水泥礦山的數字化智能礦山建設探討
摘要：以信息化、自動化和智能化帶動水泥礦山傳統(tǒng)礦業(yè)的轉型和升級，打造“安全、高效、智能、綠色”的新型礦山，提高企業(yè)核心競爭力，是數字化智能礦山建設的總體目標，也是中國礦業(yè)生存和可持續(xù)發(fā)展的必由之路。本文圍繞水泥礦山的數字化智能礦山建設背景，設計了“一個中心、三個平臺、一個系統(tǒng)”，重點論述了數字化智能礦山的總體建設方案、建設內容以及建設成效，為水泥礦山的數字化、智能化建設提供參考。
關鍵詞：智能礦山；數字化；水泥礦山；生產管理
近年來，隨著智能制造2025的深入推進，水泥企業(yè)加大了數字化、信息化、智能化的轉型升級。在“兩山”理論的指導下，水泥礦山在綠色、環(huán)保、安全等方面的建設需求更為強烈，礦山數字化、智能化已成為水泥企業(yè)綠色礦山建設的必由之路。
本文提出的“數字化智能礦山”將升華當前“數字礦山”的概念，采用新一代寬帶無線技術、人工智能、自動化、在線檢測、三維可視化、北斗定位導航、優(yōu)化配礦、GIS、大數據、私有云等技術手段，實現礦山的整體智能化手段覆蓋，同時融合現有技術手段，結合地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等技術，提供面向現代礦山企業(yè)的智能決策支持系統(tǒng)。
1.數字化智能礦山建設總體方案
數字化智能礦山建設以資源開發(fā)利用為主線，貫穿礦山生產全過程。首先通過推進礦山自動化、數字化建設工作，在此基礎上穩(wěn)步推進生產及安全管控體系，借助精細化配礦系統(tǒng)，實現采礦、運輸、配礦水平的升級改造，并采用國內外先進的信息技術，完成智能礦山建設工作。深化礦山企業(yè)降本增效，提升礦山智能化開采水平，增強企業(yè)核心競爭力，實現礦山安全、高效、綠色生產以及經濟效益最大化。
智能礦山建設包括“一個中心、三個平臺、一個系統(tǒng)”。一個中心是大數據中心：對生產相關的數據、設備數據、安全環(huán)保數據等進行采集、存儲、處理。三個平臺一個系統(tǒng)：數字采礦軟件平臺、三維可視化管控平臺、智能管控平臺、卡車調度系統(tǒng)，以數字化的方式對采場地質數據、儲量數據進行建模和管理，通過三維GIS平臺對采場的生產進行展示和管理，并通過智能化管控平臺對生產、設備、安全、資源儲量進行全方位的科學管控。
1.1層級規(guī)劃
數字化智能礦山建設包括五級內容，數字化智能礦山建設主要集中在第三層級，包含智能管控平臺和三維可視化管控平臺及數字采礦軟件平臺。
數字化智能礦山層級
1.2系統(tǒng)整體架構
系統(tǒng)整體架構
系統(tǒng)采用多層SOA架構設計，能夠進行部署開發(fā)和系統(tǒng)擴展，同時系統(tǒng)建立數據層，對采礦生產的歷史數據、實時數據、地理空間數據、地質勘測數據進行統(tǒng)一的存儲、統(tǒng)計、管理。
建立應用服務層，系統(tǒng)集成Webservice、TCP/IP、OPC等標準通訊接口，能夠同其他信息系統(tǒng)進行數據交互；應用展示層，主要是智能管控平臺（生產執(zhí)行系統(tǒng)），包括PC端和手機端，該系統(tǒng)采用我公司自主研發(fā)自有知識產權的eGoPlant平臺，平臺集成了報表引擎、審批工作流、預警服務等功能，對采礦生產、設備、資源儲量等進行科學化的管理。
數字采礦軟件平臺，采用國際先進的數字采礦軟件，在礦體模型建立、境界優(yōu)化、儲量計算方面處于行業(yè)領先地位。
數據采集層，通過通用采集程序，對各個通訊模塊的通訊狀態(tài)進行監(jiān)控，采集實時數據，對數據進行存儲，同時，負責同其他系統(tǒng)進行數據通訊。
