Размещено на http://www.allbest.ru/

Учреждение образования "Белорусский государственный университет транспорта"

Кафедра "Информационно-управляющие системы и технологии"

Вторая ступень высшего образования (магистратура)

Реферат

на право допуска к кандидатскому зачету

по курсу "Основы информационных технологий" на тему:

"Информационные системы в горном деле"

Выполнил: Д.В. Малашков

Гомель 2019

Аннотация

Тема реферата: "Информационные системы в горном деле". Объем реферата 29 стр., 7 рисунков, 13 использованных источников литературы и электронных ресурсов.

Ключевые слова: информационные системы, горное дело, горное производство, проектирование массовых взрывов, интегрированные горные системы, геостатистический анализ месторождений, модель объектов горной технологии, горно-геометрический анализ, mineframe.

Объект исследования - информационные системы, применяемые в горном деле и составляющие основу жизнедеятельности современной горной компании, так как они охватывают весь производственный цикл или производственную цепочку освоения месторождения - от разведки месторождения до отгрузки готовой продукции потребителю.

Предмет исследования - MINEFRAME - САПР для автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ.

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель и задачи исследования, указывается объект и предмет исследования. информационный горный промышленность

В первой главе рассмотрены и проанализированы задачи горнодобывающей промышленности, которые можно решить с помощью информационных технологий.

Во второй главе на примере такой САПР как "MINEFRAME" предметно показано как современные информационные технологии значительно повышают эффективность горнодобывающей промышленности. Показаны конкретные программные продукты под решение конкретных задач горнодобывающей промышленности.

Заключение содержит основные выводы и предложения, направленные на повышение эффективности горнодобывающей промышленности в нашей стране.

Результаты исследования могут найти практическое применение в работе гранитного карьера "Крестьянская Нива" и каменного карьера "Надежда" щебеночного завода "Глушкевичи" в Республике Беларусь.

ЛИЧНАЯ КАРТОЧКА

Малашков Дмитрий Валерьевич.

Телефон - 8029131414, e-mail - arh52208@mail.ru.

Высшее, Военная академия Республики Беларусь, 2008 г.

Военно-транспортный факультет в учреждении образования "Белорусский государственный университет транспорта", преподаватель кафедры общевойсковой подготовки.

Совершенствование технологических процессов при разработке гранитного карьера "Крестьянская Нива" и каменного карьера "Надежда" щебеночного завода "Глушкевичи".

1-378001 "Транспорт".

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ задач горнодобывающей промышленности, которые можно решить с помощью информационных технологий

1.1 Повышение точности и скорости геологоразведки

1.2 Создание актуальной модели месторождения

Глава 2. Mineframe - САПР для автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ

2.1 Геология

Заключение

Список использованных источников

Введение

Информационные технологии предназначены для решения различного вида задач, возникающих на каком-либо этапе горного производства.

Широко используются информационные технологии при проектировании в виде компьютерной графики, моделирования процессов и инженерных расчетов.

Информационные технологии применяются и на уровне исполнительской деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных, постоянно повторяющихся операций. Управление - это процесс целенаправленного воздействия на объект, организующий функционирование объекта по заданной программе. Информация, которая обеспечивает производство, распределение, обмен и потребление материальных благ и решение задач организационно экономического управления, называется управленческой. В управленческой деятельности информация выступает как один из важнейших ресурсов наряду с энергетическими, материальными, трудовыми, финансовыми. В горном деле современная система использования информационных технологий представляет собой комплекс со следующими основными подсистемами обеспечения:

информационное обеспечение - система классификации информации, технологическая схема обработки данных, нормативно-справочная информация, система документооборота, создание различного вида документации;

организационное обеспечение - совокупность мер и мероприятий, регламентирующих функционирование системы управления, наличие связи между структурами предприятия;

техническое обеспечение - комплекс используемых в системе технических средств, включающий ЭВМ и средства связи;

математическое обеспечение - совокупность методов, правил, математических моделей и алгоритмов решения задач;

программное обеспечение - совокупность программ, необходимых на всех этапах деятельности предприятия.

В настоящее время существует множество программных продуктов, обеспечивающих информационные технологии обработки различного рода информации. К ним относятся текстовые процессоры, табличные процессоры, системы управления базами данных, системы автоматического проектирования, электронная почта и др.

На мировом рынке программных продуктов предлагается достаточно много интегрированных горных систем, которые предлагают примерно одинаковый набор функций:

создание векторных, каркасных и блочных моделей объектов горной технологии;

визуализация моделей объектов в трёхмерном пространстве;

геостатистический анализ месторождений;

формирование базы данных (каталога) маркшейдерских точек и решение на их основе различных маркшейдерских и геодезических задач;

подсчет объемных и качественных показателей выемочных единиц;

горно-геометрический анализ и оптимизация границ карьера по экономическим показателям;

планирование открытых и подземных горных работ, проектирование массовых взрывов.

Объект исследования - информационные системы, применяемые в горном деле и составляющие основу жизнедеятельности современной горной компании, так как они охватывают весь производственный цикл или производственную цепочку освоения месторождения - от разведки месторождения до отгрузки готовой продукции потребителю.

Предмет исследования - "MINEFRAME" - САПР для автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ.

Актуальность данной темы обусловлено необходимостью обеспечения высокой эффективности работы отечественной горнодобывающей промышленности во многом за счет внедрения современных информационных технологий.

