数字化矿山解决方案
一 系统概述：
“数字矿山”是以数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化为基础，由计算机管理的管控一体化系统，综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等因素，使企业整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高企业效益、市场竞争力和适应力的目的。其最终目标是实现矿山企业综合自动化和全面信息化。
企业全面信息化能提高企业生产管理和经营管理水平已经得到广泛共识。由于企业性质不同，各类企业信息化的手段和内容也不同。“数字矿山”是专门针对冶金矿山企业特点，结合矿山企业的业务和管理内容而提出的全面信息化解决方案。主要解决矿山企业以资源为基础，以市场和下游产业需求为龙头的生产组织控制和企业经营管理，系统包括四个方面：
资源和设计数字化、生产控制自动化、安全监测自动化、企业管理信息化。
企业全面信息化
生产控制自动化
安全监测自动化
资源和设计数字化
企业管理信息化
图1-1企业信息化设计图
二 系统结构：
系统设计理论结构：
数字矿山自下而上可分为以下六个主层次： 基础数据层，即数据获取与存储层。数据获取包括利用各种技术手段获取各种形式的数
据及其预处理；数据存储包括各类数据库、数据文件、图形文件库等。该层为后续各层
提供部分或全部输入数据。
●模型层，即表述层，如空间和矿物属性的三维和二维块状模型、矿区地质模型、采场模
型、地理信息系统模型、虚拟现实动化模型等。该层不仅将数据加工为直观、形象的表述形式，而且为优化、模拟与设计提供输入。
●模拟与优化层，如工艺流程模拟、参数优化、设计与计划方案优化等。
●设计层，即计算机辅助设计层。该层为把优化解转化为可执行方案或直接进行方案设计
提供手段。
●执行与控制层，如自动调度、流程监测与自动控制、远程操作等。该层是生产方案的执
行者。
●管理层，决策支持，包括MIS与办公自动化依据各种信息和以上各层提供的数据加工
成果，进行相关分析与预测，为决策者提供各个层次的决策支持。
按照以上层次，本项目需要研究开发六个分系统，即：数据获取与数据管理系统、数字开采系统、矿区地理信息系统、选厂数字监控系统、安全检测与评价预报系统、办公及管理系统、决策支持系统。其中数字开采系统是核心系统，也是效率和效益的主要创造者。
图2-1数字矿山系统层次图
系统实施层级和流程结构
东方测控集团是我国最大的矿山自动化设计实施企业，根据多年经验积累，我们根据我国矿山企业的现状和实际需求再结合数字矿山的理论将数字矿山系统分为四个应用系统构成层级和纵横交织的网状的流程结构
图2-2数字矿山应用系统构成图
经营系统
管控一体化生产制造执行系统
管理系统
数据采集和发
布基础自动化控制
（工艺流程控制及设备控制）
生产设计
过程和优化控
制
安全管理系统
视频多媒体系统
安全监控
安全预警
安全管理
安全统计
人员视频监控视频会议事故鉴定
生产计划
视频会议
生产视频监控
图2-3数字矿山流程图
系统功能结构：
矿山数字化是将多个大型与矿山生产管理相关的系统应用软件集成的过程，是为矿山企业全面信息化的整体解决方案的实施过程，是一项完整的系统工程，根据系统工程学思想和多个现场实施经验，我们将可实施应用系统按功能自顶向下分层，逐层分解：
第一层次上是地测采掘系统、矿山经营管理系统和矿山生产实时调度监控系统。 第二层是针对矿山生产实时调度监控系统的细分：包括采矿系统、选矿系统和安全监测系统。
第三层是分别针上层系统的功能分配包括：地下，露天采矿系统，厂级实时监控和过程实时 监控。
经营管理系
统
人力资源管理销售运输管理
固定资产管理
材料库存管理矿山
ER P
管理
财务核算管理
安全环保管理
地测采掘系
统
地质测量系统
采掘计划管理
穿爆系统
生产实时监控调度系统
