Геоинформационные системы в горнообогатительной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Геоинформационные системы в горнообогатительной промышленности

Как показывает опыт, применения современных геоинформационных систем (ГИС) многочисленные и достаточно сложные задачи горной отрасли в различных постановках и в различном объеме решаются в некоторых крупных зарубежных программных продуктах. Однако стоимость приобретения и сложность освоения последних продолжает оставаться достаточно высокими. Поэтому основным направлением в политике информатизации производственных горно-технологических процессов продолжает оставаться использование относительно недорогих многофункциональных инструментальных геоинформационных систем (ГИС), разработанных в странах ближнего зарубежья, а также собственных прикладных разработок геоинформационной направленности. К тому же отечественные разработки существенно ориентированы на национальные ГОСТы и стандарты, что способствует их лучшей адаптируемости в задачах вывода и архивирования отчетных документов, а также сокращает количество доработок в сравнении с зарубежными аналогами.

Одной из важных и актуальных задач при ведении открытых горных работ является периодическая подготовка и получение ситуационных и рабочих планов, расчет объемов добытой горной массы, планирование развития транспортных коммуникаций и контроль перемещения горно-транспортных средств в реальном масштабе времени. В настоящее время на большинстве предприятий данная задача решается путем проведения геодезических измерений на местности и нанесения их вручную на соответствующие планы горных работ. Такие документы и все связанные с ними расчеты выполняются маркшейдерской службой предприятия ежемесячно. Однако получаемый одномерный план постоянно изменяющейся местности сложного рельефа не нагляден, малоинформативен и сложен для оперативного использования в службе горного диспетчера. Другими словами, документооборот, выполняемый при решении маркшейдерских задач, не поддерживается общей технологической цепочкой, позволяющей выполнять весь комплекс горно-транспортных работ в автоматизированном режиме.

В основе автоматизации производственных процессов на горнодобывающих предприятиях, да и автоматизации производства в общем случае, лежит принцип, который мы назвали «принцип 4Е»: -Единая цифровая модель предприятия -Единая база атрибутивных данных -Единое координатное поле -Единая система обмена данными

Рис.

Система автоматизированного управления производством, реализованная по этому принципу, представляет собой единую основу для всех процессов горнодобывающего предприятия -- оценки запасов полезных ископаемых, планирования развития предприятия, добычи полезных ископаемых и горной массы внутри предприятия, обслуживания путей транспортировки (промышленные ж/д и автодороги) и т.д. «Принцип 4Е» позволяет избежать сложностей, связанных с несогласованностью информации, получаемой от различных подразделений предприятия, и обеспечивает оперативное получение (фактически в режиме реального времени) информации для принятия решений на любой стадии производственного процесса -- от стратегического планирования до выдачи заданий на текущие работы.

Единая цифровая модель предприятия. Способы ее создания и поддержания Цифровая модель местности (ЦММ) содержит метрическую (номера, координаты точек местности), синтаксическую (коды топографических объектов, сведения о порядке и виде соединения точек в контуры), семантическую (различные характеристики объектов), а также служебную информацию о местности. ЦММ может быть представлена графически цифровой картой на магнитных и бумажных носителях, базой атрибутивных данных или их сочетанием. Единая цифровая модель предприятия является, по сути, пространственной основой автоматизации любого производственного процесса. При всем современном разнообразии технологий получения цифрового картографического материала почти весь он имеет один и тот же источник -- бумагу и «наследует» все ее недостатки. Кроме того, не исключены дополнительные потери точности при переходе от бумаги к «цифре». Наше предприятие разработало и успешно применяет новую технологию создания и обновления ЦММ, основанную на использовании спутниковых геодезических систем реального времени и различных инструментов в дополнение к ним (электронный тахеометр, лазерный безотражательный дальномер и т.д.).

Несомненными преимуществами предлагаемых технологий перед традиционными способами производства геодезических работ являются высокое качество результатов (точность, оперативность, цифровой вид) и сокращение времени и стоимости работ. Особо следует отметить, что все собранные в поле данные (как пространственные, так и атрибутивные) имеют окончательный вид и ни на одном из последующих этапов использования не изменяются, что обеспечивает их высокую надежность и достоверность. Цифровой вид и унификация обменных форматов данных позволяют экспортировать их (полностью или отдельными участками) в различных форматах для работы в специализированных программных приложениях (ГИС, САПР, программах горного планирования и др.). Предлагаемые технологии создания и актуализации «не конфликтуют» с традиционными -- в случаях, когда это целесообразно, разумное их сочетание (например, RTK и стереотопографическая съемка) окажется выгодным.