В нашей стране на данный момент ведется разработка гранитного карьера "Крестьянская Нива" и каменного карьера "Надежда" щебеночного завода "Глушкевичи". Внедрение эффективных информационных технологий на этих карьерах с учетом их специфики позволит увеличить экспорт горной продукции и как следствие увеличение денежных (валютных) поступлений в нашу страну.

Цели реферата - проанализировать задачи горнодобывающей промышленности, которые можно решить с помощью информационных технологий, а также проанализировать возможности программных продуктов САПР "MINEFRAME", чтобы разработать новые и (или) внедрить уже существующие информационные технологии в работе щебеночного завода "Глушкевичи". Информационные технологии могут позволить усовершенствовать технологические процессы, применяемые при разработке гранитного карьера "Крестьянская Нива" и каменного карьера "Надежда".

Поставленная цель исследования раскрывается через следующие задачи:

1. Анализ возможности повышения точности и скорости геологоразведки.

2. Анализ возможности создания актуальной модели месторождения.

3. Анализ возможности подготовки кадров.

4. Анализ возможности мониторинга транспортного оборудования.

5. Анализ возможности контроля безопасности.

6. Анализ возможности автоматизированного управления производством.

7. Анализ возможности сокращения ремонтных простоев.

8. Анализ программных продуктов САПР "MINEFRAME".

Для решения поставленных задач по анализу возможности повышения эффективности работы объектов горнодобывающей промышленности нашей страны была выбрана САПР "MINEFRAME", как система предназначенная для комплексного решения широкого круга геологических, маркшейдерских и технологических задач, встречающихся в практике работы горнодобывающих предприятий, научных и проектных организаций. Система содержит обширный набор инструментов, позволяющих работать с трехмерными моделями объектов горной технологии. Среди них геологические пробы, рудные тела и пласты, маркшейдерские точки, горные выработки, выемочные единицы, конструктивные элементы и узлы системы разработки, естественные и технологические поверхности (включая карьеры и отвалы), склады (штабели) и развалы горной массы.

При разработке системы были использованы современные средства реализации сложной информационно-поисковой системы, основанные на клиент-серверных технологиях взаимодействия с локальными и удаленными базами данных (БД), математических методах обработки горно-геологической информации. Трехмерное графическое ядро, лежащее в основе программных средств системы, позволяет работать с моделями объектов в многооконном режиме и предоставляет пользователю широкие возможности управления способами отображения и редактирования объектов горной технологии.

Программные средства системы обеспечивают коллективный, контролируемый доступ к удаленным базам данных (БД), что позволяет формировать единое информационное пространство предприятия. Создаваемые в рамках системы автоматизированные рабочие места геологов, маркшейдеров и технологов позволяют решать большинство задач, встречающихся при планировании, проектировании и сопровождении горных работ.

Глава 1. Анализ задач горнодобывающей промышленности, которые можно решить с помощью информационных технологий

Основные проблемы горной добычи - это некорректные данные по запасам, некорректные проекты отработки, внезапные обрушения и смещения пород, травмы вспомогательного персонала при осуществлении контрольно-мониторинговых функций и некорректные расчеты геолого-маркшейдерских данных, которые приводят к ошибкам в продвижении горных работ, значительным простоям производства и финансовым потерям, а иногда и к человеческим жертвам. Для решения этих проблем горнодобывающая отрасль, разумеется, прибегает к ИТ-решениям.

1.1 Повышение точности и скорости геологоразведки

Повышение эффективности и точности геологоразведочных работ - одна из наиболее "горячих" задач и тенденций горнодобывающей отрасли. Главный исполнительный директор Polymetal International Виталий Несис в интервью "Ведомостям" отмечал, что компании должны быстро анализировать перспективы того или иного месторождения и уметь отсеивать не эффективные проекты. По его мнению, именно из-за отсутствия навыков и возможностей проводить качественную геологоразведку, компании ориентируются на данные советских времен, которые не всегда точны и в отрасли складывается ситуация, когда "бурят много, а находят мало".

Решить эту задачу помогают, например, лазерные дальномеры повышенной мощности. Они позволяют формировать маркшейдерскую картину рудника (пространственно-геометрические измерения в недрах земли и на соответствующих участках ее поверхности с последующим отображением результатов измерений на планах, картах и разрезах при горных и геологоразведочных работах) и существенно уменьшить количество ошибок, в оценке фактического рельефа горных работ. Раньше этот процесс контролировался маркшейдером, от качества работы которого сильно зависело понимание текущего статуса горных работ.

Работа маркшейдера (одна из специализаций горных инженеров) необходима для того, чтобы понимать, сколько и в какие сроки на конкретном участке можно добыть, поясняет он.

Раньше работа маркшейдеров выглядела следующим образом: маркшейдер становился на одной точке карьера, и прибором, который также называется маркшейдер, замерял, как и где залегает рудное тело, замерял параметры рудника, разрезы или шахты. Это был очень долгий процесс и к тому же предполагал постоянные ошибки в данных. Чтобы получить данные о подземном залегании рудного тела, необходимо было сначала произвести взрывные работы и только потом маркшейдер мог производить свои замеры. Сейчас же лазеры сканируют подземную часть месторождения без предварительных взрывных работ. Это повышает точность и скорость работы.

План и график разработки месторождения должны быть максимально точно высчитаны. В противном случае, предприятие может оказаться неэффективным и столкнуться со штрафами со стороны контролирующих органов.

