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三维矿山数字化软件的应用和发展方向 胡建明 北京东澳达科技有限公司 Datamine矿业软件中国总代理 摘 要矿业软件已经成为矿山循环过程中的四个必备条件之一，是实现矿山信息化，提高勘探、设计、生产、管理效率的必由之路。结合国内外矿业软件的应用特点 ，指出了矿业软件在实际工作中应该具备的功能特性，从而探索性说明了矿业软件未来的发展方向。 关键词矿业软件 发展方向 Developing Direction and Application of 3D Mining Software Hu Jianming Beijing DOD Science Technology Ltd. China Agency of Datamine International Abstract Mining Software is one of the four necessary conditions in the Mining circle. It is only way for building Mine ination, increasing the efficiency on Exploration, Mining design and Management. Depends on the application for the Mining software, we have learned the more functionalities and features in practices and the direction for the developing on the Mining software. Key words Mining Software Developing Direction 矿业领域的信息化涉及的内容非常广泛，有许多概念和实施方案。有学者提出“数字矿山”的概念从两个层次上来理解，将矿山中的固有信息（即与空间位置直接有关的固定的信息，如地面地形、井下地质、开采方案、已完成井下工程等）数字化，按三维坐标组织起来一个数字矿山，全面、详尽地刻画矿山及矿体；再嵌入所有相关信息（即空间位置间接有关的相对变动的信息，如储量管理、机电管理、人事管理、生产管理、技术管理等即通常ERP系统）组成一个意义更加广泛的多维的数字矿山。矿山信息化是一个广义而且是一个综合系统的命题。对于矿山信息化，本人认为首先是矿山地质数据，矿床地质模型数字化；在此基础上，运用计算机辅助矿山规划与设计软件，优化开采境界，编制矿山生产计划，动态、快速地调整生产计划来实现矿业信息化。正如北京市市长王岐山在参加完欧洲市长会议之后感慨地说“数都不准，一些管理手段，服务手段都上不去”。要达到上述目的并且成为现实，其中最重要工具是软件平台。 一、 矿业软件的发展进程 矿业软件起步于20世纪70年代，早期的矿业领域应用计算机还是落后于其他的产业，基本上都是从某个功能的计算机应用开始，或是基于专业技术测量、图形、可视化、地质数据计算等需求在计算机上的应用。 美国著名的信息系统专家理查德诺兰（Richard Nolan）根据对企业的计算机应用历程的总结，提出了企业计算机应用发展的六阶段（起步、扩展、控制、集成、数据管理、成熟）模型，是信息系统的发展规律早期研究的重要成果。在国际矿业界，随之而生的许多矿业软件是这一时期的突出成果（如英国的Datamine软件）。 二十世纪八十年代，一些有识之士开始探索和研发国产软件；一些矿山企业与科研院所、大专院校开始合作将计算机技术应用于矿山设计和生产中。尽管这些软件主要是基于CAD技术开发的二维平面系统，但对推动我国矿业软件发展所起到的积极作用是不可磨灭的。 九十年代后，随着国家对外开放和矿业市场环境的变化，很多国外矿业企业进入中国，他们直接带来了国外的软件及实质性成果，从而带动了矿业软件在国内的应用。与此同时，国外矿业软件商也瞄准了中国市场，相继在国内联合了矿业软件代理商，使得国内矿业软件市场出现了今日的“繁荣”景象。 二、 矿业软件的应用特点 矿业行业的特殊性决定了矿业企业信息化的不同之处，它不是简单的信息叠加或传递。而是通过不断变化的生产数据和资源数据的基础上，通过软件系统将这些信息集成共享后使管理者全面、及时、准确、掌握企业生产的资源、产品、成本、安全和市场需求等信息，实现生产经营决策的科学性、及时性。 