--2---1-河北鋼鐵集團礦業公司數字化礦山建設一期工程礦山信息集成治理平臺開發方案建議書河北鋼鐵集團礦山設計爭論院東北大學系統工程爭論所東北大學秦皇島分校20231110日目 錄1......................................................................................-1-2建設數字礦山的作用和意義 23..............................................................-4-數字礦山建設的目標 4數字化礦山的規律構造 43.3河北鋼鐵集團礦業公司數字化礦山的總體需求............................................................-6-3.3.1數據中心功能...............................................................................................................-7-3.3.2三維礦業軟件應用功能 73.3.3企業治理功能..............................................................................................................-9-3.3.4生產動態過程管控一體化功能 93.3.5礦山信息治理系統的實時更................................................................................-10-3.3.6與ERP系統的兼容....................................................................................................-10-3.4河北鋼鐵集團礦業數字化礦山建設進程安排 104............................................................-11-4.1河北鋼鐵集團礦業礦山信息治理平臺研發內容..........................................................-11-4.1.1數字礦山建模與GIS平臺開發.................................................................................-11-4.1.2GIS平臺開發環境.....................................................................................................-14-4.1.3GIS平臺開發的原則...............................................................................................-14-\l“_TOC_250012“4.2礦山信息集成治理平臺的數據流程 15\l“_TOC_250011“礦山信息集成治理平臺系統設計方案 15\l“_TOC_250010“系統開發的總體思路 15\l“_TOC_250009“系統架構〔硬件軟件〕 16\l“_TOC_250008“應用軟件系統的主要功能 17\l“_TOC_250007“應用軟件系統數據庫總體設計 17\l“_TOC_250006“礦山信息的構造特征 17\l“_TOC_250005“數據庫設計方案 19\l“_TOC_250004“系統開發的關鍵技術 22\l“_TOC_250003“系統開發的可行性 23\l“_TOC_250002“技術可行性 23\l“_TOC_250001“經濟可行性 24\l“_TOC_250000“系統開發流程、進度打算安排 24河北鋼鐵集團礦業公司數字化礦山建設一期工程礦山信息集成治理平臺系統開發方案建議書工程提出的背景及意義河北鋼鐵集團礦業公司目前正以“礦業、大礦業”的進展要求，努力打造“國內最大、國際一流”的礦山企業。