Применение на месторождениях лазерного дальномера повышает скорость оценки рельефа и позволяет наблюдать за ходом геологоразведки в реальном времени.

Лазерные дальномеры направлены также и на повышение безопасности и эффективности работ: нет необходимости отправлять замерщиков на края карьеров, которые являются опасным местом, а снег, взрывные работы и туман больше не являются препятствием для проведения съемки.

Использование результатов лазерной съемки при оценке текущей ситуации на участках горных работ позволяет снизить погрешность в расчетах с допустимых 4% до 1-0.5%.

Экономия от использования лазерной съемки и технологий "больших данных" для обработки ее результатов сокращает расходы горнодобывающих компаний в среднем на $150 000 ежегодно.

1.2 Создание актуальной модели месторождения

Создание максимально точной модели месторождения - одно из необходимых условий эффективной добычи ресурсов. Здесь горняки прибегают к технологиям больших данных и имитационного моделирования.

Технология больших данных позволяет не только более корректно строить модель разработки месторождения - своевременно получить информацию о залегании низкокачественных руд, изломах в расположении рудных парод, вкраплениях посторонних пород, но и повысить качество ежедневной эксплуатационной разведки.

Предприятие ежедневно ведет эксплоразведку, на основании которой маркшейдеры определяют ежедневное направление работ. Результаты этой разведки могут и должны быть использованы для уточнения первоначальной горной модели, ведь вновь приобретенные данные заметно уточняют характер залегания рудного тела, что позволит более точно определить его вероятные параметры. Раньше эта работа проводилась переодически в зависимости от добросовестности геологов предприятия. Сегодня, с использованием технологий больших данных эта информация мгновенно поступает в расчетный модуль системы, которая автоматически достраивает геологическую модель месторождения в реальном времени и может существенно помочь руководству компании оперативно реагировать на изменения геологических характеристик породы.

Горно-металлургическая компания "Норникель" внедрила технологию имитационного моделирования. Технология позволяет анализировать возможности увеличения добычи в режиме реального времени. Такая модель составляется на базе трех групп исходных данных: 3D-модель рудного тела, созданная с использованием программы MicroMine, план горной выработки на базе программы MineSched, детальная информация, в том числе по оборудованию шести рудников.

Имитационная модель ситуации на конкретном руднике позволяет в режиме реального времени ответить на вопросы о корректировке режимов работы, безопасности маршрутов, необходимости пересменок, ремонтов и т.д. В результате работы ведутся под постоянным контролем, а затраты на их осуществление снижаются, отмечал Малышев.

К большим данным прибегает и крупнейший добытчик алмазов в мире (27% мирового производства) "Алроса". На рудниках компании работает система автоматизированного управления буро-взрывными работами (АСУ БВР) - BlastMaker. Он пояснил, что система позволяет обеспечить оптимальное проектирование буровзрывных работ на карьерах за счет сбора, обработки и передачи данных о свойствах массива горных пород непосредственно с бурового станка в процессе бурения взрывных скважин.

Подготовка кадров

Несмотря на то, что отрасль постепенно двигается в сторону создания "рудника без людей", где перевозки осуществляются самосвалами беспилотниками, а добычу ведет управляемый из центрального офиса экскаватор, важную роль играет подготовка горняков, работающих непосредственно на промышленном объекте.

Активное внедрение промышленных тренажеров в горном деле позволяет существенно ускорить обучение сотрудников горных компаний с минимальным ущербом для производства. Затраченные на обучение сотрудников время и средства окупаются за счет предотвращения возможных ошибок. Учитывая мощность современной техники для добычи, каждая ошибка имеет фатальные последствия.

Мониторинг транспортного оборудования

Одна из ключевых программ ИТ-стратегии Evraz - автоматизация процессов в горной добыче. Например, на разрезе "Распадский" внедрена система мониторинга горнотранспортного оборудования: датчики, установленные на самосвалах и экскаваторах, позволяют контролировать объемы добычи, передвижение транспорта, уровень расхода топлива и другие параметры. Аэрофотосъемка с дронов дает возможность точно вести учет объемов вынутой горной массы.

На комбинате началось внедрение системы диспетчеризации горнотранспортного оборудования с использованием датчиков на самосвалах и другой горной технике. Одна из основных целей - повышение эффективности логистики движения автотранспорта в карьере.

С ноября 2017 г. идет внедрение системы мобильной диспетчеризации автотранспорта, позволяющей в автоматическом режиме оптимально распределять потоки транспорта в зависимости от разных факторов: затаривание угольных складов, возникновение очередей на пунктах погрузки/разгрузки, оперативное замещение транспортных средств в случае выхода их из строя.

Система базируется на мобильных телефонах, по аналогии с решениями такси, и применяется в случаях, когда невозможно установить стационарные типовые системы.

Осенью 2017 г. "Алроса" оснастила системой ГЛОНАСС/GPS мониторинга 1300 единиц автотранспорта общего назначения на производственных площадках. С помощью новой системы компания рассчитывает снизить реальный пробег автотранспорта на 10-15% и обеспечить значительную экономию топлива.

Контроль безопасности

Вопросы безопасности являются приоритетными для всех добывающих компаний. Распадская угольная компании Evraz в этой области активно внедряет мобильные решения.

Там используются мобильные решения на базе новых подземных облегченных взрывозащищенных планшетов (ARMA). Эти решения позволяют фиксировать технологические нарушения, составлять чек-лист прямо в горных выработках и проводить фотофиксацию нарушений. Данные оперативно передаются на-гора, отчетность о нарушениях автоматически рассылается руководству.

