再论数字矿山：特征、框架与关键技术.pdf

第 2 8卷第 1期 2 0 0 3年 2月 煤 炭 学 报 J OURNAL OF C HI NA COAL S OCI ET Y V0 1 ． 28 No．1 Fe b． 20 o3 文章 编 号 0 2 5 3 9 9 9 3 2 0 0 3 0 10 0 0 10 7 再 论 数 字 矿 山 特 征 、框 架 与 关 键 技 术 吴立新 ，殷作如 一，钟亚平 1 ．中 国矿业 大学 北 京校 区 ，北 京1 0 0 0 8 3 ；2 ．开 滦集 团公 司 ，河 北 唐 山0 6 3 0 0 0 摘要 基 于 中国矿 山信 息化推 进 工作 中的 问题 分析 ，以智 能 交通体 系为参 照描述 了数 字矿 山 D i g i t a l Mi n e ，简称 D M的六 大基本特征 以高速企业 网为 “ 路 网”；以组件式矿 山软件 为 “ 车 辆” 以矿 山数据 与模型为 “ 燃料 ” ；以 3 D地 学模拟 3 D G e o s c i e n c e Mo d e l i n g ，简称 3 D G M与 数据挖掘为 “ 过 滤” ；以数据 采集 与更新 为 “ 保 障”；以矿 山 GI S为 “ 调 度 ” ．基 于 4层 C ／ S结 构和矿 山业务流程 ，设 计 了数 字矿 山的基本 组成 图与 网络 架构．提 出并讨论 了数 字矿 山战略 实施 的 9项 关键技 术 矿 山数 据仓库技术 ；矿 山数据挖 掘技 术 ；真 3 D GM 与 可视 化技 术 ；矿 山 3 D拓 扑建模与分析技 术 ；组件 式矿 山软件 与模 型 ；地下快速 定位 与 自动导航技 术 ；井下 多媒 体通讯 与 无线传输技 术 ；智能采矿机 器人“ 班组 ”技 术及矿 山 3 S GI S ，G P S ，R S ，O A O mc e A u t o ma t i o n ，C D S C o mma n d Di s p a t c h S y s t e m五位 一 体技 术．并 简要 介 绍 了 “ 数 字 开滦 ” 的 实施 进 展 ． 关键词 数 字矿 山；矿 山 G I S ；3 S集成 ；矿 井通讯 ；矿 山 自动化 ；遥控 采矿 中图分类号 T D 2 文献标识码 A 2 1世纪是信息 主导 的世纪 ，“ 数字 化生存” 已成为知识 经济的标志 ．信息 、定位 、通讯和 自动化 技术 的飞速发 展 ，深刻地影响 和改变着传 统的采矿工业 ，遥 控采 矿 、无人工 作面 甚至无 人矿 井等 已在加 拿大 、 美 国 、澳大利亚等 国成为 现实． 以 “ 遥 控采 矿 ” 为例 ，加 拿大 I N C O公 司通 过地 下通 讯 、地 下定 位 与导 航 、信息快 速处理及过程监控 系统 ，实现 了对 地下 镍矿 开采 装备 乃 至整个 矿 山开 采 系统 的遥控 操作 ．与 “ 数字地球 ” D i g i t a l E a r t h，D E俱 进 ，越来越 多 的采矿 人开 始思考 矿 山信息 化 改 造与 D M ’ 问 题 ．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 ，以煤 矿 、有色 矿 、 非金 属矿为代表 的传统采 矿业 ，已经并正在面 临 2 1世纪信息技术 的挑战和洗礼 ，问题 与机遇并存． 近期 ，一些学者 、矿山领 导与工程技术人员就 D M 问题 与笔者进 行了多次讨论 和咨询．进而发 现大家 对 D M这一方 向虽有认 同 ，但对 D M 的具 体 内容 以及如何实施 并不十分清楚 ．鉴此 ，有必要 就 D M 的基本 特征 、系统框架进行一 次系统阐述 ，并明确所 涉及的关键技术 问题 ，以期推动 D M 理论与技术 的研究 ，加 快 我国 D M实施 步伐 ，促进矿 山企业信息化 改造尽快 完成． 1应 克服 的不 良情 结 近年来 ，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 ，也没有形成 系统性 能 稳定 、信息 资源充 足的矿山信息 基础 设施 Mi n e I n fr a s t r u c t u r e ．