摘要：以信息化、自動化和智能化帶動水泥礦山傳統礦業的轉型和升級，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，也是中國礦業生存和可持續發展的必由之路。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”，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、全球定位系統等技術，提供面向現代礦山企業的智能決策支持系統。

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，在此基礎上穩步推進生產及安全管控體系，借助精細化配礦系統，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。深化礦山企業降本增效，提升礦山智能化開采水平，增強企業核心競爭力，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”。一個中心是大數據中心：對生產相關的數據、設備數據、安全環保數據等進行采集、存儲、處理。三個平臺一個系統：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，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系統整體架構

系統整體架構

系統采用多層SOA架構設計，能夠進行部署開發和系統擴展，同時系統建立數據層，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一的存儲、統計、管理。

建立應用服務層，系統集成Webservice、TCP/IP、OPC等標準通訊接口，能夠同其他信息系統進行數據交互；應用展示層，主要是智能管控平臺（生產執行系統），包括PC端和手機端，該系統采用我公司自主研發自有知識產權的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、境界優化、儲量計算方面處于行業領先地位。

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進行監控，采集實時數據，對數據進行存儲，同時，負責同其他系統進行數據通訊。

系統具備手機APP應用，支持Android和iOS系統，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系統網絡拓撲

系統網絡拓撲

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的易構工廠管理平臺（eGoPlant）搭建水泥礦山智能化管控系統，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，能夠快速搭建企業信息化應用系統、采集底層生產數據、同其他信息系統（如ERP系統）進行數據和業務的交互，基于平臺的系統應用搭建速度快、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、實現了業務與技術的分離

系統提供了關于安全防護、性能優化、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。在基于平臺開發企業應用的時候，開發人員只需關注客戶業務的實現。

2、應用的模塊化開發

平臺支持應用的模塊化開發方式，不同業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務功能實現。各模塊間相對獨立，某一模塊的業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

通過系統配置，平臺可將不同的業務模塊和數據庫進行分布式部署以適應超大并發訪問處理的需求。平臺可根據企業組織結構的需要進行分級部署，支持集團型企業的多級管控模式。

5、第三方系統的無縫集成能力

平臺通過標準化的系統接口和數據交換實現與第三方系統的系統集成和數據集成。特別對于工業應用系統可以提供can、OPC、modbus等各種數據接口，具備與各種自動化系統的集成能力。

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

系統采用先進的三維GIS平臺，以web形式進行發布，使用先進的WebGL地圖引擎，系統的性能高、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。

系統以礦山基礎信息、生產數據為基礎，結合礦山資源與開采環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、生產作業過程管控。

三維可視化管控平臺

系統支持傾斜攝影、正射航拍等航拍地圖數據的集成，表現形式更友好、畫面更逼真。

3.3智能管控軟件平臺

智能管控平臺是數字化智能礦山的重要組成部分，它把數字化的資源和數字化的活動及活動過程的各種工具、物資、能源等消耗結合起來，進行智能的管控，實現生產管理的管控，實現礦山生產全方位、精細化的管控，包括礦山的資源儲量的管理、生產的管理、設備管理、質量化驗管理、生產數據統計分析、安全隱患管理等，同時，系統能夠同其他信息系統如物資系統、ERP系統等，做數據的交互和對接，從而打通企業生產管理的數據層。

智能管控平臺

3.4卡車智能調度系統

建設卡車智能調度系統的目標是適應采礦生產過程中情況的變化，在露天礦設備數量一定的情況下，達到精細化配礦，實現對卡車、挖機等設備的位置及工作狀態的實時跟蹤、判斷、顯示與及時的故障排查、維修，實現精細化配礦，提高開采質量和資源利用率，優化調度設備作業運行，提升大型運轉設備的使用效率，降低燃料和備件消耗，及時準確地掌握礦山的生產運行情況，形成礦山生產過程的實時信息管理及決策支持系統，達到優化管理礦山設備和優化生產過程，提高產量，節省費用，充分發揮設備的效率，提高礦山的管理水平，取得較高經濟效益之目的。

通過實施卡車調度系統，實時監控和優化調度礦山生產作業車輛、工程車輛等設備的運行，形成一種信息化、智能化、集成化的新型現代礦山調度指揮和全方位的采礦生產控制和管理及決策智能化的平臺。通過該平臺實現及時響應生產決策、及時提供調整生產依據，形成礦山生產過程的實時信息管理與決策支持，達到優化管理礦山設備和優化生產過程，提高產量，節能降耗，提高礦山安全生產和科學管理水平。優化原有資源配置，按質按量優化生產，及時適應生產條件的變化，對于設備故障和非正常生產情況及時調度，減少卡車不必要的空跑，降低油耗，同時根據鏟裝能力、運輸能力、破碎能力的平衡，可以優化設備的出動數量。

架構設計

集群及其他多媒體應用組網示意圖

4.結論

通過數字化智能礦山建設，為水泥礦山企業改變了礦山傳統的粗放式的生產管理模式，可幫助礦山企業實現如下效益：

1、合理規劃礦山開采，有效延長礦山壽命

2、建立礦山三維地質模型，進行地質儲量計算，用于礦山開采計劃編制，實現礦產資源的數字化、精細化管理

3、通過三維GIS平臺實現礦山礦產資源、實時生產狀態的展示與可視化管理

4、合理搭配礦石開采，在穩定生產質量的前提下，增加廢石搭配量，高效利用資源

5、實現車輛的智能調度，優化車鏟比例，提高設備效率，降低生產能耗

6、實現全流程的質量監控，保證礦山生產的質量和生產的穩定

7、提升管理效益、降低維護成本、減少設備故障率

8、降低人員勞動強度，減少生產人員，提高生產管理的準確度

9、實現礦山的綠色、環保、安全生產

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