及来自非法掠夺式开采和国内市场的非正当竞争,也是一个不可忽视的重要方面。国家“十五信息化发展规划”中明确指出要利用信息技术改造和提升传统产业,中国矿山作为一类典型的传统采矿业,已经或正在面临信息技术的挑战和洗礼。
近年,中国矿山行业的信息化建设虽然有了较大发展,但总体状况仍然很不乐观。中国矿山在矿山勘察、规划、设计、生产、管理、全过程监控等信息化“软”领域,与发达采矿国家的差距越来越大。中国矿山既没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发和综合利用,更没有形成系统性能稳定、信息资源充足的矿山信息基础设施(Mine Infrastructure)。分析认为:我国矿山企业信息化建设的“无路无车”、“有路无车”或“车货不一”情况[7]的出现,是因为中国矿山的决策者、管理者和工程技术人员,在矿山信息化建设方面存在因循守旧、短期效益、重硬轻软和事不关己4种情结[8]。这4种不良情结影响甚至限制了矿山信息化建设的健康发展。
3 数字矿山的基本特征
基于DM的定义[7,9],分析认为,DM应具有以下六大特征:以高速企业网为“路网”、以采矿CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)、仿真(CS)、科学计算(SC)与可视化(VS)为“车辆”、以矿业数据和矿业应用模型为“货物”、以真三维地学模拟(3DGM)和数据挖掘为“包装”、以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障” 和以矿山GIS(MGIS)为“调度”。DM的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率,以至无人采矿和遥控采矿。
1) 以高速企业网为“路网”
DM的建设与矿山业务运行是以高速企业网为基础,逐渐建立宽带、高速和双向的通讯网络,确保海量矿山数据在企业内部、省内与省际矿业网络[1]快速传递。同时,还必须与NII(National Information Infrastructure)与DC建设相协调,以利于矿山产品、经营等社会化信息在Internet上的快速传递,便于矿山信息的公众共享和产品市场的实时运作。因此,高速企业网技术是关键之一。
2)以MCAD、VM、MS、SC、AI与SV为“车辆”
为满足不断扩展的矿山需求,必须开发适合不同用户层次、具有不同功能的矿山应用系统和软件模块,即需要制造多品种、多型号的“车辆”:如采矿CAD、采矿仿真技术、各类科学计算工具(如有限元、离散元、边界元和有限差分模型等)和3D可视化工具等。随计算机性能的不断提高和并行计算技术的采用,矿山业主和技术人员不仅可以对采矿活动造成的地层环境影响进行大规模模拟与虚拟分析,而且可对矿工进行虚拟岗前培训,提高矿工的安全意识、防灾减灾能力和作业工作效率。
3) 以矿业数据和应用模型为“货物”
DM的核心是数据仓库。DM数据仓库由两部分组成,就象人的左右心室:一侧为数据仓库,管理海量的矿山地物的几何信息、拓扑信息和属性信息;另一侧为模型仓库,管理各类为矿业工程、生产、安全、经营、管理、决策等服务的各类专业应用模型,如开采沉陷计算、开采沉陷预计、顶板垮落计算、围岩运动模型、储量计算、通风网络解算、瓦斯聚集模型、涌水计算等。数据仓库所管理的海量数据与模型仓库所管理的矿业模型,就是可以被各类“车辆”在DM“路网”上运输的数字“货物”。
4)以3DGM和数据挖掘为“包装”
为满足不同用户和不同目的的需要,必须对“数据与模型仓库”中的海量数据与模型进行相应“包装”处理,即进行数据与模型的过滤和重组。三维地学模拟(3DGM)是DM的技术核心之一。它是基于钻孔资料、地震资料、开挖设计数据及各类物探、化探资料,来建立矿山井田、矿体与采区巷道及开挖空间矢栅整合的真3D模型。在此基础上进行矿床地质条件评估、地质构造预测、精细地学 |