分析认 为 ，中 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 的 出现 ，是 因为 中 国矿 山企 业 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 4种不 良情结．这 4种情 结影响甚 至限制 了矿 山信息化建设 的进 收 稿 日期 2 0 0 2 0 31 8 基金项 目教育 部第 三届 “ 高校 青年教 师奖 ” 支持 计划 资助项 目 维普资讯 2 煤 炭 学 报 2 0 0 3 年第2 8 卷 程 ，阻碍 了 D M 的健康发展． I 因循 守旧情结 由于受根 深蒂 固的经验 式采 矿管理 方式 和条块 分割式 组织 结构模 式 的影 响 ，总 认为信息化 是其 它现代工业 和 I T行 业 的专利 ，与矿 山企业无 关 ；忽 略 了只要参 与市场 竞争 ，就离 不开信 息化支持 的基本道理．工程技术人 员习惯于原有 的管理 方式 、技术分工 和业 务流程 ，决 策者 又墨守成 规 、 安 于现状 ，因而不愿变革 ，甚 至惧 怕变革 ，不愿对矿 山信息化建设进行必要 的资金投 入与项 目建设． 2 短期效益情 结过分强调 信 息化建设 的投 资效 益 ，希望投 入 后立 即带 来 利润增 长 ，而 对信 息化 建设 的效益滞后和远期效 应认识 不够 ，从而 导致 对矿 山信息 化建 设 的初 期投 入缺 乏信 心 ；即使初 期投 入 了 ，也 因适应过程太长而未迅 速 见效 ，故缺 乏持 续 投入 的兴趣 ，使 得 已经 投入 的系统 因得 不到 更新 、维 护 、配套和升级而效 能低下 ，甚至难 以为继． 3 重硬轻软情 结企业 领导对矿 山信息 化 系统 的硬 件建设 包 括 网络 、计算 机 、外设 等 有较 高 热情，而对于矿山应用软件的配套与开发 、数据库建设与维护重视不足 ，结果造成资源的极大浪费，信息 建设 的投入也见 不到实效 ；进而影 响到企业 决策者对信息化建设继续投 入的兴趣和信心 ． 4 事 不关 己情 结矿 山企业决 策者 、管 理者 及部分 工程技 术人 员认 为矿 山信息化 建设 仅仅 是锦 上 添花之事 ，是 I T人员 的事情 ，而与企业根本利益 和 当前 工作 无关 ，甚 至在 个人行 为上 主观 回避 ，信 息亲 和力严重不足 ，导致 对矿 山信息化建设 和矿山信息资源 的利用缺乏必 要的支持与参与 ． 2 DM 的基 本 特 征 以提 高生产效率和降低生产成 本来增加利润 ，是矿 山企业 始终追 求 的 目标 以 3 s技术 、图形 图像技 术 、光纤通信、数据库技术等为代表的数字信息技术为矿山企业实现这一 目标提供了契机 在 D E和数字 中国 D i g i t a l C h i n a ，简称 D C框架下 ，按照 “ 车货统一” 的原则逐步 建立 DM，是矿 山企业信 息化建 设 的第 4层次 ，也是面 向 2 1世纪矿 山企业振兴 的努 力方 向． DM是对真实 矿山整体及其相关 现象 的统一 认识 与数字 化再 现 ，是一 个硅 质矿 山 ，是数字 矿 区和 D C 的一 个重要组成部分 D M 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．新事 物的 出现有一个认识 、理解和接受 的过程 ．为了促 进和加深矿 山领导 和工 程技术人员对 DM 的认 识和理 解 ，笔者 以智能 交通体 系为参照 ，形象地描述 和概括 DM的六大 基本特征 1 以高速企 业网为 “ 路 网” 要想信息化 ，就得先修“ 路” D M 的建设 与矿 山信息 化运 行是 以高 速企业 网 I n t r a n e t 为基础 在矿 山现有通讯 网的基础 上改造 提升 ，并与 因特 网 I n t e r n e t 对 接 ，逐渐 建立宽带 、高速 和双向的通讯 网络 ，是确保 DM实施和海量矿 山数据 在企业 内部 、省 内与省际矿业 网络 ] 快 速传 递的前提．