礦業公司以科學發展觀為指導，以效勞鋼鐵主業為宗旨，以打造鋼鐵糧倉為目標，依據集團公司“掌控資源、增產增效、做大做強”的總要求，高起點謀劃，高品質打造，高效率推動，加快實施“雙一3500依據四個一流的精細治理目標，提出了數字化礦山建設的思路，其主體思想是：緊緊圍繞公司的進展要求和總體目標，以數字礦山建設為技術平臺和重要手段，切實落實精細治理方針，實現精細治理目標。“數字化礦山”(DigitalMine)是隨著計算機技術、微電子技術、信息技術決策處理集成化。礦業公司的數字化礦山建設以精細化治理為中心任務，在礦山技術、治理標準、標準、制度的建立與執行的約束環境下，建立礦山系統的數據庫、三維地質系統、選礦工藝流程監控、管控系統、礦山生產經營管控系統。本項數字化礦山建設與ERPERP設主要以礦山地質、資源儲量、采礦技術打算、設計、礦業公司各礦山地理信息實現公司對各礦山資源、采選生產工藝、安全系統的可查、可控、可追逆、可優化，實現領導對礦山系統信息的在線即時掌控，到達即時、全面、準確地管控礦山的安全與生產經營狀況，從而實現精細化治理的目標。數字化礦山概念包含三個層次：將礦山中的固本信息〔即與空間位置直接有關的相關固定的信息，如地表地形地貌,水文地質及地質構造、礦山地質儲量、開拓開采方案、已完成的〕數字化，按三維坐標組織起來一個數字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山的整風光貌；〔即技術、營銷等等〕組成一個意義更加廣泛的多維的數字礦山。在多維數字礦山根底上，融合現代計算機把握技術、治理決策技術，自安全生產水平、增加礦山企業的競爭力，使之實現可持續的進展。建設數字礦山的作用和意義值的學問。--10---11-體呈現地質形態和生產現場實際狀況。礦業數字礦山模型是把地質勘探、資源估量儲量、測量數據收集等導入成三維視圖,同時融合了露天采礦和地下采礦設計具體的地質數據;還能設計多種現場生產方案及采區閉坑復墾方案、模擬方案實施效果,模擬再現生產現場的調度指揮。治理者不僅可以通過不同設計方案的比較,實現最優化的治理;站在整個礦生產所需的各種資源;還可以在整體設計平臺之上,進展動態技術信息溝通,準時可借助整體設計平臺,依據生產現狀科學合理地進展日常生產打算安排。數字化礦山還可以作為檢驗監測手段,將礦山邊坡、排土場、尾礦庫、地下全的監控預防；將其他合作單位提交的測量、勘探、設計等技術資料進展復核,找出其需要進一步完善的局部,提高工程成果的準確度,使設計能和礦山實際生產活動相結合,科學推動礦山長遠進展。數字化礦山的意義主要表達在以下兩個方面：進大型產業的增長，供給更多的產業時機、安全監測及決策治理效勞等；和治理，在處理礦山簡潔系統問題時幫助人們更好地建立直觀感和全局觀念。人力資源優勢得到充分發揮的型工業化道路,數字化、信息化是其進展的必定趨勢。數字化礦山的總體方案及其建設進程數字化礦山的根本特征是以高速企業網為“路網”、以采礦CAD〔MCAD〕、〔VR〕、仿真〔CR〕、科學計算〔SC〕與可視化〔VS〕為“車輛”、以〔3DGM〕和數據挖掘為“調度”。數字化礦山的最終表現為礦山的高度信息化、自動化、智能化與高效安全開采，直至遙控采礦和無人采礦模式。數字化礦山建設是一個典型的多學科技術穿插的領域，涵蓋了礦山企業生產經營的全過程。由于礦山企業普遍具有生產對象〔資源〕的不確定性、生產GIS，也不是一般加工企業ERP概念的簡潔復制，而是一個包含兩者特征的嶄的經營與治理的各個環節與生產要素實現網絡化、數字化、模型化、可視化、集成化和科學化治理，使礦山企業生產呈現安全、高效、低耗的局面。數字礦山建設的目標應用計算機技術、網絡技術、信息技術、把握技術、智能技術和礦山生機集成。過程把握最優化。保證礦山生產安全，提高產量和質量，提高企業經濟效益和競爭力氣。促進礦山標準化、標準化、示范化目標的實現。數字化礦山的規律構造理的任務不同，又可細化為不同功能層面。根底信息化級層主要包含根底數據治理和模型治理。件、圖形文件庫等。該層為后續各層供給局部或全部輸入數據。模型、礦區地質模型、采場模型、地理信息系統模型、虛擬現實動畫模型等。該作業信息化層級主要包括模擬與優化、設計規劃和執行與把握。模擬與優化即實現如工藝流程模擬、參數優化、設計與打算方案優化等。方案設計供給手段。把握、遠程操作等。治理與決策支持信息化層級ERP與企業外部環境〔供給鏈與客戶關系〕治理。依據各件工具為決策者供給各個層次的決策支持。數字化礦山的根本規律層次構造如圖1所示：決策信息化與算法〕治理信息化〔治理流程模算法〕