Единая база атрибутивных данных База атрибутивных данных предприятия описывает объекты местности и производства. Как отмечалось выше, важной особенностью предлагаемых технологий создания и актуализации ЦММ является одновременный сбор координатной и атрибутивной информации об объектах местности и производства. Благодаря этому каждый атрибут или группа атрибутов объекта имеют однозначно определенное местоположение. Применяемое оборудование позволяет фиксировать различные характеристики -- геологические данные, данные о состоянии машин и агрегатов, объемах выполненных работ, данные диагностики ж/д путей и т.д. Фиксация этих данных может выполняться как исполнителем, например, при съемке, так и автоматически. Единая база координатно привязанных атрибутивных данных является основой для выполнения различных аналитических операций с данными и согласованного обмена этими данными между подразделениями предприятия. Единое координатное поле

Цель формирования единого координатного поля -- возможность в любом месте в реальном масштабе времени определить местоположение объектов в единой системе координат, зафиксировать изменения местности или положения объекта. Маркшейдер, используя подвижный комплект спутникового оборудования, проводит съемку изменений местности, привязку буровых установок, вынос проектов работ в натуру и другие топографо-геодезические работы, определяя пространственное положение объектов в единой системе координат предприятия и обновляя тем самым ЦММ. Местоположение и перемещения машин и агрегатов, на которых тоже могут быть установлены комплекты спутникового оборудования, определяются в той же системе координат и в реальном масштабе времени отображаются на экране диспетчера.

Процесс создания системы начинается с анализа информационных потоков, связанных с планированием и ведением горных работ в карьере, определения круга решаемых задач. В результате формируется структура автоматизированной системы, анализируется пропускная способность каналов передачи информации, определяется необходимое количество рабочих мест и пункты их установки. Структурная схема АСУ горными работами, эксплуатируемая на ОАО Полтавский ГОК, приведена на рис. 2.

Рис.

С использованием функций ГИСв данное время решаются задачи календарного планирования на месяц, квартал, год и проработка вариантов развития горных работ на перспективу (пять, десять и более лет). При формировании календаря отработки используются методы прямого счета. То есть проектировщик указывает одно из положений уступа (дно карьера, верх, или произвольный уступ) и от него в полуавтоматическом режиме согласно геометрическим параметрам (углы откоса, рабочие площадки, высота уступа) выполняется построение участка борта карьера. Расчет выполняется пошагово, после каждой итерации пользователь получает информацию об объемах пород, попадающих в контур подсчета с разделением на выемку и засыпку, и при необходимости может скорректировать параметры расчета. Таким образом, за короткое время можно выполнить формирование нескольких вариантов программы горных работ. Автоматически по графическим данным формируется набор статистических данных (разбивка объемов по участкам, по горизонтам, по единицам техники и др. (рис. 3 а, б)).

Рис.

Рис.

Аналогичным образом выполняется формирование годовой, а также долгосрочной программы горных работ (рис. 4,5).

Рис.

Рис.

Для разработки проектных решений при отработке карьера используется модуль K-Project. В его состав включены средства геометрического проектирования элементов горных работ: проходка съездов различного типа, формирование систем временных и постоянных отвалов, формирование транспортных коммуникаций (автомобильные и железнодорожные пути) с возможностью вписывания их в существующую ситуацию и многое другое (рис.6).

Рис.

Для проектирования буро-взрывных работ в лаборатории буровзрывных работ (БВР) рудоуправления используется модуль K-BVR в составе указанной системы. С применением модуля проектирования выполняется полный спектр задач, связанных с разработкой проектов при выполнении буро-взрывных работ в карьере (проектирование блока на бурение, проектирование коммутации, расчет зарядов скважин, расчет зон безопасности и формирование отчетной документации на выполнение работ) (рис.7).

Рис.

Впервые для района исследований установлена методами ГИС пространственная структура распределения тяжелых металлов в почвенном покрове и ее связь с объектами ГОКа, другими источниками выбросов и особенностями миграции и накопления тяжелых металлов в почвогрунтах в связи с геохимическими особенностями региона; Компания «Геокосмос» успешно завершила проект в интересах Михайловского горно-обогатительного комбината. Картографическая продукция, созданная специалистами компании «Геокосмос», послужит эффективному решению ряда производственных задач Михайловского горнообогатительного комбината.

Рис. Цифровой топоплан совмещенный с ортофотопланом

Cпециальный топографический план карьера и прилегающих территорий и их цифровые модели станут геоподосновой, на которую специалистами комбината будут наноситься ситуационные изменения. Анализ изменений позволит вычислять объемы выработки горной массы, планировать порядок выборки породы, проводить мероприятия по рекультивации отвалов. Топопланы промзон и объектов инфраструктуры комбината будут использоваться для рациональной организации обслуживания инженерных сооружений, обеспечения контроля состояния существующей инфраструктуры, проектирования развития производства.

Рис.

Рис. 4. Суммарное загрязнение почв тяжелыми металлами в зоне влияния Михайловского горно-обогатительного комбината по Zc.

Заключение

геоинформационный система горнообогатительный карьер

Все это, в конечном счете, качественно улучшает работу предприятия, в условиях интенсификации производства. Позволяет, не увеличивая штат сотрудников, стабильно добиваться поставленных плановых заданий, снизить себестоимость ведения горных работ, увеличить рентабельность производства.

Размещено на Allbest.ru