引言
??????? 隨著社會(huì)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和世界人口增長(zhǎng)，礦產(chǎn)資源消耗速度也越來(lái)越快。人類生存空間是有限的，如何合理開發(fā)與利用有限空間中的礦山資源來(lái)滿足人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展要求己成為當(dāng)今人類社會(huì)的共同主題，如何有效地管理礦山，從而最大限度地利用礦產(chǎn)資源，是礦業(yè)部門亟待解決的問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)礦業(yè)遇到了空前的生存與發(fā)展困境。中國(guó)礦業(yè)要走出困境，面向21世紀(jì)尋求可持續(xù)發(fā)展，必須將礦山企業(yè)信息化建設(shè)與整個(gè)礦山企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、管理改革相結(jié)合，即走數(shù)字礦山之路。
??????? 一、?數(shù)字礦山的內(nèi)涵
??????? 我國(guó)從事礦山地理信息系統(tǒng)的科技工作者提出數(shù)字化礦井，甚至是數(shù)字化礦山的概念。其實(shí)質(zhì)分為：一個(gè)層次是將數(shù)字礦山中的固有信息（ 即與空間位置直接有關(guān)的相固定的信息，如地面地形、井下地質(zhì)、開采方案、已完成的井下工程等） 數(shù)字化，按三維坐標(biāo)組織起來(lái)一個(gè)數(shù)字礦山，全面、詳盡地刻畫礦山及礦體；另一個(gè)層次是在此基礎(chǔ)上再嵌入所有相關(guān)信息（即空間位置間接有關(guān)的相對(duì)變動(dòng)的信息，如儲(chǔ)量、安全、機(jī)電、人事、生產(chǎn)、技術(shù)、營(yíng)銷等）組成一個(gè)意義更加廣泛的、多維的數(shù)字礦山。前一個(gè)層次是將礦山各種信息進(jìn)行信息化，后一個(gè)層次才是真正的數(shù)字礦山。
??????? 二、?礦山數(shù)字化、信息化和自動(dòng)化的關(guān)系
??????? 礦山數(shù)字化、信息化和自動(dòng)化三者之間的關(guān)系用一句話概括：信息化是實(shí)質(zhì)，數(shù)字化是表達(dá)形式，自動(dòng)化是基礎(chǔ)和目的。所有的高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井其核心是信息，即各種信息的采集、傳輸、應(yīng)用和反饋的閉環(huán)過(guò)程，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，所有的信息都將以數(shù)字化的方式表現(xiàn)出來(lái)，其應(yīng)用的最終價(jià)值將體現(xiàn)在礦井安全生產(chǎn)自動(dòng)化（管控一體化）上，體現(xiàn)在企業(yè)的減人增效、保障安全上。
??????? 信息化是現(xiàn)代化礦山的實(shí)質(zhì)?，F(xiàn)代化礦山實(shí)質(zhì)上是依賴對(duì)礦山地理、生產(chǎn)、安全、設(shè)備、管理和市場(chǎng)等方面的信息進(jìn)行采集、傳輸、處理、應(yīng)用和提升，達(dá)到信息增值的目的。其主要內(nèi)容包括信息的采集（傳感器與檢測(cè)）、信息的傳輸（通信）、信息的處理（計(jì)算機(jī)）、信息的應(yīng)用與集成（自動(dòng)化）等等。信息是未來(lái)礦山企業(yè)的重要戰(zhàn)略資源，擁有全面、完整、準(zhǔn)確的信息是企業(yè)提高生產(chǎn)能力，保證安全，提高管理水平、市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的重要保障。
??????? 在這方面美國(guó)和澳大利亞的礦山企業(yè)做出了榜樣。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，他們?cè)诠ぷ髅娌捎糜?jì)算機(jī)（技術(shù)）控制的大功率電牽引采煤機(jī)、電液控制的液壓支架和具有軟啟動(dòng)功能的刮板輸送機(jī)。而在主要煤流運(yùn)輸、礦井供電系統(tǒng)、通風(fēng)、排水系統(tǒng)、礦井提升系統(tǒng)等方面，均采用計(jì)算機(jī)（技術(shù)）實(shí)現(xiàn)工況監(jiān)測(cè)、故障診斷與自動(dòng)控制，對(duì)井下環(huán)境安全的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而這些生產(chǎn)、安全、地理和設(shè)備的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（通信線路）實(shí)時(shí)傳送到地面調(diào)度中心，使得礦山的安全、生產(chǎn)管理決策更便于優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了電子生產(chǎn)。為減少設(shè)備及其零配件的庫(kù)存量，進(jìn)一步降低噸煤成本，他們注重供應(yīng)鏈的管理，大力推進(jìn)以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的電子供應(yīng)鏈。面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益嚴(yán)峻，他們轉(zhuǎn)為以市場(chǎng)的客戶為中心，重視客戶關(guān)系管理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配煤，滿足用戶對(duì)各種不同煤質(zhì)的需要，推動(dòng)電子商務(wù)。礦業(yè)先進(jìn)國(guó)家的礦山企業(yè)正向管控一體化和產(chǎn)供銷一條龍發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化。