该项工作要 注意 与 国家信 息基 础设 施 N a t i o n a l I n f o r ma t i o n I n f r a s t r u c t u r e ，简称 N I I 及 D C建设相协调 ，以利于矿 山产 品 、经 营等社 会经济 化 信息 在 | n t e me t 上的快 速传 递 ，促 进矿 山产 品的市 场营销和参与 国际竞 争． 2 以组件 式矿 山软 件为 “ 车辆 ” 有 “ 路 ”必 有 “ 车”，“ 车 ” 型多样 化．为满足不断扩 展 的矿 山 信息化需求 和确保 软件模 块的复用 性 ，必须 采用 组件 式 的软件 开发 思想 ，针对 不 同问题 开发 适合 不 同用 户 、具 有不 同功能 的矿 山应用 软件 ，即需要制造 多品种 、多型号 、多用途 的 “ 车辆 ”，如 采矿 C A D 简称 MC A D 、虚拟 矿山 简称 V M、采矿仿 真 简称 MS 、工 程计算 如矿 山有 限元 、离散元 、边界 元和有 限差分模型等 ，统称 E c 、人工智 能 简称 A I 和科 学可视 化 简称 s V等软件工具．籍此 ，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 J ，对矿 工进行 虚拟 岗前 培训 ，提高 矿 工 的 安全意识和 防灾减灾 能力 ⋯，而且可 以根据多样 化需 要 ，随时组合 、调整 和强化矿山软件 系统 的功 能． 3 以矿 山数据 与模 型 为 “ 燃料 ” “ 车” 子要 想跑 ，靠 的是 “ 燃 料” ．软件 的运行 和发 挥作用 离 不开数据 ，数据构成 DM 的核心 ，该 核心 以矿 山数据仓 库 的形 式存在 ．D M数 据仓库 由两部 分组成 ，就像 人 的左右心室 一侧 为数据仓库 ，管理海 量的矿山地物对象 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 ，如关于开 维普资讯 第 1 期 吴立新等 再论数字矿山特征 、框架与关键技术 3 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 的计算公式 和分析模 型．数 据 的质 量和模 型 的可靠性 是 确保 “ 燃料 ” 品质 的关 键 ，必 须高 度 重 视 ． 4 以 3 D GM 与数据挖 掘为 “ 过滤 ” “ 燃 料” 分 品质 ，关键 是“ 过 滤” ． 为 了提 高 矿 山数 据 的集 成度和共享性 ，必须 按统 一 的数据标 准和数据组织模式对 多源异质 的矿 山数 据进行 多时空 尺度 的 “ 过滤 ” 和重组 ， “ 过滤 ” 和重 组 的关 键 是 真 3 DG M_ l ‘ ’ 与 矿 山数 据 挖 掘 D a t a Mi n i n g i n Mi n e ，简 称 D MM ． 3 DG M是 基于钻孔 数据 、补勘数据 、地震数据 、设计 数据 、开挖揭露数 据及各类 物探 、化 探数据 等 ，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 3 D整 体模 型与 重点 细 节模 型． 在此 基础 上进 行 D MM，发现隐藏 的规律与信 息 ，并进行 矿 床 地质 条件 评 估 、地 质 构造 预 测 、精 细 地学 参 量半 定 量分 析 、 深部 成矿定 位预测 、矿产 资源储量 管理 、经济可采性评 估 、开拓设计 、支护设计 、风 险评估 及开采过程动 态模 拟等 ，从而辅助矿 山决 策 ，确保 矿 山安全 和投 资 回报． 5 以数据采 集与 更新 为 “ 保障” “ 燃 料” 有保 障 ，系统 才高效 ．多源异 质和动 态 变化是 矿 山数 据 的基 本特点． 必须 以矿 山测 量 R S、G P S、数 字摄 影测 量 、常规 地 面测 量 和井 下测 量 等 、地 质 勘探 钻探 、槽探 、山地 工程 、地球物理物 探 、化探等 、工业 传感 指 各类接 触式 与 非接 触式 矿 山专用 传感 与监视设 备／ 仪器采集 系统 ，如 应力传感 、应变传 感 、瓦斯 传感 、自动监 测 、机 械信 号与 故 障传感 、工 业 电视等 和文档 录入 法规 、法令 、文 件 、档 案 、统计 数据 等 等 为综 合手 段 ，来建 立 精确 、动 态 和全 面的矿 山综合信息采集 与数据更新系统． 