Система позиционирования горнорабочих и транспорта, работающая на промышленных объектах "Алросы" предназначена для обеспечения наблюдения за положением персонала и внутришахтного транспорта, находящихся в подземных выработках.

Система оперативно информирует о местонахождении транспорта и персонала шахтные и аварийно-спасательные службы. Она может быть использована как резервный канал аварийного оповещения.

Управление производством

Глобальная цель промышленных компаний во всех отраслях экономики - сокращения операционных затрат. Горно-металлургические компании работают над повышением эффективности и оптимизацией производственных процессов на всех уровнях. В числе систем, которые компании внедряют для этого, - ERP (Enterprise Resource Planning) и MES (Manufacturing Execution System).

Стратегия "Норникеля" предполагает ежегодное снижение операционных расходов на $200 - $300 млн с 2020 г. В основе этой программы лежат, помимо прочего, внедрение систем ERP, автоматизация систем управления и внедрение систем промышленной автоматизации. Модернизация ИТ-инфраструктуры является платформой для повышения операционной эффективности.

Сокращение ремонтных простоев

Одной из ключевых задач, которые "Норникель" планирует решить с помощью ИТ-проектов, является повышение эффективности ремонтной деятельности.

Задача компании - сокращение операционных расходов на ремонты до 15% и снижение внеплановых простоев на 70%. Для этого компания разработает систему планирования ремонтов, управления активами на базе системы мониторинга, сбора и анализа данных об отказах, их причинах и уровне загрузки.

Глава 2. Mineframe - САПР для автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ

Mineframe (произносится майнфрэйм) - комплекс программных средств автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ.

Система предназначена для комплексного решения широкого круга геологических, маркшейдерских и технологических задач, встречающихся в практике работы горнодобывающих предприятий, научных и проектных организаций. Система содержит обширный набор инструментов, позволяющих работать с трёхмерными моделями объектов горной технологии. Среди них геологические пробы, рудные тела и пласты, маркшейдерские точки, горные выработки, выемочные единицы, конструктивные элементы и узлы системы разработки, естественные и технологические поверхности (включая карьеры и отвалы), склады (штабели) и развалы горной породы.

Программные средства системы обеспечивают коллективный, контролируемый доступ к удаленным базам данных (БД), что позволяет формировать единое информационное пространство предприятия. Создаваемые в рамках системы автоматизированные рабочие места геологов, маркшейдеров и технологов позволяют решать большинство задач, встречающихся при планировании, проектировании и сопровождении горных работ.

MINEFRAME реализует полноценную систему инженерного обеспечения открытых и подземных горных работ в режиме коллективного, контролируемого доступа к базам данных.

Основной эффект внедрения MINEFRAME - повышение качества инженерных решений при проектировании и планировании горных работ, повышение производительности труда при геолого-маркшейдерском обеспечении горных работ.

Программные продукты

Система включает в себя следующие программные продукты:

GeoTools - редактор для ведения БД по геохимическому опробованию месторождения, выполнения операций первичной обработки данных опробования и формирования на их основе отчетной документации.

GeoTech-3D - многофункциональный 3D-редактор для создания и визуализации моделей объектов горной технологии и решения на этой основе геологических, маркшейдерских и технологических задач, встречающихся в практике работы горнодобывающих предприятий, научных и проектных организаций.

GeoDesign - графический редактор для создания моделей типовых конструктивных элементов и узлов системы разработки и формирования БД моделей объектов этого типа.

GeoUsers - программа управления режимом доступа пользователей к удаленным БД, ведения журнала изменения объектов, архивации и восстановления БД.

MineGear - программа диспетчеризации, которая представляет собой комплекс программных средств для мониторинга, оперативного управления горнотранспортным оборудованием карьеров и оптимизации транспортных перевозок.

Решаемые задачи

Формируемые в рамках системы автоматизированные рабочие места геологов, маркшейдеров и технологов позволяют решать большинство задач, встречающихся при планировании и проектировании горных работ:

1. Формирование базы данных геологического опробования месторождений.

2. Создание векторных, каркасных и блочных моделей объектов горной технологии.

3. Визуализация моделей объектов в трёхмерном пространстве, на вертикальных разрезах и планах.

4. Геостатистический анализ месторождений и создание на этой основе блочных моделей распределения компонентов полезного ископаемого в границах рудных тел (пластов).

5. Построение изолиний равных высотных отметок поверхностей, мощности геологических тел и содержания полезного ископаемого по данным опробования.

6. Формирование базы данных (каталога) маркшейдерских точек и решение на их основе различных маркшейдерских и геодезических задач, включая обработку результатов тахеометрической и теодолитной съемки.

7. Создание моделей подземных горных выработок по данным маркшейдерских планшетов с использованием механизм автоматизированного размещения сечений выработок.

8. Моделирование проходки горных выработок и анализ результатов проходки за календарный период.

9. Подсчет объемных и качественных показателей выемочных единиц, в том числе и при календарном планировании отбойки (выемки).

10. Формирование базы данных моделей конструктивных элементов и узлов системы разработки для последующего использования при решении задач проектирования горных работ.

11. Горно-геометрический анализ и оптимизация границ карьера по экономическим показателям.

12. Планирование открытых горных работ, проектирование карьеров и массовых взрывов.

