嵩县山金矿业有限公司 河南洛阳 471400
摘要：随着科学技术的发展，借助数字化对传统矿山进行改造，可以改变矿山的生产方式，进而在一定程度上使矿山产生更大的社会效益、经济效益，推动大型产业的发展，为社会提供更多的就业机会等；提高矿山的规划管理效率、丰富表现手法，从生产、管理等方面提高矿山的时效性、有效性，确保矿山发展的可持续行。
关键词：数字化；矿山建设；实践应用
引言
我国发展中长期以煤炭作为主要能源，随着经济结构的调整，煤炭资源开采有了更高的要求。数字化矿山是建立在计算机、信息技术、自动化技术基础上，对真实矿山以及施工数字化再现。数字化矿山将矿山空间和其他数据实现数字化存储，并将其应用到生产、管理中，当前已经取得一定进展。
1数字化矿山结构体系
利用数字化对矿山进行改造，可以有效提高数字化矿山的时效性。从某种意义上说，数字化矿山就是一个庞大的信息系统，这是因为这一系统涉及数据处理、矿山三维可视化、决策设计等。从结构模块承担的任务不同，可以将数字矿山系统分成决策层、应用层和数据层三大层次以及务管理和处理体系、安全体系、数据处理体系、高速网络支撑体系、运营管理支撑体系、数据采集体系、模型库体系七小体系。从系统功能的角度来说，整个系统可以六大系统，分别为矿区地理信息系统、选矿数字监控系统、管理系统、数据获取与管理系统、数字开采系统、决策支持系统。在这六大系统中，数字开采系统是关键，这是提升整体系统效率、创造效益的关键。
2数字化矿山建设与实践应用要点
2.1三维激光扫描技术在数字化矿山中的应用分析
（1）三维激光扫描技术在数据测量过程中的应用
利用三维激光扫描技术，进行矿山数据的测量，能够帮助我们更加快速、准确地计算出矿山的开采量，从而能够帮助我们为后期矿山开采制定出正确的开采策略。一方面，三维激光扫描技术可以减少矿山测量过程中的误差，利用三维激光扫描技术，可以帮助我们在矿山复杂的井下环境下，进行数据扫描工作。另一方面，经过后续的信息处理系统，可以帮助我们得到更加精准的数据报表以及三维模型图。
（2）三维激光扫描技术在数据转化中的应用
在矿山测量过程中，我们要将所得数据转化成相应的三维图，这样才能帮助我们更加直观的对矿山中矿产资源的蕴藏量进行具体估算。利用三维激光扫描技术，能够很好地帮助我们在矿山测量过程中，得到矿体的实体模型以及采矿巷道的三维模型。这样一来能为采矿方式的设计提出更有力的决策支持，能帮助我们更好地实现矿山测量工作的标准化和信息化。
（3）利用三维空间扫描技术，实现矿山开采的可视化管理
在利用传统的矿山测量技术进行矿山测量的过程中，很难将这些测量资料收集起来并建立出相应的数据资料库。通过传统的二维数据，不仅很难帮助我们建立矿体的实体模型，也很难模拟矿山井下巷道的三维场景。
利用三维激光扫描技术，可以帮助我们更好地实现对矿山井矿巷道的三维化可视化管理。我们可以通过扫描井矿巷道内的数据信息，根据所采集到的具体数据，将其绘制成三维图形。这样才能帮助我们更加直观立体的了解到矿山开采工作的进度，从而能够帮助我们对矿山开采进行可视化的管理。这样一来能为数字化矿山的建立提供更加强有力的技术支持。
2.2数据传输网络平台
无线自主网络技术不需要固定设备，可以利用节点实现数据自动传输，这个技术的应用突破了地理空间上的缺陷，工作人员能够快速得到矿山信息，成本低，安全性高。