只有实现 了矿 山综合数 据的动态采集 与快 速更新 ，才 能源源不断 地为整个系统提供新鲜 充足的 “ 燃 料 ” ，从而保 障 D M 的高效运行 ． 6 以矿 山 G I S为 “ 调 度” 系统要高效 ，“ 调度 ”不可 少．在统一 的时空参照下 ，调度 和控制 各类 “ 车辆 ” 的运行 、“ 燃 料” 的采集 、更新 与过滤 ，是确保 系统 高效运行 的关键 ．MG I S作 为矿 山信息化 办公 与决策 的公共平 台 ，作为各类矿 山软件集 成和各类模型融合 的公共载体 ，贯 穿于矿 山业务流 的全过程 ，可 以担任总 “ 调 度” 的角色．面 向 2 1世纪 D M 的 MG I S系统应该 是一个能 为采矿 业提供矿 山信息组 织管理 、 采矿模拟 、空间分析与可视决 策支持 的真三维 G I S l 7 , 1 3 ． 3 DM 的 基本 框 架 基于系统理论 的层次结构 和矿 山业 务流程 ，以 MG I S为核心 的 4层 客户机／ 服务 器 C ／ S 网络模 式 ， 设计 了 D M 的基本组成 和网络架构． 3 ． 1 D M 的基本 组成 D M 作 为一 个 复杂 巨系统 ，具 有 同 心 圆 型 的层 次 结构 特 点 ． 按数 据流 和功能流进行剖 分 ，D M结 构 由外向里依 次 为采集 系统 、 调度系统 、应用 系统 、过滤 系统 、核 心 系统共 5部分． 其基本组 成如图 1所示． 1 采 集 系统 负责 数据 的采集 、处理 与 更新 ，包 括 测量 、 勘探 、传感 和文档 含设计 数据 四大类矿 山基础 数据． 2调度 系统作 为矿 山信 息化办 公与 决策 的公共平 台和各 类 矿山软件集 成 和各类 模 型融 合 的公 共载 体 的 MG I S，负 责矿 山 地 物对象的拓扑建立与 维护 、空间查询 与 分析 、矿 山制 图与输 出 等 G I S基 本 功 能 ，并 进行 数 据 访 问控 制 ，调 度 和 控 制 各 类“ 车 辆 ” 的运行 、“ 燃 料” 的采集 、更新 与过滤等． 3 应 用 系统 即各 种 专业 应 用 软件 的集 合 ，包 括 MC A D、 V M、MS 、E C、AI 和 S V等 ，为矿 山业 务 流程 和决 策所 需 的各类 工程计算与应用分析提供 功能服务． 图 1 D M 的基本 组成 Fi g ．1 F h e b as i c c o ns t i t ut e o f di g i t a l mi ne 维普资讯 4 煤 炭 学 报 2 0 0 3 年第2 8 卷 4过滤 系统负责多源异质数据 的集成和质量控制 ，集 成和融 合多源异 质矿 山数据进 行 3 D空间建 模 ，并通过数据 过滤与重组机制进 行数 据挖掘和规律发现 ． 5 核 心 系统负责统一管理 矿 山数据和应用模 型 ，由矿 山时空数据仓库 和矿业应用模 型库 两个子系 统组成 ，是 D M 的心脏或 “ 油库” ． 3 ． 2 DM 的 网络 架构 D M 系统 在矿 山企业 中的业 务化 运作 是基 于 企业 的宽带 、高速 网络 来 实 现 的．为此 ，在 文献[ 1 4～ l 8 ] 的基 础上 ，吸收文献[ 1 9 ] 的业 务流程 思想 ，改进设 计 了一 种基 于矿 山业 务 流程 的 4层 C ／ S的 D M 系统模 式 ，如图 2所示 ．该 系统 模式 由 www 服务器 、G I S服务器 、应用服务器 和数 据与模 型服 务器 4层 组成 ．数据与模 型服 务器中的数据组织 以对象 一关系型数据库 为核心 ，负责对 多源异质矿 山数据 和矿业应 用模 型进行管理 和维护 ．www 服务 器运行业务流程管 理 系统 B u s i n e s s P r o c e s s Ma n a g e m e n t S y s t e m，简称 B P MS ．