矿业软件的应用是一个逐渐被认识的过程，在70年代的美国，矿业软件是否可以适用于复杂多变的矿山生产过程，同样存在两种截然相反的观点。现在，经过20多年的发展证明，矿业软件已经成为矿山循环过程中的四个必备条件之一－资源、设备、技术、软件。 对于应用矿业软件归纳有以下几点 1）对于现代企业来讲，信息化和高效率已不再是纸上谈兵而是日常管理工作的需要； 2）从传统的地质勘探、矿山生产管理手工工作方式向计算机应用的转变； 3）对于矿山企业技术人员的应用软件的基础得到极大的提高。 4）国家的总体规划、行业规范的引导作用决定了企业信息化的进程。、 如何利用计算机软件系统帮助矿山提高生产效率并降低成本，必须对矿业软件的应用特点有明确的理解。 1、原始数据的积累与分析 在统一的时、空框架下，对多种手段获取的海量、四维矿山信息进行科学有序地组织、管理和维护。通常情况下，软件系统比较关注数据库的应用。在Datamine软件中，比较突出的一点是不仅与任何数据库进行兼容，而且与Office系统中的Excel表有更为完美的结合，这样使用更为方便、快捷。这些数据包括区域上物化探数据、地勘过程中探槽、坑道、钻孔等工程分析数据。数据库是一个积累的过程，激增的数据背后隐藏着许多重要的矿产信息，技术人员可以对其进行更高层次的分析，以便更好的利用这些数据。 2、实现矿山信息的分布式共享 在过去，矿山企业中不同类型的业务系统和大量的业务数据分散在企业内不同部门、不同系统，由于缺乏数据交换机制，数据需要重复多次输入，是数据一致性无法保证，信息及时反馈难、共享差，产生所谓的“信息孤岛”，造成信息资源和设备资源的极大浪费。矿业软件的作用就在于将这些信息有机的结合起来，实现矿山信息集成、网络信息资源共享。对于矿山企业，矿产资源开发是一个复杂的巨大系统，矿山管理信息系统的开发需要“量身定制”，以工具化、构件式设计出来实现矿山的不同需求，同时考虑信息系统的集成性和开放性。对于国家主管部门来讲，如何能够有效的管理这些矿业企业随着生产而变化的资源信息；准确地分析这些信息作出战略决策；统筹全局，合理分配和布局则更是一个复杂而且艰巨的任务。 3、计算机辅助矿山规划与设计大幅度的提高 通过软件建立矿床地质模型，实现矿山地质图件编制、储量计算以及工程设计程序化和标准化，不仅是过程十分快捷，结果非常准确，而且为矿山优化，设计带来实质性的变化。在矿床三维模型的基础上，进行地质储量计算，运用计算机辅助矿山规划与设计软件，优化开采境界，编制矿山的长、短期计划，动态、快速地调整生产计划，从而实现矿山的最大净现值、最大资源利用率，并提高工作效率，降低生产成本。安徽铜都铜业股份公司的狮子山铜矿作为其深部冬瓜山铜矿床开采的配套技术引进了英国全套Datamine矿业管理软件，采用线性规划技术实现矿山长、中、短采掘计划编制，能实现在适当的时间、适当的地点开采出的矿石数量和质量，使矿山企业投资效益最佳。 4、实现矿山生产过程的可视、可控和可调 矿山数据信息系统的建立实现数据归口管理、数据双向流动、数据集成和交换、形成全企业内的数据共享，使管理者全面、及时、准确掌握企业生产的资源、产品、成本、安全和市场需求等信息，实现生产经营决策的科学性、及时性。优化采矿设计，实时监控生产过程，提高设备效率，降低生产成本。由于采矿过程的三维甚至为四维的特点，通过这些数据，可以清楚地显示矿山实际面貌矿区地形地貌、矿体形态、构造布局、采矿工程设计等等。同时改造传统管理模式，将矿山开采环境可视化评价与矿山开采方案优化选择/设计、开采计划编制、矿山井上/井下通讯系统、生产调度与过程控制、开采环境监测、灾害紧急撤退系统、矿山生产过程模拟、矿山ERP管理系统相结合实现优化矿山资源配置，合理资源开采，获取矿山最大经济效益，实现企业持续发展。 三、 矿业软件的发展方向 总体来讲，随着计算机技术、网络技术和自动化技术的发展，行业信息化已成为热门话题。矿业，是保障人类社会文明与进步的重要基础性产业，作为国家的经济支柱产业，对于矿产资源的勘查布局、矿产资源的储量管理、资源的合理开发与利用、稀缺资源的战略储备、矿山安全生产监督、矿业产业的技术培训等本身就是一项庞大的、复杂的信息系统工程。为此，在国家“始终把矿业作为国民经济中优先发展的领域”的方针下，矿山企业作为资源开发的主体，其信息化是矿业信息化的重要组成部分之一。