据对技术发展的预期，审慎地确定系统长远的发展目标。这个规划的目标应该是产出明确的、可以测量的，而不是抽象的、概念化的；规划要“大处”和“远处”着眼，要有充分的洞察力和想象力。“起步要小”是要以小的、容易实现的、效果明显的项目起步，确保初战必胜；；或者，将大的项目分解成若干个小的项目组织实施。“扩张要快”是在已经取得经验和效益的基础上，加快系统扩张的步伐，尽快拿下这个系统所应有的全部经济和社会效益。合理设定优先级：即是根据建设目标和实际应用需要、投资规模设定合理的建设目标和建设步骤，做到“以需求为导向，以应用促发展，统一规划，分步实施，协同发展”。规划定位数字矿山整体规划的目的是帮助明确数字矿山的建设目标、建设方针、建设蓝图、建设思路，项目组织、建设的步骤与里程碑，并简要介绍一下数字矿山建设的主要内容，它是统一矿山企业信息化推进的一个指导性文件。数字矿山整体方案设计是在数字矿山整体规划的基础上，针对矿山企业的特点进行系统的分析，进一步明确建设的具体内容，建设投资，建设步骤与建设周期，并对项目建设要求，从业务、技术与实施几个角度提出建议，为项目招标提供全面系统的支撑。规划思路数字矿山的总体思路是将矿山管理分为技术管理、生产管理、企业管理三个层面，将数字矿山工作分为数字化建模、自动化控制、信息化管理三个部分。图1-1数字矿山建设思路数字矿山数据中心用于采集、管理、共享数字矿山的信息资源，实现集中统一协调管理；数字矿山平行系统用三维可视化手段模拟仿真、监测监视监控、对比分析生产的各个环节工况与工作原理，简化矿山技术、生产与管理的复杂问题。主要工作内容如下：矿山生产过程数字化：利用三维可视化工具对矿区、矿床模型、工程、设备与工艺过程进行三维建模与统一管理。生产设备智能化：矿山生产设备必须具备矿山生产自动化的支撑。生产过程自动化：它包含矿山生产、安全、环保过程自动化监视、监测与监控。技术管理信息化：它是指矿山技术各个专业的设计、优化、分析与比较，它为生产管理提供全方位的支撑。生产管理信息化：它是以成本控制为中心的MES生产执行系统，采矿与选矿的精细化管理系统。企业管理信息化：以人、财、物、产、供、销为主体的ERP系统、企业制度、知识库、办公自动化为基础的企业管理平台作为建设目标。矿山平行系统：采用三维虚拟系统与生产实际集中统一管理，简化复杂矿山的管理问题。矿山数据中心：实现数据的集成采集与共享管理。生产过程数字化矿山生产过程数字化、三维可视化是数字矿山建设的第一步，包括地理信息模型，矿床地质模型、矿山工程模型，生产工艺路线、设备工作状态五个方面的数字化三维建模工作。整理制作郎丰利基于三维可视化平台利用五个方面的模型与数据中心实现不同阶段的应用，即通过三维可视化平台实现设计、模拟仿真、监视监控、回放与智能分析决策等管理，它是数字矿山的基础，也是其灵魂所在。郎丰利整理制作建设初期阶段，实现设计模拟与仿真，为自动化、信息化提供智能分析；生产应用阶段，可以实现三维可视化监视与监控；整理制作郎丰利技改阶段，可以进行生产回放与智能分析，提供改进的策略。图1-2数字矿山生产过程数字化、三维可视化安全生产自动化矿山安全生产自动化监测监控系统随着近十多年的发展，目前逐步走向成熟，正在向可视化、集中化、综合化发展，将自动化监测监控与生产调度指挥逐步融合，也跟企业信息化系统衔接起来。郎丰利整理制作生产与安环自动化监测监控根据用途与技术实现以划分综合自动化管控平台、生产自动化监控系统、安环自动化监测系统三个部分，管控平台实现数据采集、监测结果分析、集中调度控制，生产自动化监控系统则根据矿业工艺过程进行自动化监视、监测与监控，安环自动化监测系统对矿山安全、环境的危险源进行监测与监视，实现安全与灾害预警预报机制与控制。图1-3数字矿山安全生产自动化生产设备智能化矿山生产设备智能化，它是自动化控制实现的基础，只有生产设备智能化才能采集生产过程中的数据，实现监测监控与信息化管理，因此，在数字矿山建设中，我们必须了解国际国内矿山生产设备的最新动态，形成设备知识库，才能为数字矿山建设提供基础保障。国际矿山生产设备智能化经过几十年的积累，特别是近几年高速发展，大型化、智能化与自动化程度越来越高，无人采矿和遥控采矿已经成为现实，国内近几年矿山设备也在发生巨大的变化，很多矿山投入应用或在正在进行探索，特别是新建矿山。图1-4数字矿山设备构成与分类因此，数字矿山的建设，必须关注矿山设备的更新，尽快实现设备智能化与自动化控制，并根据工艺要求对设备进行自动化的集成监测与监控，实现数据自动采集与传输。技术管理信息化矿山技术管理信息化包括技术支撑信息化平台与技术管理信息化系统两个部分，它是矿业软件成果管理的核心部分，矿业软件的成果一般都提交给技术管理信息化系统集中管理，实现协同共享。图1-5数字矿山技术支撑信息化生产管理信息化矿山生产管理信息化同样包括平台和系统两个部分，其目标是三维可视化、管控一体化、生产过程精细化，以成本管理为中心实现生产计划、调度、统计管理，安环管理、生产调度指挥、应急指挥管理，生产管理它是以矿山为单位建设的，是矿山信息化的核心。生产管理信息化平台，这几年推进很快，尤其在国家六大系统建设的驱动下，国内很多矿山已经初具规模，相对而言生产信息化系统由于矿山粗放式管理、以及技术支撑平台的原因、计划数据与生产数据采集比较困难，矿山生产管理系统基本是一个数据录入与报表系统，该系统只有在技术支撑平台的三维可视化参数设计推进、与计划自动安排、自动化系统的数据自动采集，才会促进本系统的深入应用，实现生产过程的精细化管理。图1-6数字矿山生产管理信息化企业管理信息化企业信息化平台同样包括平台与管理系统两大部分，就是平时提到的以ERP为中心的企业信息化系统，在构成上各个集团的思路有些出入，但基本目标是一致的，一般是集团统一架构的。企业信息化部分与其它行业的企业基本类似，系统比较成熟，借鉴的经验也比较多，但目前矿业行业的应用相对比较滞后，主要是管理意识与管理水平与资金投入少导致的，如果大力推进管理的标准化、规范化与制度化，按照信息化的要求进行业务流程重组，加大资金投入与管控，应该是可以尽快得到改善，但信息化的实现不是一挥而就的，推动必须有足够的准备。图1-7企业管理信息化规划概要建设目标按照生产、安全高效、资源循环利用、环境生态优化等绿色矿山建设的业务需求和数字矿山示范单位的要求，确立和分析出河钢矿业公司“数字矿山”的建设内容、建设方案，其方案内容包括生产、安全、环境信息数字化与三维可视化、设备智能化、生产过程自动化、办公网络化、企业管理标准化、规范化与信息化，建立以生产、安全、环境、质量标准化为基础的矿山全面风险管控系统。因此，基于河钢矿业企业战略目标，信息化的基本战略基本思路是：在充分考虑公司信息化规划总体框架原则下，根据公司的发展战略，采用现代化管理思想和先进技术手段，不断提高公司信息化程度。创建强有力的支撑平台，有效地支持和促进公司业务发展、组织变革和管理创新，全方位服务于增强公司核心竞争力和实现公司战略目标。在“数字矿山”总体解决方案设计的基础上，河钢矿业信息化建设的总目标：以实现企业发展战略为目标，以信息化建设规划总体蓝图为导向，综合运用现代信息技术及科学的企业管理思想，逐步提高企业信息化程度和企业管理水平，力争在未来三到五年内建立一个集成企业过程控制系统、三维可视化管控系统、生产制造执行系统、ERP系统及企业决策支持系统的现代、科学的综合信息系统平台，真正实现企业“集成一体、管控衔接、三流合一”，从而满足企业的可持续发展，提高企业核心竞争力的要求，帮助企业更快、更好地实现发展战略目标。