13. Формирование рабочих чертежей в стандарте горной графики.

14. Визуализация результатов мониторинга технологических и природных процессов, включая мониторинг транспорта и сейсмических событий.

Маркшейдерия

Автоматизированое рабочее место Маркшейдера предназначено для автоматизации основных операций выполняемых маркшейдерской службой горнодобывающего предприятия. Его особенностью является наличие модуля Маркшейдерского редактора, который предназначен для ведения БД (каталога) точек съемочного маркшейдерского обоснования, обработки результатов тахеометрической и теодолитной съемки, определения координат точки методом прямой и обратной засечки, расчета и уравнивания теодолитных ходов. Редактор реализован как инструмент GeoTech-3D, что позволяет визуализировать, как сами маркшейдерские точки, так и результаты геометрических построений на их основе. Каждая маркшейдерская точка содержит поля с идентифицирующей ее информацией. Маркшейдерские точки могут быть представлены в виде журнала и отображены в моделируемом пространстве.

С маркшейдерскими точками можно выполнять следующие операции:

представлять маркшейдерские точки в виде каталога координат (укороченная, неполная и полная форма);

редактировать, как координаты точек, так и их параметры;

перемещать точки из одной подгруппы в другую;

добавлять точки в любую из подгрупп;

удалять точки поодиночке и выделенными списками;

вычислять дирекционные и вертикальные углы, направления от опорной точки на текущую;

импорт/экспорт точек из текстового файла с возможностью настройки его формата;

осуществлять быстрый поиск точек в каталоге по их имени.

Средства графического редактора позволяют создавать объекты, актуализировать положения горных работ, складов, отвалов, проходки выработок по результатам съемок.

Основные функции АРМ Маркшейдера:

Графический редактор

Ведение базы данных точек маркшейдерского обоснования (рисунок 1).

Рисунок 1 - Редактор геологической базы данных системы MINEFRAME

Визуализация точек маркшейдерского обоснования в трехмерном пространстве, на планах и вертикальных разрезах.

Определение координат точки методом прямой и обратной засечек с оценкой точности и визуализацией результатов расчета.

Расчет и уравнивание теодолитного хода с формированием журнала и схемы хода, решение прямой и обратной геодезической задачи.

Обработка результатов тахеометрической съемки. Корректировка на ее основе моделей естественных и технологических поверхностей, включая карьеры и штабели горной массы.

Построение профилей дорог с выводом результатов профилирования на печать.

Построение профилей подземных выработок с выводом результатов профилирования на печать.

Определение объемов полезного ископаемого и вскрышных пород между двумя положениями карьера методом объемной палетки и методом разрезов.

Построение модели выработанного пространства при ведении открытых и подземных горных работ.

Импорт данных, полученных с электронных тахеометров, в форматах - Nikon (RAW), Leica (GRE), Topcon (GTS7), Trimble (Rec500), УОМЗ (3Та 5), Geodimetr (JOB, GDT), Sokkia (SDR).

Импорт координат (X, Y, Z) точек из текстовых файлов в произвольных форматах, настраиваемых пользователем.

Интерактивное создание моделей подземных горных выработок на основе векторизованных маркшейдерских планшетов.

Моделирование проходки подземных горных выработок на основе данных маркшейдерской съемки.

Построение моделей подземных горных выработок по тахеометрической съемке.

Визуализация результатов проходки горных выработок за любой период.

Корректировка формы сечений подземных горных выработок, присвоение признака того или иного типа крепления.

2.1 Геология

Геология - автоматизированное рабочее место геолога.

Автоматизированное рабочее место геолога предназначено для автоматизации основных операций выполняемых геологической службой горнодобывающего предприятия (геологическое опробование, моделирование рудных тел и т. д.). Его отличительной чертой является наличие редактора (Geotools) для ведения базы данных скважинного, бороздового и шламового геохимического опробования. Многооконный интерфейс позволяет гибко настраивать редактор на конкретный вид работы, а наличие редактируемого списка характерных для месторождения типов пород и диапазона возможных содержаний компонентов полезного ископаемого помогает ускорить процесс ввода данных с автоматизированным контролем ошибок.

GeoTools содержит инструменты сортировки, поиска и выборки скважин/выработок (общий формат, используемый для геологического бороздового и шламового опробования) по названию, пространственным координатам, принадлежности к профилю. Реализован автоматический расчет кондиционных интервалов с их графическим представлением, возможностью ручной корректировки и экспорта результата расчета в другие приложения, например, MSExcel. Импорт данных производится из файлов различной структуры (ТХТ, MSExcel, MSAccess), что существенно облегчает процесс формирования исходных БД.

Визуализация данных, подготовленных с помощью GeoTools, осуществляется в среде GeoTech-3D (рисунок 2), где наряду с программными средствами отображения моделей проб в трехмерном моделируемом пространстве имеются инструменты моделирования рудных тел, пластов и других элементов геологической среды.

Рисунок 2 - Визуализация данных в среде GeoTech-3D

Основные функции АРМ геолога:

Графический редактор.

Ввод данных геохимического опробования месторождения. Данные могут быть представлены пробами, полученными в результате скважинного, бороздового и шламового опробования.

Импорт данных опробования из файлов формата ТХТ, XLS, баз данных MSAccess.

Экспорт данных по опробованию в файлы формата TXT.

Выделение кондиционных интервалов и сортов ПИ.