采矿系统选矿系统
安全检测系
统
露天采矿系统井下采矿系统
设备点检岗位巡检信息系统矿区无线
MESH
网络覆盖系统
露天矿GPS 车辆智能调度系统
电机车优化智能调度系统
井下生产控制系统
厂矿级实时监控调度过程级实时监控调度
破碎系统磨选系统
破碎过滤及精尾矿系统
炸药库无人值守检测系统
通风机自动化系统
采场边坡动态监控系统
提升机自动化系统
矿区行车安全预警系统
尾矿库远程无人值守安全监测系统
井下人员和设备定位监控系统
数字矿山
开发平台及系统
管理平台
图2-4数字矿山系统功能构成图
三 系统功能：
地测采掘系统
概述：
数字化矿山建设的第一步、就是建立企业全面信息化的基础——企业资源和设计数字化，实施应用“地测采掘与分析系统（GIS ）”对企业所拥有的矿产资源进行数字化建模是这一阶段的核心任务。
GIS 是对资源评估、矿山规划、开拓设计、决策管理进行模拟、仿真和过程分析的技术平台和工具，包括数据获取与管理系统、数据优化系统、矿区地理信息系统、安全评测预报系统、决策支持系统。
图3-1GIS 系统流程图
功能：
利用GIS 可以建立地质数据库，积累三维空间地质数字资料，圈定实体模型、块体模型。矿山技术人员采集数据记录，输入系统，完成矿床地表地形、地质方面的三维成图工作，建立地表模型、地质数据库、地质模型，为日常生产测量、地质、采矿工作提供准确数据资料和基础模型，开展采矿境界优化设计、编制月度采掘计划、月末图纸更新等工作，从而转变传统工作方式，提高了工作效率。
地理坐标数据库
数据库维护管理模块
图形维护管理模块
服务器端数据库驱动模块
GIS 图形图像
支持系统平台
图文信息资料
数据库
客户端查询、浏览模块客户端查询、浏览模块客户端查询、浏览模块
图3-2GIS系统集成功能结构图
经营管理系统
矿山企业千差万别，有拥有数座矿山的集团企业，也有小型矿厂，我公司根据企业的实际的管理需求，分别开发了针对不同企业规模的管理系统分别包括：
E2-ERP系统
概述：
丹东东方测控技术有限公司的E2企业资源规划系统是在企业多年实施生产管理系统、资产管理系统以及管控一体化系统经验的基础上开发的新一代产品。以其强大的整合能力、高效协作适用性、驾轻就熟的用户界面外观，通过全面优化企业的“进、销、存”、供应链、市场营销、客户关系管理等核心业务管理，来助力企业的成功。核心功能包括：制造、物流、库存、供应链管理，项目财务，财务管理，主计划，人力资源管理，业务分析。
它通过全面集成的功能为您的核心业务流程提供支持，是一套兼具企业基层生产跟踪管理、信息交流、知识文档管理、人员管理、财务管理、设备管理、供应链管理、数据中心功能的企业大型一体化管理平台。与传统的信息系统相比，该系统冲破了企业基层生产信息与企业管理网络之间的壁垒，强化了管理系统对生产的监管和控制能力。
图3-3E2-ERP 系统构成
E2采用Intranet应用模式，融入神经网络的设计思想，以协同联动为模型，充分体现"信息网状"、"业务关联"和"随需而应"的管理理念，为企业创建了一个无障碍的数字化管理环境，实现了企业各种资源的整合，优化企业运营模式，提升企业管理效率。
功能：
E2-ERP系统整合企业内外部资源，为集团企业管理者搭建了完整的信息化管理平台，提供包括：
●财务管理
●供应链管理
●生产制造管理
●项目管理
●销售管理
●人力资源管理
●协同办公（OA）
●客户关系管理
●决策支持
特点：
一体化管理：整个东方E2系统提供一个企业内外资源管理的完整功能，提供真正的一体化管理平台，全面而深化的一体化管理体系。
灵活订制：高度的灵活性和可订制性满足企业的不同需求，支持企业结构和业务的动态调整。
图3-4 E2与其他ERP的对比
高度集成：实现信息的网状立体化管理，数据的自动关联和整合体现。
优化运营模式：将公司所有的文档，产品，职员，财务内部联系信息完整呈现在管理者面前，管理者可以清晰掌控公司的各种资源，对各环节的运作了解的更彻底。