其具体目标包括：建立统一的信息化集成平台和管理运行机制在先进、实用、成本最优的前提下整合现有硬件、软件和网络系统；按照统一的信息化管理架构建设统一平台；实现安全生产流程和安全管理流程的标准化、信息化；以“数字化、智能化、自动化与信息化融合”为基础，实现“管控一体化”。矿山自动化装备和灾害预防系统，是自动化到信息化发展的基础；按照信息化管理架构配套管理制度和流程设计，整合生产和安全的装备与管理信息，消除“管控狭缝”；实现对生产安全风险的远程监管、集中控制、现场调度的标准管理体系；实现多级多层次风险预控体系。依托信息化完成企业流程标准化管理的固化和推广；进而建立企业全面的安全生产风险预控体系；实现“两型、四化”。两型：安全高效型、本质安全型；四化：基础对象数字化、生产管理精细化、技术装备现代化、人员培训制度化；充分利用企业资源优势，减员增效，实现集约化管理。建设内容及范围本报告将围绕企业“数字矿山”建设整体规划展开，从河钢矿业公司信息化建设现状调查着手，从企业现有信息系统、业务流程、业务涉及数据元素等的分析角度出发，以现有信息系统以及成功应用的效果为基础，对信息一体化整体规划所涉及的内容进行全面地探讨和分析，提出建设性的规划方案，方案包含的建设内容及范围如下：现有矿业公司管理网络扩融、总调度室改造、司家营矿区网络优化方案，建立统一综合通讯网络，加强信息安全保障措施，建立快速、安全、可靠的信息化基础平台；设计安环监测监控系统、露天卡调系统、选厂自动化系统优化升级方案，外委车辆GPS定位系统、汽车燃油消耗监测系统、卡车装载运输计量系统、露天边坡监测系统、地压与爆破震动监测系统、供电无人值守系统、排水无人值守系统、皮带无人值守系统、过磅计量无人值守系统等自动化控制方案。加强数字矿山技术平台方案建设，推广以地、测、采、计划为主的三维数字采矿软件应用。建立设矿山资源动态管理系统方案，与数字采矿软件紧密结合，数据协同共享，实现资源储量三维可视化、网络化动态管理。建立矿山平行系统方案，逐步实现生产调度指挥、事故应急指挥、决策支持的三维可视化、集成统一的指挥管控一体化平台。建立MES生产执行系统和生产管理系统优化方案，对生产作业计划、生产作业调度、设备工况、设备点检维护、计质量、材料能源消耗、生产统计、车间成本进行有效管理，逐步实现矿山生产车间以成本控制为目标的生产过程精细化管理，并实现与ERP企业管理系统的衔接。建立安环管理信息系统方案，对安环的国家、行业、地方、企业制度，安环管理计划、工作、监督与总结实现系统的管理。建立以人、财、物、产、供、销为主导的ERP企业管理系统方案，实现企业生产经营管理信息化。建立以企业一体化管理体系流程审批为基础的OA系统方案，实现审批、信息沟通、会议与企业统一门户；建立矿山企业数据中心方案，加强数据集成共享，规范数据采集与应用接口，解决信息孤岛问题。结合企业管理体系编制数字矿山标准与规范方案。在以“数字化、智能化、自动化与信息化”相互融合的数字矿山建设的高度共识和认同的基础上，提出以上建设内容并适合河钢矿业公司未来发展的信息系统架构和相应的应用系统建设方案，并就信息化建设的推进步骤、实施规划进行探讨，提出建议。数字矿山建设需求分析矿山企业特征分析矿山企业作为国家的基础产业之一，在国家的经济发展中具有重要的地位和作用。总体而言，矿山企业具有以下一些特征：首先，矿山是以自然资源为设计、加工对象的生产企业，赋存于地壳浅层中的矿产资源，不仅其所赋存的岩体环境非常复杂，而且，对矿体本身而言，其空间位置、形态、元素品位分布等均极富变化、复杂万象。其次，随着开采活动、工程施工的进行，不仅由此直接产生的资源量发生了变化，而且对矿山资源情况的掌握程度也会变化，由掌握程度变化而引起的资源及其周围岩体的空间分布将可能经常出现变动。同时，在矿山企业生产经营过程中，由于市场的变化，其资源情况也需要及时地进行变更和修正。第三，一个完整的露天矿山，由凿岩、装药、爆破、除尘、排水、供电、运输、破碎、筛分、高压辊磨、球磨、磁选、浮选、浓缩等多个子系统构成。一个完整的地下矿山系统，由通风、排水、供电、运输、破碎、提升等多个子系统构成。矿山总系统不是这些子系统的简单叠加，其中任何一个子系统性能不好或出现问题，将导致整个系统性能的充分发挥。相反，只要各个子系统配套、协调，矿山系统的整体性能将得到极大的提高和发挥。第四，无论矿山采用哪一种剥离和采矿方法，其主要作业场所随着时间的推移不断发生变化，一般都需要经历凿岩、爆破、铲装、运输等环节，与其他加工企业工艺工程相比，具有离散（即工艺不连续）、分散（即作业场所多）等特征。第五，无论是露天矿山，还是地下矿山，在存在固定的设备和人员的同时，往往更多的是位置不断移动的设备和人员。第六，在矿山生产过程中，不仅在矿山生产系统内部存在大量的多源、异质信息流动，而且在系统与外部环境之间、如电力、设备供应、矿产品需求市场等存在着信息的交换和流动。第七，矿山一般都位于比较偏僻的地方，露天矿山比较而言，作业环境处于暴露状态，生产环境条件受自然天气的影响。矿山企业具有的这些特征，使得其从决策、设计、生产计划、生产调度与过程控制、安全生产等各个方面均非常复杂，必须在整个过程中按照系统工程的观点、科学地进行总体规划、设计和生产，才能发挥整个系统的良好性能。数字矿山建设内容分析既然对于在“数字地球”概念下衍生出来的“数字矿山”的研究是一个庞大的系统工程、也是一个需要巨额资金投入的研究，目前的理论和实践研究着重针对其中几个方面开展，而在理论概念层面国内仍有一些争议，因此，有必要立足现实、明确范围和对象，对建立数字矿山的目的和意义，进行进一步的分析，对其目标和内容进行更清晰的界定。首先，作为国民经济和工农业生产的基本原材料，资源及其合理配置和开发在国家和矿山企业的可持续发展中占有举足轻重的地位。对小至一个矿业公司、大至一个国家，建立一个反映其辖下地域范围内矿产资源信息（如位置、矿床类型、主要元素品位、地质储量）的管理信息系统，对宏观层面地实现地质资源的合理配置、合理开发具有现实性意义，是最具执行性的阶段性建设任务。其次，除了掌握其辖下矿山的上述地质资源情况外，及时全局性的了解和掌握其矿山的人力资源情况、财务情况、生产情况、经营状况等管理信息，对于矿山企业的经营策略、发展战略的制定也具有现实性意义。第三，矿山企业在安全生产作业过程中的三维虚拟仿真及生产过程信息是生产管理层次的基础核心平台，是矿山企业科学地进行战略决策所依赖的最底层、最基础的信息，它们也是最细致、最庞大、最难获取的信息。对于矿山企业其主要任务是如何采用最优的开采工艺、最合理的人力和物力配置、最佳的采矿方案、最有效的生产组织，最可靠的安全保障系统，实现矿山有限的地质资源的安全、高效、充分、合理的开发和利用。以数字化、信息化等技术对矿山企业进行改造的最终目标，应是将矿山企业的生产力三要素以及这些要素的运动变化过程更合理、更高效的组织和管理起来，从而实现资源利用率、生产效率和生产能力、安全性、经济效益和企业竞争力的提高。从这个角度上看，采纳国外的定义或描述（“自动矿山”或“智能矿山”）似乎更能反映“数字矿山”的终极目标，以及需要开展研究和实施的主题和内容。关于“数字矿山”技术和系统的开发与研究大体方向和发展趋势概括起来就是两个过程，两个阶段。