Представление данных опробования в форме "Журнала опробования", "Диаграммы содержаний" и "Кондиционных интервалов", "Сортов ПИ", геологической колонки.

Сортировка и поиск данных (скважин, выработок, проб).

Сравнение и слияние баз данных опробования.

Автоматический поиск и индикация ошибок ввода данных опробования.

Формирование отчетной документации с экспортом файлов формата TXT.

Загрузка данных опробования с выбором необходимых компонент, фильтрацией по профилям, блокам, типам данных разведки, по геологическим объектам (телам) (загрузка опробования внутри/вне тел).

Пополнение базы данных опробования с использованием моделей горных выработок. Ввод координат устьев скважин по маркшейдерской съемке.

Визуализация моделей проб с использованием цветовой легенды для отображения содержания нескольких компонентов полезного ископаемого, рудных интервалов, характеристик и типов пород, в виде отрезков и гистограммы содержания текущего компонента.

Визуализация в прозрачном режиме, с регулировкой прозрачности отображения, проб, не попадающих в геологические тела.

Отображения траекторий скважин и их устьев, наименований скважин/выработок, номеров проб, значений содержаний или других характеристик проб и их наборов.

Формирование моделей разведочных линий с построением соответствующих разрезов.

Построение модели пласта по выделенным кондиционным интервалам полезного ископаемого, по литологическим типам пород.

Построение изолиний мощности полезного ископаемого.

Формирование блочной модели геологического тела с возможностью дополнительного дробления блоков на границах.

Подсчет запасов методом разрезов.

Расчет содержаний компонентов полезного ископаемого методом обратных расстояний.

Выделение категорий запасов по шаблону CRIRSCO.

Подсчет объемных и качественных показателей выемочных единиц по блочным моделям рудных тел и с помощью метода метро-процентов. Вычисление объемов, относящихся к различным геологическим телам и пустым породам.

Формирование геологических разрезов с отображением на них блочной структуры тел.

Гелогия+геостатистика

Гелогия+геостатистика - компьютерное моделирование месторождений.

Это рабочее место предназначено для автоматизации основных операций выполняемых геологической службой горнодобывающего предприятия. Кроме инструментов рабочего места Геология, здесь имеются инструменты геостатистического исследования, включая первоначальный анализ геологических данных: расчет гистограммы распределений значений геохимического опробования по классам, построение графика накопленных частот, подбор законов распределения данных и определение основных статистических параметров (рисунок 3).



Рисунок 3 - Инструменты геостатического анализа месторождений

Также имеется возможность анализа и корректировки "ураганных" значений. Основным инструментом является вариограммный анализ, включающий в себя расчет омни-полувариограммы, подбор теоретической модели (эффект самородков, линейной, квадратичной, сферической, круговой, экспоненциальной и гауссовой), проведение тренд-анализа данных, расчет вариограмм по направлениям с выявлением осей анизотропии и выполнение перекрестной проверки полученных результатов. Методы пространственной интерполяции данных представлены обычным кригингом и методом обратных квадратичных расстояний.

Основные функции:

Графический редактор.

Инструменты рабочего места Геолога

Ввод данных геохимического опробования месторождения. Данные могут быть представлены пробами, полученными в результате скважинного, бороздового и шламового опробования.

Импорт данных опробования из файлов формата ТХТ, XLS, баз данных MSAccess.

Экспорт данных по опробованию в файлы формата TXT.

Выделение кондиционных интервалов и сортов ПИ.

Представление данных опробования в форме "Журнала опробования", "Диаграммы содержаний" и "Кондиционных интервалов", "Сортов ПИ", геологической колонки.

Сортировка и поиск данных (скважин, выработок, проб).

Сравнение и слияние баз данных опробования.

Автоматический поиск и индикация ошибок ввода данных опробования.

Формирование отчетной документации с экспортом файлов формата TXT.

Загрузка данных опробования с выбором необходимых компонент, фильтрацией по профилям, блокам, типам данных разведки, по геологическим объектам (телам) (загрузка опробования внутри/вне тел).

Пополнение базы данных опробования с использованием моделей горных выработок. Ввод координат устьев скважин по маркшейдерской съемке.

Визуализация моделей проб с использованием цветовой легенды для отображения содержания нескольких компонентов полезного ископаемого, рудных интервалов, характеристик и типов пород, в виде отрезков и гистограммы содержания текущего компонента.

Визуализация в прозрачном режиме, с регулировкой прозрачности отображения, проб, не попадающих в геологические тела.

Отображения траекторий скважин и их устьев, наименований скважин/выработок, номеров проб, значений содержаний или других характеристик проб и их наборов.

Формирование моделей разведочных линий с построением соответствующих разрезов.

Моделирование рудных месторождения построение и модели пласта по выделенным кондиционным интервалам полезного ископаемого, по литологическим типам пород.

Построение изолиний мощности полезного ископаемого.

Формирование блочной модели геологического тела с возможностью дополнительного дробления блоков на границах.

Подсчет запасов методом разрезов.

Расчет содержаний компонентов полезного ископаемого методом обратных расстояний.

Выделение категорий запасов по шаблону CRIRSCO.

Подсчет объемных и качественных показателей выемочных единиц по блочным моделям рудных тел и с помощью метода метро-процентов. Вычисление объемов, относящихся к различным геологическим телам и пустым породам.

Формирование геологических разрезов с отображением на них блочной структуры тел.

Расчет статистических параметров опробования.