B P MS基于矿 山信息化业 务流程的业务对象重构 来实 现过程 控制 ，即通过 双 向和并 发控制 机制来 传 递客户端用户群 的访 问请求 ，并控制其它 3层服 务器之 间的数据访 问与功能调用 ，最后通 过 I n t r a n e t ／ I n ． t e r n e t 将处理结 果显 式地 处理 过程 可 见 、可控 或 隐式地 处 理过程不可 见 、不 可控 反馈给 客户端各 有 关 用 户． 剁粹 MSSQL ServerGIS扩展 fGSQL 国 囤 业务流程管理 系统 B P MS 图 2 D M 的 网络 架 构 Fi g ． 2 The ne t wo r k f r a me wor k o f di g i t a l mi n e 以矿 山企业 集 团公司级业 务化 MG I S办公 系统 为 例 ，其 网络 组织 如 图 3所示 ． 基于 MG I S和 DM设 计 的未来遥 控采矿系统原 型如 图 4所 示． 4 D M 的关 键技 术 客 户 机 局 长、总工 主管副局长卜 主管副总工 鬯 竺 望 型 ． 骘竺 一 月 ＆ ． ． ． ． ． ． L 一 L ～， j ． 一 ． ． ． J ． 一 霹 l M G I S 服务器H应用服务器H数据服务器H模型服务器 器 端 、 n ， 服务器 B P MS 图 3矿 山集 团公 级 、 』 务化 MG I S网络组 织 Fi g ．3 The n e t wo r k o r g a ni z a t i o n o f bus i n es s MGI S f o r mi ne g r ou ps 基于 D M 的定 义 、特征与框架 分析 ，笔者认为 ，D M 的理论 研究 与战略实施 ，必须 围绕 以下 9项 关键 技术 进行攻关． 1 矿 山数据仓库技 术针对矿 山信息 的 “ 五性 四多” 复杂性 、海量性 、异 质性 、不确定性 和动态 性 ，多源 、多精度 、多时相和多尺度 特点 ，为统一 管理 和共 享数 据 ，必 须研 究 一种新 型 的数 据仓 库技 术 ，包括矿 山数据 分类 组织 、分类 编码 、元数据 标 准 。 、高效 检索 、快 速 更新 与分 布式 管理 ．其 Ⅱ 荤 F u∞ 口r ／ u ∞口 0 ] 口 二 维普资讯 第 1期 吴 新等 冉 论数字 矿 I 『 l 特 ， 止、框 架 与关 键技术 5 中，研究提 出一种适 合 多源异 质矿 山数据 集成 与共享 、且独立于应用 软件 与数据 模 型的数据 组织结 构为 当务之急． 2矿 山数据挖掘技 术 由于矿 山空 间信 息的 “ 五性 四多” 特点 ，为 了从 矿 山数据 仓 库 中快 速提取专题 信息 ，发 掘 隐含规 律 ，认 识未 知现象 和进行 时空发展 预测 等 ，必 须研 究一 种 高效 、智 能 、透明 、符 合矿 山思维 、基 于专 家 知识 的数 据挖 掘 技 术． D MM 是 指从 海 量 的矿 图4 未来遥控采矿系统原型 Fi g 4 C h e p r ot o t y pe o f f u t ur e r emo t e c on t r o l mi ni n g s y s t em 山数据 中挖掘和发现矿 山系统中 内在 的 、有价 值 的信息 、规 律 和知识 的过程 一 。这些 信息 、规律 和知识 对矿山的安全 、生产、经营与管理能发挥预测和指导作用．D M M可以方便未经专门培训 的用户和各业务 部 门工作人 员共享 和使用海量矿 山信息 ． 3 真 3 D G M 与可视化技 术只有 通过 真 3 D G M 对钻 孔 、物探 、测量 、传感 、设计 等数 据进 行 过 滤和集 成 ，并实现动态数据 维护 局部快速更新 、细化 、修 改 、补充 等 ，才能对 三维地 层环境 、矿 山 实体 、采矿活动 、采矿影 响等进 行真实 的 、实时 的真 3 D的可视化再 现 、模拟与分 析。 4矿 山 3 D拓 扑建模与分析技 术矿 山信息的拓扑空 间查 询 、分析与应用及许 多采矿 安全 问题 的模 拟 、分析与预测 等 ，均以矿 山 3 D实 体的属性 、几 何 与拓扑 数据 的统 一组 织 为基础 ’ 。 因此 ，必须 立 足矿山 3 D数据 的矢栅集成 ，尽快攻 克矿 L 【 j 3 D拓 扑描述 、表达 、组 织与动态维护这一技 术难题． 