两个主过程就是资源储量动态管理和开发研究决策与设计两个，其中资源储量动态管理包含预查、普查、详查、地质勘探、生产勘探、探采对照的储量新增、升级与核销的过程，开发研究决策与设计过程则包括项目建议书、初步可行性研究、预可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计、工程施工与施工设计、生产设计与生产、测量验收；两个阶段就是工程建设阶段与生产阶段，其中建设阶段又分为决策阶段、设计阶段和施工阶段三个阶段。矿山技术工作的内容大致分为资源勘察研究、开拓系统研究、采矿方法研究、供电、提升运输、通风、排水、充填系统研究，以及三维可视化设计与管理、项目工作计划与预算、经济技术评价等研究，这些内容的研究，三维可视化可以提供直观了解的平台，减少决策失误。其数字矿山建设内容分析如图3-1：图3-1数字矿山建设内容分析数字矿山建设的业务需求技术管理矿山的技术管理主要应用地质、测量、采矿各专业应用，其作业业务流程如下描述。地质在矿床的开拓、回采施工过程中，地测中心地质人员在现场进行地质编录，利用钻孔实测信息对矿体模型更新，每月月底完成一次估值，并进行平剖面处理，平剖图核对准确后，地质人员将其提供给采矿技术人员完成采矿设计。另一方面，地测中心地质人员根据更新的矿体模型进行生产探矿设计，将施工图纸提供给施工单位，施工单位依照图纸完成钻探施工，与此同时，地质人员现场进行地质编录，进一步更新矿体模型。待工程完工后，组织相关部门完成验收。图3-2矿山地质作业业务流程对应的业务需求生产过程中，地质人员负责储量管理。定期对各台阶储量和总储量进行统计分析，并出储量报告。测量采矿技术员完成采矿设计，通过审核后下发施工，施工过程中，测量人员根据设计坐标进行测量放线，对控制点校核，与其他技术人员一起控制施工进度及施工质量，同时，收集数据，实测上图，更新工程模型，进一步处理平剖图，供采矿设计人员作为设计依据资料，待工程完工，完成工程测量验收。定期对露天边坡、排土场、尾矿库监测出监测报告。图3-3矿山测量作业业务流程对应的业务需求采矿矿山技术部（科）技制定矿山年度生产经营计划，经矿领导及矿业公司生产技术部审核通过后，技术部（科）技术人员根据矿山的基本资料及实际情况编制矿山年度生产计划，矿山的车间采矿技术人员将年生产计划分解编制月度计划，质检中心进一步编制十日供配矿计划，采矿车间采矿技术人员根据计划完成采矿设计，包括开拓工程设计及爆破回采设计，矿方对采矿设计审核，并下发施工。施工过程中，矿山采矿技术人员对施工进度、质量及各工序衔接进行控制。施工完成，技术部组织相关部门完成验收和工程结算。图3-4矿山采矿作业业务流程对应的业务需求生产管理河北钢铁集团矿业有限公司下属矿山生产自动化系统投入比较大，自动化水平高，应用也比较深入，但投入不是很平衡，必须进一步提升安全管理、生产管理方面的系统建设，加速安全生产管理信息化的进程，建设安全生产管理信息系统必须从矿山的生产业务流程出发，建设满足矿山的业务需求，同时需对独立建设的安环监测监控系统、生产自动化系统进行三维虚拟集中管控、满足矿山安全生产总貌需求。矿山的生产管理业务主要包括公司生产经营计划编制、下发，采矿、选矿、机修等分厂生产作业，矿山、车间两级生产调度管理，设备档案的登记、设备运行维护、设备检修计划管理、固定资产登记工作，原矿、精矿、尾矿、粒度的理化分析全过程质量管理，采矿量、出矿量、精矿、尾矿运输计量及铁精矿库存管理，安全环保管理工作。生产计划生产经营计划：由矿山技术部（科）上一年末制定下一年生产经营计划、季计划初稿（主要产品产量及经营指标计划、主要技术经济指标计划、能源消耗计划、主要设备运行计划、主要工矿设备检修计划、工程项目计划、资金及利润计划等）矿业公司生产技术部审核，双方协调计划指标矿山技术部（科）编制月度生产计划(考虑检修情况及正常生产天数)下达调整后的月计划到生产单位。产品月度销售计划：销售部制定月销售计划，根据销售的品种、金属品位、重量、购货单位和库存情况进行发运管理和签订销售合同由外单位配车到矿空车进厂后先到汽车衡过磅计量(过皮)由库房人员监督空车装料重车经汽车衡过磅计量打印过磅单，发运出库销售统计人员人工统计生成发运台帐。采剥计划：技术部（科）编制生产经营计划(年、季、月)科室主任审核矿领导审核矿业公司生产经营部与矿山技术科协调下达月生产经营计划技术科技术人员对计划进行分解，编制月度采剥计划及供配矿计划科室主任审核矿领导审核经审核后下发质检中心或采矿车间编制每天供配矿计划采矿车间按计划执行车间调度室每天将生产情况报矿山调度室矿山调度室将产量数据上报矿业公司生产经营部。图3-5生产计划业务流程对应的业务需求生产作业各生产车间依据技术部下达的月生产任务、月生产计划进行作业排程，然后由各车间安排班组进行生产作业，作业班组向单位调度室上报每班生产情况、设备运行情况，然后由车间调度员向生产部调度中心上报每班作业情况。采矿车间班组主要记录钻机、电铲运转时间、停机时间、作业率、停机因素；运输车间记录卡车运转时间、停机时间、作业率、停机因素，上报每班的运矿次数、出矿量；破碎车间班组主要记录粗碎机、中碎机、高压辊磨机的运转时间、停机时间、作业率、停机因素；破碎车间班组主要记录球磨机、磁选机、重选机、浮选机、浓密机运转时间、停机时间、作业率、停机因素，上报每小时精矿的产量、原矿、精矿、尾矿的品位、水份及选矿比。生产作业管理主要是对矿山各车间的现场生产作业过程进行监控和管理，班组作业时需考虑车间综合经济指标，将作业的执行情况与人员、能源消耗、材料备件消耗等成本信息关联起来，可以制定采、选等工序的物料定额消耗标准，各工序生产过程中的工艺参数及生产实绩等进行实时在线监控，确保在第一时间获取生产预警信息。图3-6生产作业业务流程对应的业务需求生产调度生产调度主要涉及矿山生产调度指挥中心调度，采矿、运矿、选矿生产调度，全面整合了日常生产数据、安全监测监控系统实时数据、生产自动化设备生产实绩数据、工业视频数据、人员考勤记录等多种信息。调度员进行日生产计划量及日生产完成量的统计，事故登记及问题处理记录，形成生产调度日志，同时对出现的安全事故进行应急响应，可以通过生产总貌图对各车间生产情况进行监控及预警。日常生产数据包括开拓工程量、炮孔、出矿量、汽车运量、回收矿石量、入选矿石量、精矿粉产量、取样化验数据、金属品位、金属回收率、精矿粉发运量等数据，各设备的运转时间、停机时间、作业率、停机因素。图3-7生产调度业务流程对应的业务需求设备管理矿山的设备管理包括设备档案、设备运行工况、设备点检维护管理，主要指对已安装调试、验收、运行的主要设备进行设备档案建立，设备运行的点检、停机及故障记录，设备润滑、保养、维护管理工作，各生产车间对设备需建立设备台帐，形成公司的固定资产，同时制定了设备大中检修计划、设备维修资金需求计划。加强对设备故障进行分析，可以对设备故障记录通过各种分析工具进行图形化分析，如设备故障发生的位置、持续时间、故障类别、原因及其他生产辅助信息如班次、人员、设备类型等。（1）设备运行维护流程：由各生产车间班组进行设备点检记录、设备润滑记录、设备保养记录、设备运行情况统计，生产车间的调度每月汇总设备运行情况报机动部设备组。（2）各生产车间的设备大中检修流程：生产车间设备组每月报设备检修计划生产车间审开会确认检修计划内容、检修时间机动部下达检修计划到各单位，生产单位安排检修对材料、备件、人员进行调配。图3-8设备管理业务流程对应的业务需求安全环保安全环保主要针对矿山安全与环境保护管理工作，安全环保方面包括安全法规、法令和规章制度、安全规程、标准体系等档案资料管理，危险源评价，作业现场隐患检查及问题整改处理，工伤事故处理，安全教育培训管理，重大生产事故应急救援，排土场安全、尾矿库安全、露天粉尘点除尘、生活污水处理等。