令指辦公自動化OA令指

決策支持與商務智能DSS+BI企業資源打算ERP

息信供給鏈與客戶關系治理SCM+CRM息信

支撐 庫據支撐計算機，通信網絡作業信息化〔工藝流程模參數優化等〕

方案設計 生產打算 生產調度 生產設備令 指

生產工藝 撐

傳感器，把握器根底信息化文件，二/三維模型等〕

安全監測與監控 礦產資源治理，資源模型及評估支撐參數檢測與傳送 根底自動化 過程自動化1數字化礦山的規律構造河北鋼鐵集團礦業公司數字化礦山的總體需求能實時、科學地做出決策，發揮數字礦山系統的最大力氣和最正確效益。模型呈現系統、地測地理信息系統、采礦技術、打算、設計系統、安全監測監控息系統、綜合管線治理系統、安全治理系統、設備及物資、資產治理系統、礦山生產本錢治理系統、系統集成平臺建設、礦山綜合治理系統等；特點制定符合企業實際的數字礦山建設總體技術方案。通過對企業現有技術應用狀況的調查和對國內一些大的礦業公司的數字化功能。數據中心功能進一步實現數據的分專題深層次利用，為深入分析與決策供給關心支持。根底空間信息的組織治理：對礦山的各種資料匯總、分類存儲，主要包定義、編碼及其增、更、刪除、查詢等數據庫操作。2DGIS層組、圖層的構造，以采、掘、機、運、通等礦山生產系統圖為地圖對象，以構GIS空間分布的實時查詢與治理，并實現地圖的放大、縮小、平移等常規的查詢掃瞄操作，實現對河北鋼鐵礦業礦山的統一治理。數據中心治理包括了礦用對象空間根底信息的數據庫操作治理和面對對功能。三維礦業軟件應用功能視化監控與跟蹤。地質局部性數據，造模型，如礦巖體、斷層、裂開帶、巖性、構造等。的根底。采礦局部削減礦石的損失率和貧化率、以及取得最大效益都具有重要意義。測量局部導入全站儀、GPS等設備或南方CASS格式的測量數據，自動生成地形、采3DMin，利用其點線和屬性數據構建三維外表模型；還可以應用于工程量的驗積和外表積。如，計算排土場的體積，計算填方，挖方工程量。3DGPS輸入播送協議地址與GPS動態信息鏈接，實現對礦山生產或設備的實時監GPS更真實地了解施工時狀況；礦山數據信息的動態查詢與監測；能夠實時顯示GPS個設備當前的運行軌跡。開采優化設計供給地質根底保證。企業治理功能企業治理為企業數據治理配置中心，系統完成的功能主要有：礦用對象數據名目：基于數據中心所定義的礦用對象按名目樹的模式組增、修改、刪除、配置對象。生產系統數據名目：實際上生產系統是由各種礦用對象依據確定的拓撲查詢、配置某一對象包含的信息。屬互查功能。對象屬性構造自定義：對任一對象用戶可以自定義屬性構造，并且可以持的訪問機制。測點配置治理：系統與全礦山綜合自動化系統平臺無縫集成，對于全礦獵取綁定測點信息，支持一個對象屬性綁定多個字段。數據字典治理：數字字典是支持系統運行的根底信息，通過數據字典治理進展維護治理以支持其他系統對根底數據的平滑使用。生產動態過程管控一體化功能如下幾個方面。GPS方法實現設備的有效利用。提升、供電、通風、排水等系統的自動監測與把握用裝備、配件、材料進展治理。礦山信息治理系統的實時更把各個礦山的信息系統包括三維礦業軟件作為終端的數據接口，每個礦山只動態的實時準確把握與治理。ERPERPERP正在信息化、數字化上做到“精細化”治理。河北鋼鐵集團礦業數字化礦山建設進程安排企業的實際狀況，實行“總體規劃、分步實施”的原則逐步進展建設。結合礦山的現狀，以及目前信息技術的進展水平，數字礦山建設初步依據以下幾個階段開展實施：第一階段：數字礦山建模與GIS平臺開發階段第三階段：建設、完善礦山綜合通訊系統階段第四階段：設備監測、把握和安全預警系統建設階段此次開發考慮到系統建設階段性和穩妥性，首先集中開展前兩個階段的工高現階段的礦山技術治理水平。成數字化礦山的示范礦山，進一步帶動建設公司其他礦山。礦山信息集成治理平臺系統需求分析河北鋼鐵集團礦業礦山信息治理平臺研發內容GIS平臺開發質、測量、采礦、打算等工作供給了根底。具體的主要工作內容包括：礦山地、測、采資料的收集；①鉆孔數據以及探槽數據的重點。