Поиск ураганных проб и корректировка их влияния на подсчет запасов.

Построение гистограмм распределения содержаний компонентов полезного ископаемого по классам.

Построение экспериментальных и подбор теоретических вариограмм, выявление пространственной анизотропии данных и размеров зон влияния проб, проведение тренд-анализа.

Проверка модели пространственного распределения содержаний с помощью процедуры перекрестной проверки.

Расчет содержаний компонент полезного ископаемого с применением процедуры кригинга.

Объединение и переблокировка блочных моделей.

Работа с блочной моделью как с таблицей, вычисление характеристик, фильтрация блоков по пространственным и качественным условиям, по вхождению/не вхождению в пространственные объекты.

Технология ОГР

Рабочее место технолога ОГР предназначено для автоматизации основных операций выполняемых техническими отделами горнодобывающего предприятия при планировании, проектировании и оптимизации открытых горных работ и проектировании массовых взрывов (рисунок 4).

Автоматизированные методы планирования составляют комплекс инструментов, которые позволяют выстроить последовательность планирующих операций от горно-геометрического анализа до квартального и месячного планирования горных работ, оперативного управления качеством рудопотоков. Они учитывают объемное распределение полезного ископаемого, его качество и сортность, виды вскрышных пород, позволяют более точно и быстро проводить горно-геометрический анализ, получать рациональные направления развития и планы горных работ.

Рисунок 4 - Проектирование массовых взрывов

Основные функции:

Построение борта карьера с вписыванием системы транспортных коммуникаций.

Конструирование траншей, полутраншей и насыпей с подсчетом объемов вынимаемой и насыпаемой горной массы.

Построение моделей выемочных единиц (прирезок) с расчетом их объемных и качественных показателей.

Построение изолиний остаточной мощности рудного тела или пласта.

Построение изолиний вертикального коэффициента вскрыши (для пластовых пологозалегающих месторождений).

Построение бергштрихов и изолиний равных высотных отметок поверхности.

Подсчет объема и содержания полезного ископаемого в прирезках, блоках и по горизонтам.

Визуализация результатов сейсмомониторинга.

Текущее и оперативное планирование с визуализацией результатов планирования.

График работы горного оборудования и транспорта (рисунок 5).

Определения направления углубки карьера.

Рисунок 5 - Структура системы мониторинга горного транспорта

Выделение запасов ПИ по категориям.

Набор объемов по шаблону рабочей зоны и получения положения карьера на конец планируемого периода.

Оптимизация границ карьеров.

Построение моделей взрывных блоков.

Моделирование развала горных пород.

Автоматизированное размещение скважин первого, контурных и предконтурных рядов.

Автоматизированное размещение скважин в границах взрывного блока.

Автоматизированная нумерация и перенумерация скважин.

Формирование шаблонов конструкций зарядов.

Размещение скважин вдоль произвольно заданного отрезка или контура.

Автоматическое построение измерительных линий на разрезах по блоку.

Формирование проекта на бурение.

Корректировка моделей взрывных скважин по данным фактического бурения.

Автоматизированное формирование схемы коммутации и зарядной карты.

Подготовка технологической документации проекта массового взрыва.

Технология ПГР

Это рабочее место предназначено для автоматизации основных операций, выполняемых техническими отделами горнодобывающего предприятия при планировании подземных горных работ, проектировании массовых взрывов и мониторинге сейсмических событий.

Основные функции:

Графический редактор.

Подсчет объема и содержания полезного ископаемого в прирезках, блоках и по горизонтам.

Моделирование выемочных единиц с расчетом их объемных и качественных показателей.

Визуализация результатов мониторинга сейсмических событий.

Инструменты автоматизированного инженерного обеспечения закладочных работ.

Текущее и оперативное планирование с визуализацией результатов планирования.

Построение моделей взрывных блоков.

Автоматизированное размещение вееров скважин и их редактирование (рисунок 6).

Рисунок 6 - Проектирование и редактирование вееров скважин

Автоматизированная нумерация скважин и вееров скважин.

Формирование шаблонов конструкций зарядов по длинам или номерам скважин.

Формирование проекта на бурение.

Создание моделей взрывных скважин по данным фактического бурения.

Подготовка технологической документации проекта массового взрыва.

Каркасное моделирование.

Каркасные триангуляционные модели формируются на основе векторных моделей, подготовленные с помощью графического редактора. Каркасные модели тел в зависимости от способа создания (см. Моделируемые объекты) могут быть слоевыми или поверхностными. С ними возможно выполнение операций сложения, вычитания, объединения, пересечения, отсечения. Операция отсечения части тела производится с помощью модели незамкнутой поверхности (топоповерхность, поверхность карьера, отвала и пр.).

Система печати

Система печати GEOTECH-3D решает задачу преобразования представления трехмерных объектов горной технологии в виде чертежей оформленных в соответствие со стандартами горной графики.

Инструменты системы Mineframe позволяют вывести на печать, экспортировать в AutoCAD или в файл обмена DXF любое двумерное и трехмерное изображение, т.е. планы, разрезы, профили, 3D виды и пр. (рисунок 7).

