数字地球应用：数字矿山解决方案

数字矿山（Digital Mine ，缩写：DM）是数字地球在矿山开发中的应用。数字地球是指“一个多种分辨率，三维的表述方式，使我们能嵌入巨大数量的地理坐标系数据系统”，在全球范围内建立一个以空间位置为主线，将信息组织起来的复杂系统。按照地球坐标整理并构造一个全球的信息模型，描述地球上每一点的全部信息，按地理位置组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使每一个人都可以快速、准确、充分和完整地了解及利用地球上各方面的信息。数字矿山，是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段。使工作人员都可以快速、准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。简之，数字矿山就是一个矿山范围内的以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的矿山范围内信息。

解决方案

数字矿山DM 系统架构

数字矿山DM 作为一个复杂系统，按照数据流和功能流进行系统设计， 数字矿山DM 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。 其系统架构如下图所示：

(1) 采集系统

负责数据的采集、处理与更新， 包括测量、勘探、传感和设计文档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MGIS ，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GIS 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MCAD、VM、MS、EC、AI 和SV 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。

(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3D 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DM 的核心。

数字矿山DM 的网络架构

DM 系统在矿山企业中的业务化运作是基于企业的宽带、高速网络来实现基于矿山业务流程的4 层C/ S 的DM系统模式， 如图2 所示。 该系统模式由WWW 服务器、GIS 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- 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(Business Process Management System ，简称BPMS) 。 BPMS 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Intranet/ Internet 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，其架构如下图所示：

此方案具有如下特性：

实时性

基带资源在传统的矿山技术服务中，矿山信息反映到技术部门或形成技术图件，总有一个时滞性，如以往矿山地质报告几年才修编1次，使用的图件大都是“过时”的图件。在数字矿山技术环境下，理论上讲矿山数据库实时更新，技术图件也可以实时更新，井下工程数据可以实时传输到数据库，井下瓦斯传感器实时监测各处瓦斯含量，并实时反映到监测网络上，井下现实状态真实地、实时地反映在各种工程图件和统计中，克服了传统生产中的时滞性。

地理信息系统化

对事件刻画以时间和地点进行标识。整个矿山的全部事件都与地理信息有关联，并建设准确实时的地理信息数据，为其它系统提供分析决策数据。

虚拟性

在其他工业行业中，尤其是化工、机械行业都有一个重要的生产技术环节---中间实验，矿山无法进行中间实验，煤矿不可能专门开通巷道进行中间实验，以选择不同的开采方案。所以，矿山工程不可避免地造成废工废巷，往往造成很大的经济损失。现在利用数字矿山的三维建模功能，建立起虚拟矿山，进行矿山的模拟运转，进行多种开拓方案的对比成为可能。这种虚拟矿山是多参数的，如虚拟矿山下的运输系统模拟运转、通风系统的模拟运转、电路电机系统的模拟运转、事故抢险演习等等，从而把矿山设计得更合理、更精确、更安全。