以下主要对日常安全管理中的隐患检查整改、工伤事故及三级安全教育培训、尾矿库安全事故专项应急救援进行描述。（1）隐患检查整改流程：由安全员到各作业现场检查，发现作业现场存在隐患，需进行隐患检查登记表登记，然后下发隐患整改通知书给隐患单位，提出整改要求及时限，隐患单位提出整改意见及方案并进行隐患整改，安全部安全员对隐患项目整改情况进行复查及评审。（2）工伤事故及三级安全教育培训流程：安全员得到工伤事故通知时到现场进行调查，当出现人员伤病时上报医务室由医务室人员进行治疗，安全员对相关人员询问事故经过并进行事故调查和登记，确定事故原因，后期根据情况对相关人员进行三级或二级安全培训教育学习，并建立职工安全教育培训档案和进行安全规程及制度考核。（3）应急救援流程：以尾矿库安全事故专项应急救援预案为例，应急救援方面主要包括危险源预防及预警、应急预案启动、应急响应及现场处置、事故调查及灾后评估。危险源采LEC法来评价，包括各单位的危险源作业活动、危险源辨识、可能导致的事故、危险评价、风险程度等内容。图3-9安全环保业务流程对应的业务需求质量管理矿山质量管理主要实现对露采矿石、回收矿石的样品采集、取样和制样工作，对原矿、精矿、尾矿、粒度进行理化分析工作并上报数据，及时为指导生产提供依据。其业务流程由质检中心取样化验员每隔两小时到现场进行取样，记录取样时间，制样（烘干、混匀、研磨、标样），手工化验（化验元素有Fe203、Fe304、Si含量、粒度、水份等），等结果出来后电话报选矿厂、生产部，基本当班出结果，生产部对化验结果进行算术平均计算当日的品位。原矿样：在选厂球磨机出来后取样；精矿样：在精矿皮带取样；尾矿样：在泵站取样。图3-10质量理化分析业务流程对应的业务需求计量管理矿山的计量数据主要包括露天采场卡车运输矿石计量、破碎矿石计量、精矿日产量计量，精矿销售由汽车衡地磅计量等。需要对计量仪表装置进行数据自动采集，并形成统计报表，同时取消手工抄表的情况。对于精矿日产量的计量数据同时需进行精矿库存管理，增加铁精粉库存量，精矿销售发运计量则需冲减库存。销售部汇同生产部、选厂每月对铁精粉库存进行盘点，盘点的依据根据每日精矿的完成统计量—销售发运汇总量。图3-11计量及库存统计业务流程对应的业务需求企业管理物资采购企业的物资采购主要针对常用物资、备件材料采购，比如管道、灯具、电线、电缆、炸药、钢材等。目前物资设三大类，十几小类，如备件、材料、办公用品等库房，物资采购、入库、领用等相关工作已在物资管理信息系统中进行。常用物资、备件材料采购业务流程：车间班组报月度需求计划车间主管领导签字审核提交计划到供应部核实审批供应部下达采购计划（下达到采购员、财务、库房）采购员了解信息并询比价报领导审批签订采购合同（大宗物料招投标）采购物资进厂，部分物资需计量库管员验收入库，出据验收单根据物资类型入不同仓库。车间物资领用流程：车间班组填写申领单车间主管签字审核报供应部审批库管员开具出库单。图3-12物资采购及领用业务流程对应的业务需求产品销售企业的产品销售主要汲及铁精粉的销售，主要包括产品销售计划的编制、销售合同的签订，产品发运出库、汽运销售流程管理。（1）销售计划及销售合同管理：由销售部制定月销售计划，根据销售的品种、金属品位、重量、购货单位和库存情况进行发运管理和签订销售合同，销售合同年初跟客户签订，基本一年一签，如遇价格变动签订补充协议。目前销售客户、销售渠道、目标市场基本固定，主要销售给河北钢铁集团（唐钢、承钢、邯钢等）。销售订单由矿业公司在SAPERP系统中进行录入、审核、传递，司家营矿主要是录入过磅单发运量。（2）汽运销售流程：销售部年初跟客户签订销售合同由外单位配车到矿空车进厂后先到汽车衡过磅计量(过皮)由库房人员监督空车装料重车经汽车衡过磅计量打印过磅单，发运出库销售统计人员人工统计生成发运台帐。图3-13产品销售业务流程对应的业务需求人力资源企业人力资源主要实现招聘及劳动合同管理、职工人事档案管理、职工考勤管理、各单位绩效考核管理、薪酬管理等业务需求。财务管理企业财务管理主要实现应付、应收、总帐、成本管理等业务需求，财务发票需供销系统接口。数字矿山建设的功能需求围绕河北钢铁集团矿业有限公司“数字矿山”建设目标，通过企业的机构和职能岗位设置及前期需求调查对其业务需求进行分析和归纳，总结出河北钢铁集团矿业有限公司各单位业务需求所对应的信息化系统建设需求、功能需求、性能需求，企业的核心需求是构建一个信息化基础平台、技术管理平台、生产管控平台，通过此业务平台，完成企业部门内部各项业务管理职能。信息化基础平台主要是对前期投入的企业网络、服务器、通讯联络、监测监控进行升级改造；技术管理平台主要由地测采三维数字采矿软件、矿产资源管理系统构成；生产管控平台包括矿山平行系统、应急救援指挥系统、生产执行系统等，负责与企业的OA系统、ERP系统进行集成，并为之提供相关数据，且与企业信息化基础设施及安环监测监控系统、生产自动化控制系统实现无缝衔接。信息化基础平台矿山信息化基础平台将以公司的信息化基础设施为基础，形成矿山自身业务特色的信息化管理平台，包括网络、服务器、机房工程、调度指挥中心、计算机软硬件系统和管理体系。其信息化基础平台优化主要包括：VPN带宽扩融或建立矿山专线连接；机房工程建设；服务器及数据存储建设；总调度室信息集中监控；司家营矿区网络互联互通。自动化系统平台1）安环监测监控系统升级视频监视系统需要进行补充完善，在重要硐室及有危险源的地方需增加摄像头监控，防止其事故发生，满足政府监管部门建设要求。2）卡调系统优化升级根据配矿比例、电铲顺序、卸矿顺序、每小时卸车数量、车距、装车时间实现车辆局部自动调度。3）采场管理及外委车辆GPS定位系统采用门禁系统对出入采场的车辆进行管理，对外委车辆岩土排放如外排土、运往曹妃甸、上车站进行有效监管。4）燃油消耗监测系统监控卡车每月的燃油消耗成本。5）皮带无人值守系统通过安装高清摄像头，采用检测装置防皮带跑偏、打滑、撕裂、堵漏，实现皮带自动纠偏、皮带机断带保护、语音报警等功能。6）卡车装载运输计量系统解决卡车每月运输矿石量、排岩量的统计核算，验证地测中心每月的收方量及对比分析。7）过磅计量无人值守系统司家营铁矿销售过磅计量采用无人值守和建立进门刷卡、自动计量、装车、取样、出厂安保系统。8）边坡监测系统及采场视频监控系统实现漏天采场边坡稳定性检测及采场视频监控。9）选矿自动化控制系统优化破碎自动化控制系统；筛分控制系统；除尘自动化控制系统；高压辊磨自动化控制系统；球磨自动化控制系统；磁选自动化控制系统；重选自动化控制系统；浮选自动化控制系统；浓缩自动化控制系统；尾矿输送（隔膜泵）自动化控制系统；皮带运输自动化控制系统。技术管理平台图3-14矿山技术管理业务需求与系统功能转化1）三维数字采矿软件加强地测采技术和管理及三维数字采矿软件的推广与应用，强化三维数字采矿软件推广应用的广度和深度（更多的应用于矿山日常技术实践中），可以实现从矿床三维地质建模、储量计算与动态管理、采矿设计与工程预算、测量验收及数据的快速成图，将三维数字采矿软件同时变为技术与生产指标，以及储量管理系统的自动数据源。主要功能需求如下：历史资料收集整理和数字化，以此为契机，收集整理各个时期的地质勘探资料和采矿工程资料，并实现数字化。规范的制订，各类变量与数据命名规则、各类模型颜色、图例标准各类模型命名规则、在地质、采矿、测量和计划编制中的应用规范等，在全矿、全公司范围内形成一套统一的命名、表示和操作规范。