http://www.paper.edu.cn
基本问题。
数据仓库设计以及数据挖掘中的维度缩减或属性选择问题，也是学术界主要研究的问题之一。为了提高数据仓库系统的性能在设计数据集市时尽可能选择目前分析需要的变量或属性，对于与分析目标无关的属性尽量剔除。然而，设计者可能面对几百个甚至上千个的属性，如何自动地发现对于某个指标需要那些属性，或者说他与那个属性有关，以便辅助设计者选择属性。
联机分析处理（OLAP）和数据挖掘是基于数据仓库的两种重要数据分析技术。OLAP技术主要讨论数据立方建模技术的计算和以及对数据立方的各种查询操作（例如上卷、下钻、切片、切块）等。而数据挖掘技术主要研究如何从大量的数据中发现潜在的、有用的、未知的且是不平凡的模式,用于支持决策。数据挖掘中的主要问题是研究适合于大量数据的各种挖掘算法和数据挖掘过程等。
数据仓库是一个庞大复杂的系统，如何对它进行有效而正确的管理已经成为数据仓库研究的重要课题。
5.4 国内外矿山数据仓库应用现状
随着信息技术在矿山企业的广泛应用，运用数据仓库技术来实现矿山信息系统集成和开发矿山信息资源的研究日益受到关注，许多专家学者对此进行了大量的研究。
智利天主教大学采矿中心P.K.Knights、加拿大皇后大学矿机工程系M.G.Lipsett和G.J.Goddard等均撰文指出矿山信息系统管理中的关键问题是各种信息系统的集成及彼此协调运行。为了解决矿山“信息孤岛”的问题，必须建立起矿山数据仓库，在数据仓库的基础上采用一个集成化的矿山管理系统来代替现有的多个应用系统；采矿业应该采用一个开放系统标准（Open System Standards）来定义数据格式和进行无缝数据交换的协议。
加拿大学者Z.Luacs指出需要沿矿山经营价值链的垂直方向和水平方向进行矿山信息系统集成。在垂直方向上，各供应商的传感系统可与在线控制系统、数据采集系统进行实时通信；在线控制系统还必须与调度系统、数据仓库交换信息。水平方向上，勘测、穿孔、爆破、装载运输等部门之间需要信息集成。矿山各级管理部门都能访问到详细的、操作级的成本信息。第三方系统（OEM，专业化软件）须与互联网系统集成，遗产（legacy）系统须纳入集成策略。矿山信息系统集成的关键是中央数据仓库，它能提供灵活的查询工具和报表工具来访问数据。图5-3所示为这种信息集成的概念模型。为了有效地进行信息集成，采矿业应借鉴石油行业和机械行业经验成立矿山开放系统协会MOCS(Mining Open System Corporation )或矿业开放系统联盟MIOSA(Mining Industry Open Alliance )来制定矿山数据定义、数据模型、技术运用、软件集成平台、用户接口、硬件等的技术标准。
美国学者S.Dessureault的也撰文指出，作为未来矿山劳动生产率提高的关键技术-信息技术，必须在矿山价值链上全面集成，形成勘测、采矿、选矿、销售和复垦链上的全矿范围信息共享。并探讨了目前矿山采取的两种主要集成方式-以技术供应商为主导的和以矿山生产主导的数据集成方法的优、缺点，提出了集两种方式于一体的混合式的数据集成方式；每种集成方式的关键都是数据仓库技术。
-11-
http://www.paper.edu.cn
南非学者A.Vorster也对矿山企业价值链管理进行了系统研究。B.Klein提出了采用集成化技术构建地下矿山的采矿-选矿一体化系统。此外，J.P.Peck、T.Z.Mugodi、D.J.Peterson、L.M.Scovell、H.L.Francis、S.B.Cheeseman等也进行了大量研究[4]。
定位、传感、条件监测和控制系统勘探穿孔爆破装载运输道路施工排土场维护通信系统地质岩土工程承包商计划外部代理环境耗损控制作业加工维护销售人力资源垂直集成
数据仓库财务卖主采购仓库OEM水平集成
图3 矿山价值链信息集成的概念模型
数据仓库技术在国外矿山企业中也普遍受到关注，欧托昆普铬铁公司凯米地下矿与芬兰赫尔辛基技术大学合作预算800万美元，施智能矿山计划，提高其矿山的劳动生产率，低矿山的总成本,并改善工作条件。该计划的主要内容之一就是运用数据仓库技术进行矿山的数据的继承和开发。