系統(tǒng)具備手機APP應用，支持Android和iOS系統(tǒng)，能夠通過移動端的輔助進行設備巡點檢，并進行安全隱患、爆破等流程的移動端管理。
軟件架構
1.3系統(tǒng)網絡拓撲
系統(tǒng)網絡拓撲
2.數字化智能礦山建設軟件平臺
數字化智能礦山建設應用我公司自主研發(fā)的易構工廠管理平臺（eGoPlant）搭建水泥礦山智能化管控系統(tǒng)，完成水泥礦山的數字化、一體化管理。易構工廠管理平臺是具有完全自主知識產權的SAAS平臺，集成了工作流、消息機制、報表引擎、預警機制、多種數據通訊接口等基礎功能，能夠快速搭建企業(yè)信息化應用系統(tǒng)、采集底層生產數據、同其他信息系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)）進行數據和業(yè)務的交互，基于平臺的系統(tǒng)應用搭建速度快、交互性和可擴展性好。
易構工廠管理平臺
eGoPlant技術架構
易構工廠管理平臺的特點：
1、實現了業(yè)務與技術的分離
系統(tǒng)提供了關于安全防護、性能優(yōu)化、事務處理、UI呈現、日志記錄、工作流處理等的技術實現，同時包含了大量的通用組件和應用模板。在基于平臺開發(fā)企業(yè)應用的時候，開發(fā)人員只需關注客戶業(yè)務的實現。
2、應用的模塊化開發(fā)
平臺支持應用的模塊化開發(fā)方式，不同業(yè)務的實現以模塊為單元進行組織。應用模塊具有高內聚和低耦合的特性。模塊內部各組成部分緊密銜接提供完整的業(yè)務功能實現。各模塊間相對獨立，某一模塊的業(yè)務更新和技術升級不影響其它模塊的使用。
3、支持大數據處理
平臺構建之初即面向大型企業(yè)的生產管理應用進行設計，同時支持多種關系型數據庫和實時數據庫。融合數據倉庫和數據集市技術的，通過數據壓縮、索引優(yōu)化、智能緩存、并行處理等技術，保證在海量數據使用的高效。
4、支持分布式部署
通過系統(tǒng)配置，平臺可將不同的業(yè)務模塊和數據庫進行分布式部署以適應超大并發(fā)訪問處理的需求。平臺可根據企業(yè)組織結構的需要進行分級部署，支持集團型企業(yè)的多級管控模式。
5、第三方系統(tǒng)的無縫集成能力
平臺通過標準化的系統(tǒng)接口和數據交換實現與第三方系統(tǒng)的系統(tǒng)集成和數據集成。特別對于工業(yè)應用系統(tǒng)可以提供can、OPC、modbus等各種數據接口，具備與各種自動化系統(tǒng)的集成能力。
3.數字化智能礦山應用功能建設
3.1數字化采礦軟件平臺
數字采礦軟件是對礦產資源數字化的一個工具，對資源進行數字化、模型化、可視化的管理。使整個礦山的礦脈分布和礦山的開采現狀特別的直觀展現，對于采礦的設計、開采活動的指導非常有價值。
數字采礦軟件能夠實現各種模型的創(chuàng)建，包括地表模型、礦體模型、夾石和剝離物模型等；具有采礦設計、爆破設計、鉆孔數據庫、資源儲量的管理等功能。
數字采礦軟件平臺
3.2三維可視化管控平臺
系統(tǒng)采用先進的三維GIS平臺，以web形式進行發(fā)布，使用先進的WebGL地圖引擎，系統(tǒng)的性能高、精度高，支持各種三維動畫仿真、粒子效果等特效。系統(tǒng)支持3D,2D,2.5D形式的地圖展示，提供良好的觸摸支持，且支持絕大多數的瀏覽器，并支持手機端的訪問。
系統(tǒng)以礦山基礎信息、生產數據為基礎，結合礦山資源與開采環(huán)境建立三維數據平臺，為礦場的生產過程和設備運行提供智能的監(jiān)控和管理服務，共包含六個方面：礦山三維虛擬仿真、礦山裝備模型庫及材質庫、自動化數據集成、生產過程數據集成、安全管理、生產作業(yè)過程管控。