矿山信息化即是挖掘先进的管理理念，应用先进的信息技术去整合矿山现有的生产、经营、设计、管理，及时地为矿业“三层决策”（战术层、战略层、决策层）系统提供准确而有效的数据信息，以便对市场需求做出迅速反应，进而提升矿业经济核心竞争力的过程。矿山信息化不仅是矿山信息技术的延伸，更重要的是矿业管理、组织结构、业务流程的变革和延伸。 在当前诸多的矿业企业中，还很难找到一个可以完全包含不同应用领域，不同功能需求和相互关联兼容的软件系统，多数情况下是由一系列的具有独立功能的软件包组合而成。因此，作为信息技术的核心平台矿业软件系统的发展方向始终是围绕最终的目标而进行。 1、开放性 任何软件产品，都无不例外地具有自己特有的软件源代码、开发语言、文件格式和风格，这也就决定了软件应用的局限性。因此，软件开发商需要公开一些基础的源代码以便客户可以了解文件格式，通过相关的开发程序，可以调用在该软件下完成的工作而不必再重新处理。目前，在Datamine软件中具有开放的二次开发程序，通过相互之间的无缝衔接实现上述的应用要求。 2、标准性 这里所涉及的有三个层面，其一是通过建立矿山代码中心，制定、规范矿山基础代码和指标体系，重点建设KPIKey perance index体系。通过基础性数据的建设，使矿山企业数据具有统一标准，促进和规范矿山企业乃至整个矿业的信息标准化建设。 其二是软件计算程序符合相关标准，特别是矿业软件中关于数学地质和储量估算功能中所应用的计算理论和方法如国际上公认方法距离幂次反比法、最近距离法、多种克里格法的应用方式和结果。这些方法的分别应用在美国的GUDIE7，加拿大的NI43-101，澳大利亚的JORC和南美的SAMREC等行业技术标准系统中。在国内，国土资源部储量评审司从1998年开始推广地质统计方法估算储量，同时对国内外的软件系统中储量估算部分进行了认证。Datamine软件于2001年也是国内最早的通过认证的国外软件。其三是软件应用的标准性，通常认为AutoCAD是图形软件的代表，在操作方式、软件界面和功能等方面，以及与Office软件相一致的功能特点。这样，任何软件在共同的功能上具有互通性，从而软件真正具有易学易用、广为熟知的特点。 3、新技术应用。 基于一些特定的功能需求开发的软件系统是不足以为矿业用户提供完整的解决方案，要求软件系统开发始终结合新技术、新方法而不断地完善。 这些领域包括 1）虚拟矿井 可以在矿山设计、建设开采过程中，摸拟三维矿井条件，进行有效地表述，不再非要亲自深入井巷工作面，在办公室内就可触摸工作面矿床，不再非要矿井建设成后再去体验，“矿井未建先下井巡视一番”已是可能，可以把矿井建设得更科学合理。如在Datamine软件中开发虚拟现实（Virtual Reality）模块即可实现连接外部数据源，采用虚拟手法展现生产场景，将自己置身于目标内部。同时与GPS定位系统连接，实现实时数据传送和定位显示。 2）远程技术研讨 生产中的技术管理往往要反复进行多方案对比，当前的实际是召开论证会的方法。方案不可能太多，人员参与也有限，如果一个技术问题在互联网上进行研讨，可以酝酿的更充分。对技术问题的认识将很深刻，专家可以来自全世界。并可以对研讨对象进行精确刻画。 3）矿山安全管理信息化矿山安全是矿山企业的生命线。事实证明，真正不可避免的事故是很少的。防范事故，关键在于建立科学合理的规章制度，而规范化正好是信息化管理的最大优势。借助于计算机系统的客观性、强大的知识集成能力和数据处理能力，矿山企业的安全管理可以做到更全面、更深入、更客观、更科学、更持之以恒。 4）采、供、销管理信息化－矿山ERP系统矿业企业的收益来源于生产量和销售价格，而利润的多少与成本密切相关。库存物资的多少，又直接影响现金流等等信息，需要强大的在线控制能力，要求实现动态分析、动态核算。当矿业软件与之相结合，一旦获得成功，取得的经济效益也是巨大的。 总之，在大力推广矿业企业信息化形势下，作为涵盖基础地质信息、矿山生产信息、优化排产和生产计划信息的矿业软件具有广阔的发展前景。同时贯穿于矿山规划、生产、经营与管理的全过程，保障矿山的科学决策与现代管理。不可否认，矿业软件的推广应用是一个长期的、复杂的系统工程，不可能一蹴而就，建设中应结合矿山企业信息化现状和实际需要，从基础抓起，分阶段、分步骤地稳步推进。