三维矿床精细建模，岩性、岩层、构造、采空区模型、新增勘探数据三维环境下的解译和传统二维解译的比对、资源模型的修改，加强对各类、各级资源储量及资源品质的掌控，加强对成矿构造、成矿规律的认识和理解。探矿工程设计，探矿区域确定、探矿方案设计、模型修改，在模型的基础上优化探矿计划与工程，降低探矿成本，并适时修正矿床模型。矿块的优化布置及其结构参数的优化设计与建模、开拓工程的优化设计与建模、实施采矿方案优化设计，提高资源利用程度，减少工程量，降低采矿成本。生产计划编制：在前述内容的基础上，快速而精细的进行生产计划编制，在确保生产目标的前提下减少工程和设备量，降低生产成本，实现二级矿量平衡与管理。加强数字采矿软件的功能建设及应用，实现供配矿计划工作中的自动优化开采范围，对计划的可靠性作出评价。2）矿产资源管理系统矿产资源管理系统是以矿权、矿产资源管理为中心，管理资源的勘探过程、开采过程、选矿过程的矿石质量、等级、贫化、损失、保有、变化等与矿产资源相关的业务环节，并以三维可视化平台为基础，与三维数字采矿软件对接，提供建模和设计所需的数据，三维数字采矿软件的三维建模和储量计算结果为其提供数据源，同时向国地资源部门提供储量数据。主要功能需求如下：地质资料管理；矿业权管理；资源储量管理；工程项目管理；地质勘探管理；资源经济评价；统计报表管理。生产管理平台矿山生产管理是实施数字矿山的主体，是数字化管控平台的主要数据来源，这些基础性数据由矿山生产管理的数字化管控平台来获取、处理、分析和管理。图3-15矿山生产管理业务需求与系统功能转化1）矿山平行系统矿山平行系统实现对矿山生产环境、生产状况、安全监测、人员和设备状态的实时高仿真显示，探讨在真三维环境中集成矿山开发与运行的相关信息、各类系统信息，在矿山真三维环境背景下，对矿山生产过程进行监控、管理和分析，解决数字矿山建设过程中基础信息不足、信息孤岛和可视化等方面的问题。主要功能需求如下：数据融合和软件平台集成；安环监测监控系统接入；生产自动化系统接入；矿山三维建模、虚拟仿真；安全生产管控总貌。2）应急救援指挥系统应急救援指挥系统的建设目标是实现应急综合信息管理和应急救援指挥全过程数字化，实现上下级应急指挥平台、软件系统、硬件平台互联互通，建成“信息汇总与共享、统一指挥、快速反应”的应急救援指挥中心和应急救援指挥管理系统。主要功能需求如下：预案管理；灾前预警；应急资源、应急启动；灾中处置、信息通信、应急督办；应急结束、灾后评估；信息联动、辅助分析；三维应用。3）安全管理信息系统包括安全工作计划管理、安全绩效考核管理、安全评价管理、安全标准化管理、安全教育管理、安全隐患管理、工伤事故管理、重大危险源管理、应急预案管理、安全法律法规管理、安全标准管理等功能。4）矿山生产执行系统升级生产执行系统(MES)以生产计划为依据、基于生产过程的实时工艺信息和设备运行状态信息，提高生产指标和生产数据的快速而准确的获取和分析能力，通过软、硬件平台的集成和数据的融合与分析等手段，加强对生产过程及生产质量的动态管理，同时在地面和远程即可对整个矿山生产状况进行全面的了解和掌握。主要功能需求如下：生产计划管理；生产作业管理（采剥、运矿、选矿、机修作业管理）；生产调度管理；设备管理；计量质量管理；成本管理；库存管理；统计查询管理；5）矿山生产管理系统升级解决矿山生产执行系统与生产管理系统两套系统独立使用，数据无法实现完全共享，人工录入的数据重复，工作量大的问题。6）能源管理系统主要实现水、电等能源消耗远程抄表及现场数据采集、实时数据监控、报警查询、能耗统计分析、能源计划与预测、能源成本管理等功能。企业管理平台1）ERP系统升级解决财务管理同时应用ERP系统和新中大两套系统，数据重复录入、重复统计，保证财务系统的唯一，减少重复劳动。目前矿山企业未实现设备信息化管理，进一步应加强在ERP系统设备管理模块的建设。2）与ERP集成管理与ERP集成管理主要是从企业ERP的业务关系、一体化的编码体系，生产管理执行系统、三维数字采矿软件等平台如何实现ERP衔接，考虑预留接口便于将来与ERP集成。3）与OA系统集成管理在矿山企业各部门之间、成员之间形成一个无缝办公的网络应用环境，有效利用网络资源，使矿山企业提高工作效率，提升管理能力。逐步解决矿业公司OA系统与矿山办公系统两套系统并存使用。4）科技档案管理系统建立知识产权及科技成果管理一体化信息系统。将专利授权书等文件档案、科技成果进行整理，并存入数据库，对公司内部提供多种方式的灵活的查询检索功能。5)工程项目管理系统优化原系统需加强用户界面建设，提升界面友好性，需要操作方便、简洁，避免做重复作业或是录入无用的信息，此外，原系统需进一步扩充其他应用功能，实现合同的统计以及资金支付等功能，做到对工程项目进行质量、安全、进度、费用、合同、信息等管理和控制。数字矿山建设的性能需求矿山企业与加工制造业企业相比，有自身独有的特征，如生产环境恶劣、生产场所分散、生产过程不连续等等，为实现从地测采基础和成果资料的管理和形成、生产过程的安全高效监控与组织、矿山及企业的科学决策，数字矿山建设在性能方面应满足：（1）硬件系统采用模块化架构，便于在统一的通讯平台上，随意扩展各应用系统，同时减少后期维护管理的难度和工作量；硬件设备坚固可靠、适应恶劣的环境条件；硬件设备具有较好的接口（如插拔式），便于安装和后期的维护与管理。（2）软件系统应尽量在一个平台架构上实现各应用系统的功能，或者至少应实现各专业系统之间的数据互通与共享。目的在于：①打通矿山经营、生产等系统之间的信息流通渠道，增强系统之间的信息共享程度，提高企业经营管理决策效率；②集成矿山的生产调度管理内容和手段，在统一软件平台上，实现对矿山生产过程及其安全状态和指令的上传下达，简便调度操作；③符合企业的多级调度管理模式，提高公司领导对企业经营、生产及安全状况的实时掌握，提高决策效率。（3）数字矿山各系统建设在设计与实施开发过程中具有系统先进性、安全性、易扩展性、易维护性。①先进性：采用先进的IT技术和先进管理理念，保证数字矿山建设三到五年各系统的先进性。②安全性：通过用户使用授权管理和网络安全方面的合理设计，保障数据和系统的使用安全，同时通过加强系统和数据的备份工作，使系统安全性在有限的投资内得到最大的保证。③易扩展性：各接口有良好的信息交换能力，各系统有良好的互联与兼容能力，对用户提供充分的扩展能力；适用信息技术发展的需要，在保证现有业务需求的基础上，系统有较强的应变能力以适应系统业务流程的变化，同时在技术上满足更长期的业务需求发展的要求。=4\*GB3④易维护性：系统部署和软件开发设计的原则要求客户操作界面友好、操作方便简洁，硬件设备具有较好的接口和故障排查检测方式。数字矿山建设基础条件分析在过去的五年中，河北钢铁集团矿业有限公司在企业信息化方面投入了大量的资金，在企业管理网、光纤主干网、调度指挥中心、ERP系统、视频会议系统、视频监控系统、OA办公自动化、人力资源管理系统、财务系统、项目管理系统、尾矿库在线监测系统等方面取得了卓有成效的建设成果。公司各矿山自主与科研院所或研发公司进行合作、组织过如基础网络、视频监控、汽车衡计量、核子秤计量、尾矿库在线监测系统、生产管理系统、生产执行系统、OA自动化系统、设备管理系统、自动化系统等生产过程管控系统的研究和建设，在相关系统建设方面积累了一定的经验。这为进一步推进企业信息化建设、乃至实现“数字矿山”奠定了一定的基础。