安全可靠：
1.网络安全：将管理网和控制网互相隔离，通过一台双网卡服务器实现数据交换，双网卡服务器配置网络防火墙和病毒防火墙。
2.信息和数据安全：采用Raid5技术，通过双磁盘实施备份。
业务和应用安全：通过后台权限管理模块控制登录用户的行为和浏览权限。
3.系统安全：通过安装杀毒软件、病毒防火墙软件、或者定期升级服务器及时修补系统漏洞，实现系统的安全。
管控一体化系统
概述：
管控一体化系统（简称MCIS ，Management-Control Integration System ）处于ERP 与现场控制层之间，采用网络、数据库、自控和通信技术，以生产控制系统为基础，通过对生产管理、过程控制等信息的处理、分析、优化、整合、存储、发布，运用现代企业管理模式建立覆盖企业生产管理与基础自动化的综合系统。将企业生产过程的实时数据和生产管理信息有机集成优化，实现企业信息共享和有效利用，实现企业生产经营的整体优化。
功能：
该系统不仅包含企业底层生产控制、质量控制、设备状态监控、能源检测与监控等大量工业信息，而且覆盖企业内部生产管理全过程，通过流程整体优化、信息和功能集成，实现计划和调控生产资源，增加产量，提高质量，降低消耗和生产成本，提高整个企业的运营效率和市场竞争能力。
财务系统
计量系统
自动化系统
生产核算系统
检验系统
设备运行保障管控系统
生产过程监控系统
生产调度系统
数据处理中心
图3-5 管控一体化系统功能模块图
特点：
丹东东方测控技术有限公司利用多年来为国内众多企业实施自动化工程和信息化工程的优势，采用模块化、安全隔离技术和基本系统层级化构建模式，突破传统控制和管理系统的层次概念，通过MCIS 统一数据管理、统一通信、统一平台，整合、优化各种独立、分离的产品与技术，发挥其产品、技术体系的最大功能，彻底解决了企业信息化过程中存在的同一企业内“管理系统”与“控制系统”脱节的问题以及同一管控信息系统在不同企业中的应用推广问题，为企业提供管控一体化的完整解决方案。
MES 系统 概述：
MES 的中文翻译有两种：
流程工业，翻译成 “生产执行系统”
制造行业，翻译成 “制造执行系统”
俗称 “生产管理系统” ，有了MES 系统，企业内部的生产管理就实现了信息化。
MES 系统处于三层体系结构的中间层，主要面向下面各制造工厂（车间）级，因此工艺特点
非常明显。它根据ERP系统下达的生产订单或者长期计划，通过作业计划编制、作业调度、物料平衡、成本核算、质量管理的过程来组织生产,呈报ERP系统数据。
图3-6 MES在生产中的作用
《东方测控MES系统》遵从国际MES行业标准ANSI/ISA-S95，以及制造执行系统(MES)规范SJZ 11362-2006国家标准。具有12项功能，15个模块，实现了企业内部生产过程管理的信息化，对提高管理效益、改善管理活动、完善管理考核具有非常重要的意义。
功能：
图3-7 MES 系统结构图
特点：
●
多方面合理集成：以工艺流程、生产管理活动和生产管理人员的多方面集成作为优先考虑，突出“人”与“生产活动”的集成化、工具化。实现管理和操作人员通过系统结合在一起，互相“面对面”工作交流。
● 提高人员工作积极性：实现各工作环节人员逐级监督，前后协调，工作成绩透明化，提高各级人员的工作动力。
● 操作经验不断累积：通过操作执行系统，先进的操作方法和复杂的异常原因判断都可以通过系统进行固化，形成标准化的、优化的设备操作方法和工艺流程控制方法。 ● 强有力的数据分析：东方测控产品开发原则就是充分利用每一个数据，充分利用数据之间的相关性，做出更多的数据分析模型。
●
强大的工作管理能力：东方测控可以将以前的工作通过附加自定义类别、系统属性等方
式，井井有条地管理工作结果，提供强大的工作结果查询和数据统计功能。
● 互联网集成：东方测控产品可以通过互联网在更大的范围内实现联网，并提供服务器支
持，可以实现全国各厂矿的信息汇总和交流，实时掌握行业动态。优