5 组件 式矿 山软件与模 型 矿 山信息 的分析 与应用 、矿 山生产 的评估 与监 控 、矿 山工 程 的模 拟 与 决策等均 以各类应用软件与相 关模 型为工 具． 因此 ，必须 针对不 同应用 和矿 山工 程需 求 ，研 究开 发 多品 种 、多型号 、多功能 、组 件式软件与模 型． 6 地 下快速 定位 与 自动导航技 术 基于 G P S的地 面快速定 位 与 自动 导航 问题 已基本 解决 ，而在卫 星信号不能到达 的地下 矿井 ，除传统 的陀螺定 向与初露端倪 的影 像匹配定位技术之外 ，尚没有满足矿 t h3 2 程精度与作业速 度要求 的地下快速定位 与 自动导航 的理 沦 、技 术与仪器．在这方 面 ，加拿大 已开始研究攻 关 ，我 国矿 山测量 界应 以此作 为未来 1 0 a的重要科研 方向和攻 关 目标． 7 井下 多媒 体通讯与无 线传输技 术在矿井通 信方 面 ，除宽带 网络之外 ，如何快 速 、准确 、完整 、 清晰 、实时地采集与传输矿山井下各类环境指标 、设备工况 、人员信息 、作业参数与调度指令等数据，并 以多媒体 的形 式进行地面 一井下双 向 、无线 传输 ，也是有待改进 的技 术问题． 8 智能采矿机 器人 “ 班组” 技 术在矿 山 自动化 方面 ，要 突破 过去关 于采 矿机器 人 的个 体行 为方 式 ，要从群体协 同的角度 ，从采矿设备 整体与整个作业 流程 中的 自动控制 、协调 、适应 、保护 、调整 、修 复甚至再生 的角度 ，去理 解 、研究 和设计 新一代智能化 采矿 机器人 “ 班组 ” ． 9 矿 山 3 S ，O A，C D S五位 一体技 术为实现 全矿 山 、全过 程 、全周期 的数字 化管理 、作业 、指挥 与调度 ，必须 基于矿山 G I S对矿 山信息统一管理 与可视 化表达 ，无缝 集成 自动化 办公 O A 和指 挥调 度 系统 C D S ；并集成 R s和 G P S技 术 ，真 正做 到从数 据采 集 、数据 处理 、数据 融合 、设 备跟 踪 、动 态定 位 、过程管 理 、流程优化到调 度指挥 的全过程一体 化． 5 “ 数 字 开滦 ” 建 设 的 进展 作为百年老局 的开滦 集团 有 限责任公 司 ，已将 矿 山信息 化改造 和 D M 技 术列 为开 滦 “ 十五 ”科 技 发展战略 中的重 中之重 ，并将宽带局域 网建设 、矿 I J J 基础信 息数字 化 、MG I S系统建设 和 矿 山应 用软 件 开发作为 当前工作 的重点、 1 9 9 5～2 0 0 2年 ，开滦 集团 围绕“ 数字开滦 ” 建 设 ，已投 入 4 0 0 0余万 元． 目前 ，已完成 集 团公 司机关宽带 网建设 ，集团公 司与子公 司 矿 之 间 、子 公 司 矿 与子公 司 矿 之 间的宽带 网建设 正 维普资讯 6 煤 炭 学 报 2 0 0 3 年第2 8 卷 有序展 开 ；各矿主要生产矿 图 、交换 图已完成数 字化 ，实现 了各矿 与集 团公 司信 息 中心 的动态 矿 图交换 ． 组织开发 了 C A D矿图查 询系统 、经管信 息系统 、内部 网信 息查 询 系统 、社保 数据 转换 软件 、医保管 理软 件 、人 事查询系统 、开滦办公 自动 化平 台 、开滦 矿 区 “ 三下 ” 压煤 动态 管理 系统 、复 杂 开采沉 陷预 计 系 统 、矿 井三维地震勘探 与地质 解译系统等矿 山软件．唐山矿 已完成有 拓扑 电子矿 图及 MG I S系统 建设 ，吕 家坨矿 、范各庄矿 的有拓 扑电子矿图及 MGI S系统建设正在进行 ．不久 的将 来 ，即可实现 开滦局矿 主要领 导及主要业务部 门之 间基于 MG I S的互动办公系统 ，并形 成 DM的一个雏 形． 6 结 语 D E战略在给 中国矿业 带来挑 战的同时 ，也带来 了前 所未 有的发 展机遇 ．中 国矿 业要 走 出困境 ，面 向 2 1世纪寻求可持续发展 ，必须走 D M 之路．通过信 息化改造和 DM技术 的推行 ，使 传统 的采矿业 在管理模 式 、组织结构 、采 矿工艺 、决策方式 等方面有大 的改 革．只有 这样 ，才 能在 未来 5～1 0 a ，力争 实现矿 业 科技与矿业生 产工艺的跨越式发展 ．