信息技术在采矿工业中的应用
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摘要：作者针对信息技术在采矿工业中的应用做了一些理论和实践的探讨，包括信息管理系统的结构，并对最新且最有前景的信息技术做了全面的介绍。
关键词：信息技术；采矿工业
1、研究背景
随着世纪之交的临近,传统的露天采矿技术和工艺由于新技术的引入和应用,正经历着一场变革。与其他工业领域一样,个人计算机正在使传统保守的采矿工业发生巨大的变化,不同规模和生产能力的矿山通过使用简便易用的办公软件提高了劳动生产率和工作效率。计算机监控系统愈加普遍地用于设备作业的实时测定和优化。这些信息传送给专门使用者,并为诸如多少、何时、何地及由谁完成等问题提供准确和适时的答案。从而为实现更全面,更具预见性的计划和管理工作奠定基础。从根本上说,就是用取自生产设备的信息来控制机器和人的活动。随着这些技术的不断完善并成为矿山的主要工具,实际上,它们将成为更机器人化或无人化采矿作业的基础[1]。
2、信息管理系统的结构
随着监控和导向技术系统作为露天矿日常生产管理工具,从中获取的信息要能同时迅速提供给多个用户。为了保证系统的这种能力,一个关键部分是宽带、高速的通讯网络,以助于不间断地、及时、双向地将信息从现场传输到办公室和现场的设备之间。有了这样的系统,采矿条件发生变化时,反应时间将缩短。由于增加对矿山资源的质量和位置的认识,可以更好地控制采矿活动[2]。此外,通过对矿山中矿石类型和位置的精确了解,可更经常地进行调整以根据市场条件优化开采。需要的实时监控、定位和信息管理系统的基本形式将由下列部分组成:
――车载或固定设备上的计算机监控和导向系统;
――能事先(在很短时间内)计划和编排的生产控制系统;
――生产、操作、维护或管理部门和供货商能访问的集成数据库和经营管理系统;
――具有开放式结构、模拟目标管理和GPS系统的综合采矿计划系统,系统能根据来自移动或固定设备的数据和信息进行实时更新;
――数据传输速度快和带频足够宽的双向移动通讯网络,网络能满足目前和未来系统扩展的需要;露天采矿独特的环境条件及监控移动采矿设备自动作业的通讯网络向更高水平发展,需要有复杂的网络传输数据和控制指令。这种对宽带音、像和数据传输的要求远远超过了露天矿现用的任何通讯或调度系统的功能。这个问题的一种可行的解决方案是将数据和控制网络合一来满足全部无线电通讯的要求。这种混合系统不仅可以简便地管理移动设备和中央控制室之间的数据和信息流,而且还能实现同一微机或工作站对整个生产活动的遥控和监视。
为了满足露天矿所需的功能,通讯系统的主要设计要求列举如下:
――尽可能与现有的声音和数据系统兼容;
――能双向地进行数据、声音和图像信号的传输;
――易于与第三方监控和导向系统结合;
――准入要求低;
――保证数据安全和网络一体化;
――构建、安装和维护成本低;
――采用的技术成熟可靠;
――能同时处理200个以上独立设备或站点的信息。
根据国际标准组织开放交互系统模型,下面简单介绍其通讯网络的一般特征。开放交互系统(OSI)是一种计算机网络化的七层基准模型,但它可用于任何处理元素通过公共路径传递的网络,如无线电传输系统。物理层的频率在超高频(UHF)到微波范围内。该层要求有足够的带宽,以同时运行超过:
――5×800 kbps (bps为每秒传输位数)的实时图像频道;用于遥控和监视;
――150×64 kbps的双向数据流频道;用于采场设备和中央控制室之间的传输;
――150×16 kbps的声音频道,用于矿山通讯。
数据联系和网络层可以根据宽带综合服务数字网络(B-ISDN)构建。在确认这一方案可行之前,必须对与媒体接入控制(MAC)、冲突消除和探测、漫游、数据编码、错误检查、优先权和最适于使用的无线收发机类型有关的问题作出评价。另外,涉及需要明确定义的网络层的一些特殊问题也要诠释清楚,如单波段发送、多波段发送、路径技术和类型问题。传输层问题必须与是否具有最可靠的数据传输方法一并考虑,包括终端间的确认、重复检测和自动再试。对有关时间预约、显示和应用层的问题应按设备、用户和(或)特定现场站点作特殊规定。
3、最新且最有前景的信息技术――实时追踪软件
矿山应用中，最新且最有前景的信息技术包括实时监测、测绘、数据采集和设备导航软件，也称为实时追踪软件(ATS)，可提供实时(或近实时)且精确的信息，这些信息是现场及设备操作人员决策过程中所必须的。
例如，由现场工作人员使用和修改的矿山计划将为生产提供清晰的信息，以确保产品质量及工作效率。
ATS在办公室化矿山计划软件、CAD和GIS之间提供了一动态链接的装载实翔寸软件的便携式现场计算机，随时向工程师、地质人员和测量人员提供最新的图件、矿山计划及现场其它信息。
随着信息的积累，实时数据采集软件或AST可不断为使用人员提供质量评估，在以前，这些数据采集需要由地质人员、测量人员和工程师现场完成。在开发出工作站及数据收集器以前，地质人员和工程师用平板绘图仪制图和设计，平板绘图仪的最大优点就是在测量人员离开现场以前，就能看见测量成果图件.验证测量信息。
而工作站和数据采集器优点就更多了，它采用数字化格式收集信息。当数据采集时，现场工作人员看不到图件和数据，因此，取消了关键的质量控制因素。采矿实时软件原理同上，将平板绘图仪同数据采集器记录数据相结合。
利用先进的触屏计算机，测量、绘图、GIS数据及导航数据在采集过程中就能观察到，使用笔记本电脑、GPS、工作站或其它测量仪器的测量人员在进行测量时，能确立其所在位置、验证其采集的数据。同样，电铲、钻机、推土机等采矿设备操作人员也能看到其工作环境、工作状态的实时显示。当设备通过工作区时，操作人员就能及时知道这些设备的作业过程。该系统在矿山的最新进展是:提供办公室编制矿山计划、制作现场实际工作环境模型、产生动态及实时管理操作系统。
4、结论
实施先进的技术和适时应用由此产生的信息,才有可能在不定的采矿和经济条件下提高整个矿山的劳动生产率,降低单位成本。这些将是矿山生存的关键所在,使采矿公司在21世纪保持竞争力。
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