地質數據的完善性和牢靠性，直接影響一個礦山生產經營和決策。現場采集鉆孔數據包括：鉆孔開口位置數據測斜數據礦山鉆孔樣品分析數據地質巖性分析數據②井巷工程數據③地表測量數據形圖以及各礦體區域地質地形圖〔包括散點信息〕或MapGis、AutoCAD矢量化地形等高線圖。④平剖面圖AutoCAD格式或MapGis3DMine礦山現有各種資料的數字化礦區地形圖、及地質勘探平剖面圖和地質勘探鉆孔信息的數字化；鉆探、〔報告和圖紙〕的數字化；露天坑現狀實測資料的數字化；據對預所以該項工作已經具備相當的根底。數據的導入下三方面的數據：鉆探、生產勘探地質數據的導入；地質平剖面圖的導入；實測現狀圖的導入；資源與開采環境模型構建為下一步采礦工程的實施奠定根底。①建立地質數據庫品分析文件和巖性文件建立地質數據庫，并可以在三維環境下顯示地質數據。②樣品數據根本統計分析和變異函數分析分布規律，并為確定特高值和塊體模型估值作預備。在空間上的相關性、構造性。構造性和變異性，即具有空間各向異性特征。因此，在進展變異函數的計算和分析時將針對不同的方向分別進展。在進展各個方向的變異函數計算分析時，要指定的參數包括：圓錐體的容差角、容差限、滯后距，計算的最大距離。由于理論變異函數參數取值的正誤對品位估值結果的準確性具有格外大的應用這些參數進展品位估值時的估值效果。③地質實體模型構建適合本礦山的建模方法自動建立實體模型。個點的坐標值，將全部點〔線亦由散點組成〕聯成假設干相鄰的三角面，然后形成一個隨著地面起伏變化的單層模型，因此需要首先用AutoCAD高線圖，然后導入軟件中，再用創立DTM線和散點文件，執行“創立DTM模型”指令。④塊體模型構建根底上進展賦屬性值。計算及治理。3DMine供給了距離冪次反比法、克里格法、最近距離法等幾種品嘗擎，可實現不同約束條件下的礦石資源/儲量和品位報告。GISWindowsXP/2023SQLServerC#、3DMine及MapInForGIS息更、決策分析、圖、文、表信息輸出等功能。GIS依據礦山的特點以及開發工具的特點，吸取以往開發閱歷，結合最的GIS則:有用性原則程的系統。標準化原則符號等符合國家和行業標準。操作簡便簡潔上手，功能設計依據治理要求貼近用戶，供給具體的幫助功能。易于維護表結合嚴密，數據庫要充分考慮易于維護、擴展以及其它軟件的擴大。安全穩定保數據庫的安全穩定，確保公司商業機密安全。礦山信息集成治理平臺的數據流程原始紙質地礦資料電子化處理公司其它系統辦公自動化系統原始紙質地礦資料電子化處理公司其它系統辦公自動化系統地礦電子化資料整理篩選擬存檔地礦資料分類編碼及摘要處理資料數據倉庫外部數據接口現有各礦區地測采資料編輯、錄入、處理擬存檔地礦資料礦產資源中心數據庫文檔庫地測采更信息提交存檔生產作業與設備狀態數據庫地測采圖庫生產經營數據庫多媒體庫各礦區地測采動態數據采集、編輯、整理地測采動態信息分類編碼處理礦區生產經營動態更信息數據倉庫聯機專題效勞引擎各礦區設備動態信息各礦區作業動態數據各礦區安全動態數據各礦區人員定位數據專題分析數據地礦三維可視化專題支撐應用軟件方案采集、編輯、整理礦區生產經營動態信息資源經濟測算評價綜合地質爭論作業監控與調度 安全生產監測各礦區經營數據數據2河北鋼鐵集團礦業礦山資源信息集成治理平臺數據流程礦山信息集成治理平臺系統設計方案系統開發的總體思路河北鋼鐵集團礦業礦山信息集成治理平臺是在計算機網絡硬件與軟件環境C#WEB的數據倉庫應用治理軟件平臺，供給用戶專題檢索、統計與分析功能。系統承受的計算模式為B/S構造，其優點是客戶端簡捷，便于治理和維護，同時系統具有良好的兼容性和可擴展性。系統架構〔硬件軟件〕系統的網絡支撐環境與拓撲構造應用效勞器工作站應用效勞器工作站數據效勞器礦業公司主干網WEB效勞器中心路由器防火墻應用效勞器防火墻防火墻廣域網應用效勞器WEB效勞器WEB效勞器節點路由器節點路由器礦山/礦區骨干網礦山/礦區骨干干網據器交換機交換機數據效勞器工作站數字攝像機工作站人員信息卡數字攝像機無線基站人員信息卡無線基站數采接口手臺/手機 數采接口