数字矿山建设有利条件（1）技术条件：公司积极探索与市场接轨的人才引进机制、企业培训机制和内部管理机制，引进了各类专业技术人才，为公司未来的发展奠定了技术基础。（2）研发条件：公司始终狠抓高科技项目的推广与应用，大力实行增收节支战略，具有一支实力雄厚、经验丰富的科研队伍，随着新技术的推广利用和企业的壮大发展，技术和管理年年有创新，为企业依靠科技进步发展壮大起到了推动作用。（3）管理条件：河北钢铁集团矿业有限公司以建立现代企业制度为目标，不断优化公司内部组织机构，规范管理制度，理顺和明晰管理部门职能，提高管理效率和市场反应能力，执行力显著增强，为企业发展战略实施提供了强有力的体制保证。（4）数字矿山建设统一规划加强数字矿山总体设计方案，统一规划技术平台和数据架构，系统在设计与建设中不在各自为政，协同共享，发挥其应有的作用，方案设计突出矿山在技术管理、安全生产管理、企业管理信息化建设水平，最终达到矿山管理高效和决策科学化的目的，增强企业核心竞争力。（5）国家及地方政府的鼓励政策近年来，在数字矿山建设方面得到了国家及地方政府的大力支持。数字矿山是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分，是评价矿山资源生态环境的重要数据基础。规范与引导矿山企业采用先进适用、安全高效、节约资源、保护环境的生产管理、生产技术与装备，提高生产力水平具有重大作用。综上所述，河北钢铁集团矿业有限公司近几年的基础信息化发展，为企业信息化建设提供了坚实的资源保证，同时也对企业管理实施信息化需求更为迫切。数字矿山建设不利条件数字矿山建设是一项巨大的、长期的工程，对企业各方面的要求较高，一个企业的管理水平，生产经营特点，数字矿山建设的时间，人力、物力、财力方面的投入等许多因素都决定着数字矿山建设的成败。河北钢铁集团矿业有限公司数字矿山建设有其优势之处，同时也存在着一些制约数字矿山建设的不利条件。1）企业及生产管理、生产技术信息化相对薄弱（1）地、测、采、生产计划技术工作虽引进了三维矿业软件，但由于企业经营管理模式的问题，彻底摒弃传统的工具和手段，全面的基于三维矿业软件进行精细化设计和计划编制，提高技术工作效率和效果，让工程技术人员从繁重的程序化工作中得以解脱，有更多的时间、更系统深入地思考技术问题，显得任重而道远；（2）矿山在生产过程和生产安全监控等方面的建设方面做了大量工作，信息化基础建设相对完善，但矿山在企业管理、生产管理、技术管理信息化建设相对薄弱，矿山企业内部不能实现统一调度管理和分析决策，不能全面、快捷、准确的获得资源数据、生产过程数据、经营数据等，影响了企业内部的资源合理调配、经营策略和发展战略的快速调整。2）复合型人才的不足数字矿山建设要求企业在人力，财力，物力等方面的投入要求是比较高的，企业人才流动过快，公司缺乏管理人才、技术人才和专业的复合型人才，而现有内部员工对数字矿山的认知程度低也是数字矿山建设过程中普遍存在的问题。因此，河北钢铁集团矿业有限公司在数字矿山建设前必须要充分认清企业的现状，充分考虑到数字矿山建设存在的不利因素和项目实施的风险性，这样数字矿山建设才能更有目的性和准确性。数字矿山信息化建设总结表3-1矿业公司信息化系统建设总结一览表序号平台名称矿业公司已建系统原有系统需求需新增系统1矿山技术管理平台CAD三维采矿软件系统MAPGIS矿产资源管理系统2矿山生产管理平台生产执行系统需实现数据自动采集；扩充功能矿山平行系统安全管理信息系统应急救援指挥系统3企业管理平台ERP系统进行二次开发；与生产管理系统对接设备管理系统新中大的财务软件与ERP整合OA办公自动化系统人力资源管理系统与ERP整合项目管理系统优化及扩充功能纪检监察系统5矿山信息化基础平台局域网改造，VPN带宽扩融或建立矿山专线连接生产调度室视频会议系统视频监控系统视频监控点扩充大屏显示系统表3-2司家营铁矿信息化系统建设总结一览表序号平台名称司家营铁矿已建系统原有系统需求需新增系统1矿山技术管理平台CAD矿产资源管理系统3DMINE矿业软件功能需进一步完善；地测采形成数据共享2矿山生产管理平台生产执行系统需实现数据自动采集；扩充功能矿山平行系统管控一体化安全管理信息系统设备管理系统与生产执行系统整合应急救援指挥系统生产管理系统与生产执行系统整合能源管理系统质量计量管理系统与生产执行系统整合“安全避险”三大系统监控平台3企业管理平台ERP系统进行二次开发；与生产管理系统对接设备管理系统OA办公自动化系统公文管理系统与OA对接即时通讯系统新中大的财务软件与ERP整合4生产自动化系统尾矿库安全在线监测系统边坡在线监测系统过镑计量系统实现过磅无人值守，与生产执行系统整合采场管理及外包车辆GPS定位系统皮带自动化控制系统实现皮带无人值守燃油消耗监测系统卡调系统功能扩充卡车装载运输计量系统井下提升自动化系统调度终端显示排水系统自动化井下变电所供电自动化选厂自动化系统需达到设计要求，形成自动控制尾矿输送系统热电厂自动化控制系统需达到设计要求，形成自动控制地压监测系统5矿山信息化基础平台局域网司家营矿区网络互联互通生产调度室视频会议系统视频监控系统采场视频监控系统大屏显示系统司家营铁矿网站井下光纤环网表3-3研山铁矿信息化系统建设情况一览表序号平台名称司家营研山铁矿已建系统原有系统需求需新增系统1矿山技术管理平台CAD三维采矿软件系统矿产资源管理系统2矿山生产管理平台生产执行系统需实现数据自动采集；扩充功能矿山平行系统生产管理系统与生产执行系统整合应急救援指挥系统安全管理信息系统能源管理系统3企业管理平台ERP系统进行二次开发；与生产管理系统对接设备管理系统OA办公自动化系统公文管理系统与OA对接AM系统4生产自动化系统尾矿库安全在线监测系统提高系统的实用性以及监测数据的可靠性边坡在线监测系统卡调系统优化升级，功能扩充水泵自动控制系统皮带自动化控制系统实现皮带无人值守卡车装载运输计量系统选厂自动化系统需达到设计要求，形成自动控制破碎自动化控制系统需达到设计要求，形成自动控制除尘自动化控制系统需达到设计要求，形成自动控制尾矿输送自动化系统5矿山信息化基础平台局域网司家营矿区网络互联互通生产调度室视频会议系统视频监控系统大屏显示系统数字矿山总体规划建设蓝图根据河钢矿业信息化建设的定位，数字矿山建设蓝图分为经营决策层、企业管理层、生产执行层、自动化过程控制层和设备作业层五个层面，同时对应了信息化基础平台、安全生产自动化控制平台、矿山技术管理平台、矿山生产管理平台、企业管理平台、企业决策支持平台六个平台的建设，矿业公司信息化建设的着重点在经营决策层与企业管理层，矿山信息化建设的着重点在生产执行层、过程控制层与设备作业层，并实现与企业管理层的衔接。各个层面定位如图4-1：图4-1河钢矿业信息化建设蓝图第一个层面设备作业层：以矿山生产装备智能化、生产设备及各类传感器自动化、调度指挥中心、应急救援指挥中心、机房工程、企业管理网、工业光环网作为建设目标。第二个层面过程控制层：以矿山生产工艺过程、生产环境、生产安全的自动化监视、监测与监控作为建设目标。第三个层面生产执行层：包括矿山技术管理平台、矿山生产管理平台建设，是数字矿山建设的核心，包括五个方面：a.在管控指挥上以MPS矿山平行系统为中心，将设计、计划、生产、调度、指挥与管理集成在一个三维可视化平台上，实现安全环境监测、设备巡检维护、生产调度指挥、事故应急指挥、岗位培训演练的集成管理，在设计阶段实现仿真模拟，在生产阶段实现在线展现与集成监控，在技改阶段实现回放与分析。b.