同时 ，必须清醒 的认识 到 ，矿 山信息化 改造是一项复杂 、系统 而艰 巨 的工作 ，有 观念的因素 ，也有技术 的因素 和资金 的制 约．因此 ，必须兼顾 观念 更新 、人才培训 、资金投入 和科研攻关 方面 ，有计划 、有步骤 地稳步实施 D M 战略． 参 考文献 [ 1 ]X u G u a n h u a ．B u i l d i n g t h e d i g i t a l e a r t h ，p r o m o t i n g c h i n a a n d g l o b a l s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t[ C] ．P r o c ．1 s t I n t ．S．v m．DE B e i j i n g S c i e n c e P r e s s ，1 9 9 9 ．6～1 0 ． [ 2] [ 3] [ 4 ] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] [ 1 9 ] 吴立新 ，刘纯波 ，牛本宣 ，等．试论发展我国矿业地理信息 系统的若干问题[ J ] ．矿山测量 ，1 9 9 8 4 4 8～ 5 1 ． K e l l y M．D e v e l o p i n g c o a l mi n i n g t e c h n o l o gy f o r t h e 2 1 s t c e n t u r y [ C] ．P r o c ．Mi n i n g S c i ．＆ T e c h ．N e t h e r l a n d s B a l k e m a ， 1 999．3 ～7． Den by B， S ch o fie l d D． Adv a n c ed c omput e r t e c hn i qu esd ev e l op me nt for t h e mi n er a l s i nd us t r y t o wa r ds t h e n ew mi l l e nn i um [ c] ．P r o c ．Mi n i n g S c i ．＆T e c h ．N e t h e r l a n d s B a l k e ma ，1 9 9 9 ．6 3 5～ 6 4 4 ． S h u e y S A．Mi n i n g t e c h n o l o g y for t h e 2 1 s t c e n t u ryi n c o d i g s d e e p i n s u d b u ry [ J ] ．E＆ M J C h i n a ，1 9 9 9 2 7～1 1 ． 朱训．世纪之交的中国矿业 [ J ] ．中国矿业 ，1 9 9 9 专 3～6 ． 吴立新．数字地球 、数字中国与数字矿区 [ J ] ．矿山测量，2 0 0 0 1 6～9 ． 吴立新 ，殷作如 ，邓智毅 ，等．论 2 l世纪的矿山数字矿山 [ J ] ．煤炭学报 ，2 0 0 0， 2 5 4 3 3 7～3 4 2 ． C r a w s h a w S A M， D e n b y B，Mc C l a r n o n D．T h e u s e o f v i rt u a l r e a l i t y t o s i mu l a t e r o o m a n d p i l l a r o p e r a t i o n s[ J ] ．C o a l I n t e r n a ． t i o n a l ，1 9 9 7 1 2 0～2 2 ． B i s e C J ．Vi r t u a l r e a l i t y e me r g i n g t e c h n o l o gy f o r t r a i n i n g o f m i n e r s[ J ] ．Mi n i n g E n g ． ，1 9 9 7 1 3 7～ 4 1 ． S i m o n W Ho u l d i n g ．