??????? 數(shù)字化是信息的表達(dá)形式，而且是信息最高、最先進(jìn)的表達(dá)形式。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，許多礦山的地理信息、生產(chǎn)信息、安全信息、設(shè)備工況信息從采集（傳感器）開始，就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。傳感器在采集信息的同時(shí)，它可以對(duì)信息進(jìn)行處理、自校正等，不僅使被采集的信息更準(zhǔn)確，而且可以在一根總線上掛許多個(gè)傳感器，使信息傳輸系統(tǒng)更簡(jiǎn)便。而被采集的信息不會(huì)因傳輸距離和環(huán)境使精度受到影響。由于信息是以數(shù)字的形式進(jìn)行采集、處理、傳輸和應(yīng)用，因此，生產(chǎn)、安全、管理、市場(chǎng)等信息可以在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上進(jìn)行傳輸和交流，使所有的信息能得到更充分的應(yīng)用，使所采集到的信息得到更大的增值。
??????? 自動(dòng)化（管控一體化）則是現(xiàn)代化礦山的重要基礎(chǔ)和目的。眾所周知，自動(dòng)化是指機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程、管理過(guò)程（DA、BA）在沒(méi)有人的直接參與，經(jīng)過(guò)自動(dòng)檢測(cè)、信息傳輸、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的目標(biāo)。信息化（數(shù)字化）的信息絕大部分來(lái)自于各種生產(chǎn)、工況、安全的自動(dòng)檢測(cè)裝置（傳感器），這些是信息化（數(shù)字化）的基礎(chǔ)。反之，由于實(shí)現(xiàn)了信息化（數(shù)字化），可以在地面對(duì)礦山的生產(chǎn)設(shè)備的工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，可以實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)各種地理、安全信息，大大減少井下作業(yè)的人數(shù)，這不僅可以提高效率，而且可以大大提高煤礦的安全水平。實(shí)現(xiàn)了管控一體化之后，把生產(chǎn)、安全和管理有機(jī)地融合在一起，在管理層可以實(shí)時(shí)采集到許多生產(chǎn)、安全的信息，也可以得到許多信息的變化趨勢(shì)，為信息化或數(shù)字礦山奠定基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，利用一些先進(jìn)的控制理論（如人工智能、專家分析等）建立煤礦安全生產(chǎn)所需的決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井安全、生產(chǎn)和效益的多目標(biāo)優(yōu)化和全礦井自動(dòng)化，最終建成全部機(jī)械化礦山。
??????? 要實(shí)現(xiàn)礦山信息化和數(shù)字化，首先要把自動(dòng)化搞上去，把基礎(chǔ)打好。沒(méi)有各種傳感器的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)采集到各種信息，沒(méi)有綜合自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將信息傳輸?shù)秸{(diào)度指揮中心，信息化和數(shù)字化便是無(wú)源之水。沒(méi)有各種信息的加工、利用和提升，反饋去控制生產(chǎn)、安全、管理各個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化就失去了意義。
??????? 三、?礦山信息化中存在的問(wèn)題
??????? 1.?“信息孤島”日顯突出
??????? 隨著礦山企業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，不同類型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散在企業(yè)內(nèi)不同部門、不同系統(tǒng)，由于缺乏數(shù)據(jù)交換機(jī)制，數(shù)據(jù)需要重復(fù)多次輸入，是數(shù)據(jù)一致性無(wú)法保證，信息及時(shí)反饋難、共享差，產(chǎn)生所謂的“信息孤島”，造成信息資源和設(shè)備資源的極大浪費(fèi)。
??????? 2.?信息系統(tǒng)建設(shè)出現(xiàn)“斷層”現(xiàn)象
??????? 目前礦山企業(yè)的信息化投入和應(yīng)用的分布很不均衡企業(yè)的中間層，如設(shè)計(jì)部門和財(cái)務(wù)部門等已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)管理；但企業(yè)決策部門的信息化建設(shè)依舊很薄弱，基本停留在“形象工程”上，相關(guān)的報(bào)表滿天飛。目前礦山信息化建設(shè)處于“戰(zhàn)術(shù)層”的居多，而企業(yè)的“決策層”和“決策層”是相當(dāng)薄弱。
??????? 3.?礦山數(shù)據(jù)豐富但知識(shí)貧乏
??????? 隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的迅速發(fā)展以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在礦山廣泛應(yīng)用，礦山積累的數(shù)據(jù)越來(lái)越多。激增的數(shù)據(jù)背后隱藏著許多重要的礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息，人們希望能夠?qū)ζ溥M(jìn)行更高層次的分析，以便更好的利用這些數(shù)據(jù)。但目前的信息系統(tǒng)可以高效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能。卻由于缺乏有效的數(shù)據(jù)分析和挖掘工具，無(wú)法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的關(guān)系和規(guī)則，無(wú)法根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)礦山的發(fā)展趨勢(shì)，從而導(dǎo)致“數(shù)據(jù)爆炸但知識(shí)貧乏”的現(xiàn)象。