Рисунок 7 - Формирование табличных данных в Excel

Для этого реализованы специальные инструменты, позволяющие решать такие задачи как:

Создание листов печати;

Работа с видовыми экранами;

Добавление OLE объектов на чертеж;

Настройка принтера и листов печати;

Имеется Редактор Классификатора (РК), который позволяет пополнять, модифицировать информацию о тематических объектах (ТО). ИзТО, входящих в классификатор, выполняется формирование элементов чертежа. Точечные, площадные и линейные ТО отображаются соответствующими условными знаками (УЗ) и подписями в соответствии с масштабом генерализации. Элементы моделей GEOTECH-3D могут быть привязаны к тематическим объектам Классификатора, и будут отображены на листе печати в соответствии с правилами ТО.

Для обеспечения Классификатора составными частями ТО, имеются редакторы:

Линий и штриховок;

Символов;

Палитр;

Штампов;

Сеток.

Шаблоны чертежей и сами чертежи хранятся в Технологической БД, как объекты проекта GEOTECH-3D. Механизм шаблонов экспорта в AutoCAD или в файл DXF позволяет избежать переопределения всех настроек при различных вариантах экспорта.

Внедрение

Система MINEFRAME находит все более широкое применение на горнодобывающих предприятиях России. Масштабы внедрения - от единичных лицензий на карьерах строительного сырья до нескольких десятков на гигантах и лидерах черной и цветной металлургии, горно-химической отрасли.

Система успешно внедрена и используется в ОАО "Апатит", ОАО "Оренбургские минералы", ОАО "Боксит Тимана", ОАО "Приаргунское производственное горно-химическое объединение", ОАО "Горнозаводскцемент", ОАО "СЗФК", ОАО "Айхальский ГОК", ОАО "Учалинский ГОК", на других горных предприятиях, проектных и консалтинговых бюро, в учреждениях высшего и среднего образования.

Заключение

В последнее десятилетие в нашу повседневную жизнь прочно вошло понятие информационных технологий. Без использования современных компьютеров, средств коммуникации, различных информационных сетей и каналов немыслимы ни учебный процесс, ни производство, ни управление, ни социально-бытовая сфера. Изучению современных информационных систем и технологий уделяется все большее внимание при составлении учебных планов подготовки специалистов различных направлений и специальностей. Не обходят стороной информационные технологии горное и строительное производства, поэтому неотъемлемой частью подготовки современных горных инженеров и инженеров-строителей является овладение как общими основами информатики, так и специальными знаниями по применению прикладных компьютерных программ, геоинформационных систем, специальной компьютерной графики, систем компьютерного моделирования и много другого.

Проанализировав задачи горнодобывающей промышленности, которые можно решить с помощью информационных технологий, а также проанализировать возможности программных продуктов САПР "MINEFRAME" можно сделать вывод, что внедрение информационных технологий (в том числе САПР "MINEFRAME"), может в значительной мере повысить эффективность работы гранитного карьера "Крестьянская Нива" и каменного карьера "Надежда" щебеночного завода "Глушкевичи".

Сразу внедрить достаточно сложную информационную систему как, например "MINEFRAME" на щебеночном заводе "Глушкевичи", будет невозможно без необходимой подготовки кадров, оборудования, техники и т.д., однако уже сейчас используя те или иные информационные технологии можно усовершенствовать отдельные технологические процессы.

Список использованных источников

1. Приемышев, А.В. Компьютерная графика в САПР. [Электронный ресурс] / В.Н. Крутов, - Электрон. дан. - СПб.: Лань, 2017. - 196 с.

2. Усенко, В.И. Освоение методов организации инновационного развития горнодобывающего предприятия. [Электронный ресурс] / В.И. Усенко, Н.В. Колесников, Л.В. Лабунский, А.С. Довженок. - Электрон. дан. - М. : Горная книга, 2012. - 48 с.

3. Ильяш В.В., Стрик Ю.Н. Проходка горно-разведочных выработок. Учебное пособие для вузов. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2008. - 112 с.

4. Попков Ю.Н., Прокопов А.Ю., Прокопова М.В. Информационные технологии в горном деле. Учеб. пособие/ Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - 202 с.

5. Лукичев С.В., Наговицын О.В. Автоматизированная система MineFrame 3.0. - Горная промышленность, № 6, 2005, с. 32-35.

6. Лукичев С.В., Морозова А.В. Моделирование рудных и пластовых месторождений в системе MineFrame. ГИАБ, № 5, 2005, с. 296-297.

7. Лукичев С.В., Наговицын О.В., Белоусов В.В., Ким А.В., Мельник В.Б. Внедрение системы автоматизированного планирования и сопровождения горных работ. - Горный журнал, № 9, 2004, с. 78-80.

8. Коннолли, Томас, Бегг, Каролин. Базыданных. Проектирование, реали-зация и сопровождение. Теория и практика. 3-е изд. Пер. сангл. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 1440 с.

9. Капутин Ю.Е. Информационные технологии планирования горных работ (для горных инженеров) - Новочеркаск: ЮРГТУ, 2003. - 424 с.

10. Шахтное и подземное строительство. Решение практических задач на ЭВМ/ С.Г. Страданченко и др. - Новочеркаск: ЮРГТУ, 2000. - 172 с.

11. Шек, В.М. Объектно-ориентированное моделирование горнопромышленных систем. [Электронный ресурс] - Электрон. дан. - М.: Горная книга, 2000. - 304 с.

12. Информационные технологии в горном деле/Под редакцией А.А. Козырева. - Апатиты, 1998. -360 с.

13. Свирский М.А., Лихман О.В. Состояние и перспективы развития САПР - горное производство // Горный журнал. -1990. No12. - С. 35-36.

Размещено на Allbest.ru

...