在安全生产管理上以MES系统为主导，实现以生产成本管理为中心的工艺流程、生产指标、生产计划、生产调度、生产统计、生产成本、设备工况、材料能源、计质量管理与安环管理；c.在应急救援指挥上应与矿山平行系统、视频监控、通讯联络系统等进行信息系统联动，基于“信息汇总与共享、统一指挥、快速反应”的建设基础上，提供应急指挥所需的信息及应急过程全方位功能覆盖以及多视角的灾中处置决策支持。d.在矿产资源管理以资源开采价值、储量动态保有、矿石在加工过程的贫化与损失管理为主线，实现资源勘查、资源评价、动态资源储量、采矿资源、选矿资源、冶炼资源管理。e.在设计与技术管理上以矿业工具软件作为支撑平台，实现资源建模与评价、采矿计划与工程预算、矿山测量与动态资源储量、采掘（剥）计划管理数字化、选矿工艺模型分析等。第四个层面企业管理层：以人、财、物、产、供、销为主体的ERP系统、企业制度、知识库、办公化自动化为基础的企业管理平台作为建设目标。第五个层面经营决策层面：以企业经营计划管理、绩效考核管理、业务智能分析、决策支持作为建设目标。以上五个层面详细介绍了数字矿山的总体设计与规划，下面将通过数据流、数据存储模式和作业流等方面对规划蓝图中的数字矿山内容进一步说明，同时对综合通讯信息化基础平台、安全生产自动化控制平台、矿山技术管理平台、矿山生产管理平台、企业运营管理平台、企业经营决策支持平台所包含的内容中各个信息系统应用集成管理进行了说明。数据流数字矿山各平台的数据流如图4-2所示，它主要包括地质数据、工程数据、测量验收数据、矿产资源数据、采掘进度计划数据，跟矿山生产数据库、企业ERP数据库等形成企业数据中心。图4-2数字矿山数据流图2+1存储模式数据存储设计从项目的应用单位与应用用户的情况出发，考虑企业、矿山、个人工作环境的对立性，系统设计时考虑企业数据中心、矿山数据中心、工程项目数据库、个人文件系统四个层面，为工程实施时实现灵活部署的要求。由于数字矿山各平台的应用大多是矿山业务与技术支撑数据，在处理与应用中关系十分复杂，通过结合实际的综合分析，根据河钢矿业公司的现有管理构架和矿山通信条件、工作相对独立性考虑，建议采用2+1存储模式，建设企业和矿山两级数据中心，便于将来的扩展应用：1）企业数据中心：主要存储企业级应用系统数据、下属矿山成果数据。2）矿山数据中心：主要存储矿山过程与成果数据。图4-3数字矿山2+1存储模式作业流通过业务逻辑组织、数据流、存储模式，保障业务作业按如图4-4所示的方式完成作业流。图4-4数字矿山作业流多级部署河钢矿业公司数字矿业建设系统规划设计考虑集团公司、矿业公司、矿山、采区多级部署方式，充分体现多级的资源优势，根据多级的不同职能进行管理与建设定位。利用生产调度与通信系统实现多级的联控，利用各级的矿山平行系统、MES系统实现与矿业公司ERP衔接，利用MES系统实现安全生产的各级的职能分工与定位，利用矿山平行系统实现矿山生产管理、安环管理、调度指挥、应急指挥的信息化，提高生产管理水平与指挥调度水平。利用自动化手段不断提高生产过程控制水平。规划集团公司、矿业公司、矿山、采区四级管控，如图4-5所示。图4-5数字矿业系统多级部署河钢矿业数字矿业建设分工具体如下：集团公司：以人力资源管理系统、财务管理系统为核心，统一实行人力资源、财务管理；矿业公司：以ERP、OA为核心，统一管理模式、规范管理流程、进行集中监督与控制、发挥矿业公司优势、提供行业竞争力；矿山：以技术管理和安全生产管控为核心，借助三维数字采矿软件、矿产资源管理系统、矿山平行系统、生产执行系统、应急指挥调度系统等，实现精细化管理，围绕生产、安全、环保、成本四条主线从生产计划、监测监控、生产管理、生产调度指挥入手实现矿山公司的信息化。采区：采区以生产自动化控制系统、安环监测监控系统建设为核心，实现生产过程自动化，围绕生产工艺、生产设备、生产控制、监测监控四条主线实现生产过程、生产环境的自动化生产与监测监控、生产调度指挥的信息化管理。应用集成管理信息基础平台集成信息基础平台集成主要包括网络综合通讯平台、机房工程、调度指挥中心、应急救援指挥部、安全避险“六大系统”硬件设施，在此基础上逐步建立自动化及信息管理系统，为数字矿山建设奠定基础。1、网络综合通讯平台建立企业管理网、主干光环网等矿山局域网，实现与视频网、Internet网三网之间互联及安全管理。2、机房工程为信息化设备提供一个安全、可靠的工作环境，同时包括服务器存储、核心交换机、路由器、安全设备等硬件配置。3、调度指挥中心包括大屏幕显示系统、视频监控系统、多媒体调度系统、IP网络广播系统、视频互动系统、坐席及主机等设施；当出现重在事故时可以在调度指挥中心快速成立应急救援指挥部。在矿山调度室采用液晶拼接屏等设备建立大屏幕显示系统，实现生产自动化系统、视频监测监控、安全环境监测监控，生产调度管理集中管控。在矿山、采区的关键地段安装视频监控设备，通过视频服务器、视频矩阵、解码器将视频信息采集实现统一管理，对采区、矿山、企业多级调度管理的基础上，为各级领导提供实时的监控功能。建立多媒体调度系统，可实现对普通电话、IP电话和手机的统一通讯，包含呼叫对讲、强接强拆等功能。建立井下IP网络广播系统，通过井下主干光环网，在主运输巷道以及人行斜坡道上安装播放控制器并相连，在调度中心实现同步传声，紧急呼叫功能。在井下硐室安装液晶显示屏，建立视频互动系统，通过调度中心多媒体信息发布系统控制显示内容，播放指定节目或发布重要信息与通知。4、安全避险“六大系统”建立矿山人员定位系统、监测监控系统、通信联络系统、压风自救系统、供水施救系统和紧急避险系统。5、自动化及信息管理系统建立以数据中心为基础，三维可视化管控、集中统一多级联动的生产调度与企业管理综合信息化管理系统，实现数字化、自动化、信息化三者的融合，从而为数字矿山建设搭建一项复杂的生态系统工程。图4-6信息基础平台建设构架图信息系统应用集成数字矿山建设以企业数据中心为基础，建立企业信息化基础平台、矿山自动化控制平台、矿山技术平台、矿山生产管理平台、企业管理平台、企业决策支持平台，并对各平台建设进行应用集成、整合，最终实现整个数字矿山“数字化、自动化、信息化相融合”。矿山须先搭建综合通讯平台等硬件设施，并在此基础上进行信息系统的广泛应用，通过平台软件模块化组合集成技术和以太网传输技术，采用各种通信接口实现生产自动化系统有机综合集成，同时集安环监测监控系统中的人员定位、传感器数据、视频、语音、控制数据于一体，可在调度指挥中心进行远距离集中监视和操作。由三维数字采矿软件建立矿床与矿山工程模型，进行储量计算、采矿设计与生产进度计划编制；矿产资源管理系统根据地质模型及储量品位信息的变化实现资源储量动态监管及报表统计分析；矿山平行系统采用三维GIS、虚拟现实等技术手段实现对矿山生产环境、生产状况、安全监测、人员和设备状态的实时高仿真显示，并实现三维可视化集中管控与调度指挥；生产执行系统涉及到矿山生产管理的安全、生产、质量、设备、经营各个方面，以生产计划为依据、实现生产过程信息化管理；应急救援指挥系统在应对生产安全事故和突发环境事件时保持灾前系统预警、灾中快速响应与处置，并进行相关信息系统联动，灾后需评估与总结，防止问题与事故再次发生；在企业管理方面主要实施ERP系统、OA系统、企业门户网站，在ERP系统的人、财、物、产、供、销的管理体系中，从企业的业务关系、一体化的编码体系，生产管理执行系统、三维数字采矿软件等平台实现与ERP系统衔接，OA系统、门户网站则实现矿山企业指标数据、报表、图表等信息的统一发布平台。