井下分支網 露天礦分支網

手臺/手機圖3河北鋼鐵集團礦業數字化礦山系統網絡拓撲方案示意軟件開發與支撐環境操作系統：Windows2023/XP數據庫系統：SQLServer軟件開發工具：VisualStudioC#三維地質圖形支撐軟件：3DMine(3)應用軟件系統架構操操作系統專題應用軟件系統ERPOA數據檢索查詢效勞引擎礦產資源數據倉庫三維建模軟件河北鋼鐵礦業集團礦產資源信息集成治理平臺計算機網絡系統數據接口引擎數據采集、編碼、轉換、傳輸地測采數據設備、作業、人員實時監控數據安全監測數據數據庫治理系統圖4河北鋼鐵集團礦業礦山信息集成治理平臺軟件架構示意應用軟件系統的主要功能河北鋼鐵礦業集團礦產資源信息集成治理平臺系統設置維護信息資源分類采編數據檢索統計三維建模分析河北鋼鐵礦業集團礦產資源信息集成治理平臺系統設置維護信息資源分類采編數據檢索統計三維建模分析與接口用戶與權限治理操作日志治理數據字典與編碼管理數據三數據備份錄入與采集表單數據與圖檔下載作業監控與調度安全監測ERP與OA接口后期開發圖信圖信數數圖檔息據據檔上分綜統綜傳類合計合下編檢分檢載碼索析索三三維維維模建圖型模形分引顯析擎示計算圖5河北鋼鐵集團礦業礦山信息集成治理平臺軟件功能示意應用軟件系統數據庫總體設計礦山信息的構造特征〔1〕礦山數據特點特點:海量數據由于礦山的生產經營治理，涉及到經濟、生活、生態環境、資源、工程技術方面面，其數據必定是海量的。數據的多樣性與多源性術，又涉及經濟等等;數據表現形式有的是以數據文件形式存儲，有的是以文本據進展標準和統礦山數據的動態性DCCB數據的關聯性質、測量、采礦、充填、通風等部門均需使用同一采場的空間坐標數據。(2WEB數據庫口和協調比較簡潔。文件系統信息。數據文件4要數據項分別為:孔口坐標數據文件:鉆孔編號，X、Y、Z樣品化驗數據文件:鉆孔編號、取樣起始深度、終止深度、取樣間距、巖礦芯長。地質代碼數據文件:鉆孔編號、起始深度、截止深度、巖礦心長、巖石類型。文本文件Word、Excel式。圖形文件DWGBMP〔3〕礦山數據的多維度特征從規律層面上對礦山信息進展分析，可以清楚生疏到其具有時間維度、空6有效地組織與治理。空間位置地質測量〔礦區、礦段，坐標XYZ〕地質測量采礦信數據采礦信數據設備息文檔人員形圖形安全態。。。作業狀態。。。時間數據庫設計方案

圖6礦山信息的維度地質礦產數據庫的概念模型設計概念構造設計是將需求分析得到的用戶數據需求進展抽象并轉換為信息界具體的數據庫系統，是各種數據模型的根底，是數據庫設計的關鍵。過抽取實體(Entity)和實體之間的聯系(Relationship)來表達概念構造。地質礦產資料的成果主要有四類根本形式(3)圖件，(4)表格。在現代礦床勘探過程中，由于計算機運用，有時可能包括電子文檔(Word(Excel像、圖片、聲音、圖像、幻燈片等多媒體資料。此，對于各個資料均需要數據庫治理員或者部門治理員(DBADataBaseAdministrator)來設置用戶的權限，這種設置是允許讀、寫等。以上資料成果可以抽象為下述實體:(DirectoryItem，DirItem)。文檔數據實體:紙介質文檔(勘探報告、爭論報告等)、電子文檔(Word、圖像、幻燈片等)、軟件包等數據的表示和存儲，統一抽象為文檔數據稱為文檔數據實體(DoeumentDataDoeDat)。文檔特征實體:對文檔數據的特征(名稱、日期等)進展描述的條目，稱為文檔特征實體(DoeumentCharacterization，記為DoeCha)。文檔特征實體為文檔數據的元數據(Metadata)。MapDat)。圖件特征實體:對圖件數據的特征(名稱、日期、比例尺等)進展描述的條目，稱為圖件特征實體(Mapeharaeterization，記為MapCha)。圖件特征實體為圖件數據的元數據。表格數據實體:可以用二維表格表示的數據(如樣品化驗分析數據)，統稱為表格數據實體(TableData，TabDat)。表格特征實體:對表格數據的特征(名稱、日期等)進展描述的條目，稱為表格特征實體(TableCharaeterization，記為TabCha)。表格特征實體為表格數據的元數據。孔數據實體:礦床勘探工程(如鉆孔、坑道、探槽等)在幾何外形上均為線狀，均具有工程位置、軌跡形態、地質編錄、樣品化驗等數據，具有一樣的或(HoleData)。孔數據包括孔口坐標數據實體(HoleCollarData，記為HoleCollarDat)、孔跡測量數據實體(HoleSurveyData，記為HolesurveyDat)、地質編錄數據實體(HoleCodingData，記為Ho1eCodingDat)、樣品化驗數據實體(HoleSampleData，HolesampleDat)。名稱等)，稱為用戶實體。的權限(如:只能掃瞄、允許全部操作等)，稱為權限