生产实时监控调度系统
采矿系统：
采矿系统是矿山企业和核心生产流程之一，其自动化，信息化程度对企业至关重要，我公司针对采矿的全流程作业研发一下应用系统： ● 井下生产控制系统：井下人员定位系统，井下自动化通风系统，井下自动化排水系统，尾矿填充系统。
● 露天矿GPS 智能生产调度系统 ● 生产设备点检系统
● 电机车智能调度系统
●
以及已硬件为主的基础性无线网络系统。
数字矿山软件系统
钻机监控系统
轮斗挖掘机监控系统通讯系统-2.4Ghz @ 10M
-450Mhz @ 9600
推土机监控系统
综合调度系统
GPS 信号
前向差分系统
远程监控系统设备维检系统
铲车调度系统
实现车队优化和混合
技术中心在线支持
图3-8采矿自动化综合调度图
选矿系统：
该系统实现破碎、磨矿分级、选别以及过滤脱水等自动化控制的有机结合。系统从根本上保证了选矿过程的产品质量，并在此基础上大幅度提高选矿厂的处理量，达到了提高金属回收率、降低能源材料消耗、实现企业最佳经济效益的目的。近年来东方测控已经将该控制系统成功地应用到国内多家选矿厂。 ● 破碎自控系统 ● 磨矿工艺信息系统 ● 浮选自动控制系统 ● 脱水槽控制系统
● 磁选柱、旋流器、磁聚机控制系统 ● 过滤水份控制系统 ● 提铁降硅控制系统
● 静压回水远程自控系统 ● 底流输送自控系统 ● 三水平衡控制系统
●
选厂工艺全流程PCS 系统
图3-9选矿自动化全流程结构设计图
安全监测系统：
● 采场边坡动态监控系统 ● 炸药库无人值守检测系统
● 尾矿库远程无人值守安全监测系统 ● 矿区行车安全预警系统 ● 全生产流程远程监控系统
数字化矿山关键技术内容
开采方案优化系统计算机化设计系统
GPS 自动调度系统
矿区地理信息系统
采选数字监控系统安全监测评价预警系统
决策支持系统
矿床模型系统
地质模型系统
管理及办公系统
信息高速公路建设
数据获取与管理
采矿、选厂实时生产工艺流程监控系统
井下采矿露天采矿选矿流程
井下生产监控采场边坡监控料仓料场监控破碎流程监控过滤脱水精尾输送
生产中心调度室（决策分析与支持管理系统）
指令
磨选流程监控
检测仪器数据统计决策数据监控画面信息设备参数信息工艺参数信息
图3-10采矿、选矿生产流程实时监控系统构成图
安全预警系统
矿车防碰撞预警系统
排土场安全监控预警系
统尾矿坝安全监控预警系
统井下人员、环境安全监控预警系统
安全标准库
指令
生产安全调度中心（决策分析和支持管理系统）
位移监测信息
水文监测信息地压监测信息人员设备信息环境监测信息GIS
检测信息
......
瓦斯通过粉尘
采空区、顶板人员设备定位温度电压电流
图3-11矿山综合安全预警系统构成图
四系统特点及优势：
东方测控将密切跟踪数字矿山技术前沿，为实现矿山自动化——信息化——数字化质的跨越而不懈努力，为我国数字矿山建设做出新贡献！我们拥有一批高级专业化人才队伍和研发平台，专门研发数字矿山关键技术内容和数字矿山的整体构架，经过数年努力我们已经逐步开发出基本完整的数字矿山关键技术系统。
图4-1数字矿山关键技术构成图
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。数字矿山建设是资源可持续发展的重要基石，是化解高危行业风险的根本途径。数字矿山建设涵盖内容很多，而且在国内刚刚起步，发展前景广阔，对国家和企业都是十分重要的，数字矿山于2008年末被列为国家“863计划”。数字矿山是以计算机及其网络为手段，把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表述和深加工，应用于各个生产环节与管理和决策之中，以达到生产方案优化、管理高效和决策科学化的目的。数字矿山的特点为基础信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化、决策处理集成化。