图4-7系统应用集成管理关系图信息系统平台EI通过信息系统门户管理平台，为矿山企业提供数据信息发布的统一平台，是数据中心的统一访问管理平台。它提供应用集成功能，通过多种方式整合数据综合应用系统开发出的应用功能，并实现SSO单点登录；提供信息发布管理功能，内容管理功能及个性化平台，提供数据集成功能。1、系统整合与单点登录信息系统门户管理平台将矿山多个系统进行整合，支持不同域内多个应用系统间的单点登录。统一用户管理：实现用户信息的集中管理，并提供标准数据接口。统一认证：提供集中统一的身份认证，支持PKI、用户名/密码、B/S和C/S等多种身份认证方式。2、内容管理及个性化平台信息系统门户管理平台按照部门岗位、角色划分来展现各系统内容，不同部门岗位、角色在不同的模块中看到所关注的信息。用户可以根据自己的需要定制数据中心门户界面，仅显示对自己有用的相关信息并自行选择页面样式。个性化内容和应用：基于角色和组织定义的用户可以获得与其相关的内容和服务。个性化页面样式：对内容的组织和显示样式进行定义。图4-8信息系统平台EI图数字矿山规划内容数字矿山建设是一项复杂的系统工程，它按照数字化、自动化、信息化、智能化的建设要求对矿山技术管理、生产管理、企业管理、人、设备、材料、生产系统进行了重新组合与定义，主要包括矿山信息化基础平台、自动化系统、技术管理平台、生产管理平台、企业管理平台、标准规范、人才培养等建设内容。信息化基础平台以现有网络平台为基础，对企业信息化网络、工业自动化网络、视频网络、无线网络、公司总调室、生产调度室、应急救援指挥中心、机房工程进行系统的规划和优化设计。矿业公司总调度室升级：建立视频会议、生产调度、应急救援指挥一体化管理中心。矿业公司机房工程建设：规划企业网络安全管理，网络设备通讯，企业服务器存储、布局等，用于集团企业数据中心建设。矿业公司网络优化设计：应用于矿山视频会议召开，监控视频、信息系统实时业务数据上传对网络带宽的要求；司家营矿区网络互联互通，信息能够共享。矿山物联网云计算中心：矿山物联网是指把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理，云计算是指利用互联网、物联网的分布性等特点来进行计算和存储。矿业公司总调度室升级总调度室建设现有情况目前矿业公司总调度室建设包括视频会议系统、矿山视频监控部分接入、多媒体调度系统、中控系统等内容。视频会议系统为河北钢铁集团统一建设的，集团、矿业公司、下属矿山通过此系统可进行远程会议、技措交流等；视频监控系统主要接入了司家营铁矿、石人沟铁矿、柏泉铁矿、庙沟铁矿及黑山铁矿等矿山的部分视频数据，视频画面投射到调度室的19块大屏幕墙壁上，每个矿山大概只有四路视频数据传至调度室。总调度室建设目标矿业公司总调度室应建成一个面向矿山突发事故应急响应、会议及工作交流、生产调度指挥为中心的统一平台，实现针对矿业集团、矿山、车间（采区）安全生产工作的三级联网监管。该系统建设以视频图像、语音、环境信息、生产数据采集为基础，提供灵活、可快速组建应急系统网络，为领导提供实时准确的现场生产环境、事故现场情况、日常生产报表，实现远程监控和远程指挥、生产调度，真正提高快速反应、统一调度、协同作战能力，建成“信息汇总与共享、统一指挥、快速反应”的生产及应急调度指挥中心。总调度室升级改造针对总调度室建设的现有情况及调度室建设需要达到的目标，提出如下升级改造措施：建设一套覆盖全矿业集团的、集现场监控、生产调度和应急指挥为一体的调度指挥系统。平时可以通过大屏幕电视墙、电脑桌面、手机可以调取各权属公司的视频监控画面、安全避险六大系统、尾矿库在线监测系统、生产过程控制系统以及生产管理系统等运行状况，及时进行监督和指导。建设危险源预警、应急预案管理、应急培训演练、应急救援及处置、应急资源调配等应急指挥系统。矿山系统接入到矿业公司网络带宽不低于14M，采用SDH/DDN、VPN、3G网三种通讯方式相结合。下属矿山视频监控信号接入到矿业公司路数不能低于10路的高清、标清视频。建设监控视频及实时业务数据云集中存储和转发系统。矿山企业的日生产报表数据通过调度系统传递到总调度室。矿业公司机房工程建设目前河钢矿业公司办公楼的中心机房建设相对薄弱，未达到机房工程建设的标准，同时机房工程的建设是数字矿山建设重要组成部分，因此需要对现有的中心机房进行升级改造。建设基本内容机房工程主要包括了建筑工程、电气工程、照明工程、空调新风系统和综合布线系统、网络安全及通讯系统六个部分：建筑工程：防静电地板的铺设、防火、水、鼠及烟雾探测装置；电气工程：包括供配电、UPS供电、防雷接地系统等；照明工程：含应急照明灯；空调新风系统:温度、湿度控制；综合布线系统；网络安全及通讯系统。机房布局设计中心机房共布放6个机柜，服务器机柜3个（各系统架设的数据库、应用服务器、存储设备），网络机柜3个（安装核心交换机、汇聚交换机、边界设备等）。机房包含机柜区、空调区、配电区三个区域，功能如下：机柜区：包括3个服务器机柜和3个网络机柜。空调区：安装机房专用精密空调或中央空调、普通空通。配电区：摆放UPS及电池柜，1台配电柜，1套气体灭火装置。网络安全通讯通过采取防火墙技术、防病毒技术、建立网络安全域和DMZ区、网管技术、上网行为管理等来确保网络系统长期稳定安全运行。企业网与Internet外网之间推荐采用防火墙、防入侵设备，防病毒等硬件设备。使用专业的网络监控软件来对所有连网设备进行监控管理，监控网络的负载均衡，避免网络数据交叉和出现数据风暴的风险。进行上网行为管理和网络控制设计：划分不同的VLAN区域来设计不同的网络控制策略，解决内网安全，行为管控，信息审计等问题，以达到整个网络协同办公、高效、稳定、安全运行的最终效果。建立网络安全域和DMZ区：DMZ是为了解决安装防火墙后外部网络不能访问内部网络服务器的问题，而设立的一个非安全系统与安全系统之间的缓冲区域。矿业公司网络优化设计企业网络现有情况矿业公司总部与下属矿山建立的VPN出口带宽为联通100M带宽，随着公司信息化的集成及矿山监控视频的传输，需要对VPN带宽进行扩融或建立矿山专线连接。司家营铁矿与研山铁矿网络未实现互联互通，热电厂的能源数据、物资采购数据无法形成共享，导致将来信息系统建设无法统一与集成。网络组网方式设计河钢矿业公司与矿山企业网络进行互联互通采用的方式设有DDN/SDH专线、IPSec/SSL/MPLSVPN、互联网、3G移动网，通过多种方式为信息资源共享提供网络支撑平。以下图5-1-1为矿业公司和矿山互联的网络拓扑结构图：图5-1-1网络拓扑图SDH/DDN线路应该说是一种专线，安全性高，但价格昂贵，大多用在安全性要求较高的单位；MPLSVPN则可以在公网上实施从而达到专线的效果，成本也就相对要低得多，推荐后续矿业公司与矿山采用MPLSVPN通讯方式。矿山网络带宽要求矿业公司与矿山企业通讯主要包括视频会议、监控视频、人员定位、监测监控和安全生产管理等方面数据，这些数据应用提出了对企业网络宽的要求。各矿山企业接入到矿业公司网络带宽不低于14M，可以采用2M数字专线和MPLSVPN通讯架设，其中：2M数字专线：用于720p、1080p高清视频会议数据传输。10MVPN：用于监控视频数据的传输，每个矿山大约可传输10路高清、标清监控视频。2MVPN：用于人员定位、监测监控实时数据和安全生产管理业务数据传输。3G网：当VPN或专线出现问题时应急备用，主要传输业务数据。司家营矿区网络优化司家营矿区网络优化主要是在司家营