3 D g e o s c i e n c e m o d e l i n gc o mp u t e r t e c h n i q u e s for g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n[ M] ．L o n d o n S p r i n g e r Ver l a g，1 9 94． 齐安文，吴立新 ，侯恩科，等．三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题 [ J ] ．中国矿业 ， 2 0 0 1 ，1 0 5 6 l ～6 4 ． 吴立新 ，齐安文，杨可明，等．矿山 G I S T rMGI S 2 0 0 0简介及其关键技术 [ J ] ．矿山测量，2 0 0 1 1 5～8 ． Wu L X，L i u C B，Ch e n G R，e t a 1 ．Th e r e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t o f n e t w o r k e d mi n i n g c o r eGI S f C] ．P r o c ．2 n d I n t ． Wo r k s h o p o n D y n a mi c Mu l t i D i m e n s i o n a l GI S ．B e i j i n g I S P R S，1 9 9 9 ．3 5 9～ 3 6 4 ． 吴立新 ，殷作如．数字矿区核心数字矿 山基本特征与总体架构 [ A] ．中国科协第 6 7次青年科学家论坛文集 [ c] ．北京，2 0 0 1 ． 吴立新 ，殷作如．数字矿山构想与关键技术 [ A] ． 中国矿业联合会年会暨首届 国际矿业博 览会论文集 [ c] ．中国 矿业 专 ，2 0 0 1 ．7 7～8 5 ． 吴立新．论数字矿山及其基本特征与关键技术 [ A] ．第六届全国矿 山测量学术会议论文集 [ c] ．2 0 0 2 ．6 8～ 7 2 ． 陈书琳 ，吴立新 ，漆小 龙．基于网络 的业务化 办公 MG 1 S系统研究 [ A] ．第六 届全 国矿 山测量学术会 }义论文集 [ c] ．2 0 0 2 ．4 9～5 2 ． 杨敏，汪云 甲，郝庆旺．关 于开发式 矿 山信息 系统架 构的研 究 [ A] ．第六届 全国矿 山测量学 术会议论 文集 1 j 1 ● 1 J 维普资讯 第 1期 吴立新等 再论数字矿山特征 、框架与关键技术 7 [ 2 2 ] [ 2 3 ] [ 2 4 ] [ 2 5 ] [ 2 6 ] l cj ．2 0 0 2，2 0 0～2 0 4 ． Wu L X，Y a n g K M，Q i A W，e t a 1 ．I n f o r ma t i o n c l a s s i fi c a t i o n＆ma n a g e me n t f o r MGI S a n d d i g i t a l mi n e [ c] ．P r o c ．1 s t I n t ．S y m．o n D E ．B e i j i n g S c i e n c e P r e s s ，1 9 9 9 ．9 9 9～1 O O 4 ． Wu L X， Hu J X，X i e C L ．A I Dc o d i n g m e t h o d c o n t a i n i n g q u a d r a n t l a b e l for n o nb o u n d a r y 3 D G I S [ A] ．P r o c ．2 n d I n t ． W o r ks h o p o n D ．y n a mi c a n d Mu l t i d i me n s i o n a l G I S C J ．B e i j i n g I S P R S ，1 9 9 9 ． 1 0 5～1 0 8 ． 范爱民．矿区 G I S建设中元数据问题研究 [ J ] ．矿山测量 ， 2 0 0 0 1 l 0～l 2 ． 常占强 ，吴立新 ，漆小龙 ，等．基于空『 臼 J 数据仓库的矿l l l 数据挖掘技术探讨[