数据传输网络平台在运行中，所有传感器节点初始化，在工作面布置完成后，传感器采集周边信息，并将数据自动封装。各节点将封装好的数据包传输，信息汇总，然后数据包分组、重新组合，上传到服务区。在实际应用中，传感器节点的部署、能源、通信信道都需要重点考虑。传感器部署问题至关重要，当前国内在产品部署节点方面，已经有了较为成熟的理论，如区域网格划分、分支部署等。考虑到煤矿井下施工，没有分布规律，在布置中，根据测量信息与功能的不同，将节点划分为不同簇，每个簇之间相互不干扰。其中一个节点出现故障，其他节点可以承担数据收集任务。在节点能量消耗方面，可以采用基于多点中继的能量有效广播算法，优先选择效率高的结点。
2.3地质中的应用
数字化矿山能够根据数据来模拟矿山地质模型，实体模型包括断层、岩体和矿体情况。针对已经完成地质建模的矿山，在勘探完成后，能够利用新的勘探信息，对数据库进行修改补充。数字化矿山可以分析统计地质信息，样品统计分析中，可以采用分布直方图的方式来展现原始样品和组合后的样品情况，并能够展现分布特征图。数字化矿山在地质方面的应用中，引入了实验变异函数计算，通过计算能够拟合变异函数，确定矿井资源走向、厚度、倾向等，然后进行交叉验证，反映出更加真实的矿床信息。
2.4生产智能调度平台
生产智能调度平台全面的展示矿区车铲的关键信息、车铲匹配和各区域车流信息，可以直观、快速了解每一台挖掘机的配车情况、挖掘机当前的装车效率和平均装车时间、卡车当前的状态、位置及预计到达时间，当前挖机作业状态下对卡车的需求数量等关键信息。使调度中心快速掌握每一台挖掘机的运行情况，第一时间发现卡车延误、挖机欠车、压车、挖机效率低等各种不利因素并及时进行分析解决。生产智能调度平台从全局角度展现车铲关系和车铲作业活动，二维监控可视化平台从虚拟现实角度展示卡车位置及运行状态，两者结合使用，调度中心对现场情况进行准确了解和分析，掌握全局并及时识别欠压车、挖掘机效益异常，及时下发调度指令、分析低效原因，提高挖掘机和卡车生产效率。智能调度是生产智能调度平台的核心功能，通过智能调度实现对现场设备的实时动态规划和实时动态调度，有效降低设备空置率，提高矿山主要设备的综合效率。智能调度综合考虑挖掘机作业效率、卡车循环时间、路径饱和率、品位控制、车铲约束等因素，应用Dijkstra、Floyd、矩阵算法、动态规划等算法，计算出最佳车铲关系和卡车路径。
2.5综合数据中心
综合数据中心是属于采矿大数据应用的范畴，生产和设备绩效数据当班可用，可实时了解当班生产计划执行情况、挖掘机作业效率等关键信息。对历史设备运行情况、生产过程、产量、效率等数据进行采集、加工、分析，并存储在该平台中。通过综合数据中心，全面整合人力资源、生产、技术、物资采购等矿山各方面综合数据，通过报表系统对数据进行二次加工和深度挖掘，并通过各项报表直观的展现出来，分析项目生产经营经济效率，为各级领导提供决策依据。
2.6设备报警维修管理平台
在大型露天矿山中，设备的维修管理是重点工作，直接影响着矿山产值，通过设备报警维修管理平台，实现对矿山大型设备从故障报警、维修、库房取件等一系列维修过程的跟踪和监督，实现了准确统计设备状态，以及设备完好率、利用率、实动率等相关大数据的目的，修理厂可根据大数据对不同故障维修过程、维修耗时以及故障原因进行详细分析，提高维修效率。
结束语
综上所述，文章研究重点分析了数字化矿山建设的关键技术与应用。当前数字化矿山建设已经取得一定进展，但是仍然处于起步阶段，未来发展中，应继续深入分析大数据私有云、设备诊断技术、仿真模拟系统等，促进数字化矿山逐渐向智能矿山发展，实现安全、高效、可持续发展目标。
参考文献
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