加拿大渥太华的Gemcom软件国际公司设计了Gemcom企业采矿系统（Cemcom Enterprise Mining System）来集成现代矿山所需的所有应用程序，并把这些应用程序建立的数据库贮到一个中央数据库，并于1999年在南非的De Beers’Venetia矿山开始运行。
Noranda公司则建立了一套基于数据仓库技术的数据管理体系，它成功地集成了PC和UNIX的数据平台，并在此基础开发了基于Web的数据浏览和分析决策工具。
Highland valley copper公司已将OpenWorks有计划地移植到集成平台上，其未来版本OpenExploer就是一个以知识发现为目标的跨平台数据管理系统。在Highland valley copper开展的一些技术服务中，一个重要的步骤就是数据集成，即建立中心数据仓库，在中心数据仓库上提供一些公共的、集成的信息服务。
加拿大Fording Coal公司建立了全矿的钻爆系统DABS（Drilling and Blasting System）；采矿工程师通过该系统自动地收集矿岩资料（岩性、硬度等），正确地知道生产作业，极大地提高了钻爆效率，降低了钻、爆、装、运成本，降低了矿石损失、贫化率，取得了年收益
-12-
http://www.paper.edu.cn
600万加元的显著经济效益。
智利的埃尔特尼恩特铜矿已经成功地实施了数据管理的标准化。在此基础上，很多专用软件是自己开发的，都使用Oracle数据库和SQL查询语言提取数据。由于这种一致性，在开发管理决策支持工具、能够在各部门的数据库提取相关信息，便成为一项相对简单的工作。
南非一些矿山通过集成多数据源数据如ERP的产品数据库和会计系统的成本数据库来建立一个全矿综合的管理信息系统。Anglo Glod与GMSI公司于2003年合作开发MRM（Mineral Resource Management）系统，该系统是基于企业核心价值链、以矿山数据仓库为基础的集成化信息系统，预计年收益6300万兰特。
INTERGRAPH公司计划建立矿山完整的数据仓库来集成公司现有的75个信息系统，包括工程、生产、维修、选厂控制以及人力资源、财务、库存管理等。并在数据仓库的基础上开发运用电子商务系统。
就目前而言，国内应用数据仓库的企业，还主要集中在少数国有大中型企业，主要领域有：邮政、电信、银行、保险、石化等。这些行业有各自的特点：比如企业规模较大，或者是全国联网运行程度较高，企业由于身处国家经济命脉，原来信息化工作、计算机管理工作就做得比较好，数据积累有较长的年限，已经积累的数据量也比较大，生产经营客观上也要求从历史数据中发掘出可以知道下一步战略调整以及产品质量提高和改进的信息。所以，它们的数据仓库的应用工作走在了前面。
相对于其它行业，国内矿山企业的信息化建设进程相对滞后，一些矿山基于信息共享、信息资源开发和提高效率的目的，建立了各自的管理信息系统，但这些严格意义上都不能称为数据仓库应用系统，矿山企业还没有实施数据仓库应用系统的经验，而且也没有矿山数据仓库建设的成功案例。但在矿山数据仓库研究方面，许多专家学者进行了大量研究工作。限于篇幅不一一评述
从上述可知，数据仓库技术在矿业领域的应用，尚处在理论研究和实践探索阶段。对于具体的矿山数据仓库建设中的关键问题如数据采集质量问题、数据仓库设计、用户对信息需求的灵活多变问题以及数据分析技术问题等的研究少见报道。
6数字矿山技术
6.1数字矿山背景
自美国前副总统戈尔提出“数字地球”（DE, Digital Earth）概念以后，吴立新等学者提出了“数字矿山”（Digital Mine）的概念，对“数字矿山”的内涵、关键技术和建设目标从不同角度提出了各自的看法及思路。由于矿山是一个以资源为开发对象的离散生产系统，因此，数字矿山既不是“数字地球”概念的简单延伸，也不是制造型企业用得非常普遍的企业资源计划（ERP，Enterprise Resource Planning）概念的简单复制，而是一个包含二者部分特性的新概念，其内涵需要我们在实践中探索和挖掘。
在西方发达国家，数字矿山作为一个明确的技术概念并没有得到广泛的认可，在各类研究和文献中也使用较少，主要原因是，国外矿业与其他行业一样，伴随着新技术的提出和发展，顺序、平稳地经历了手工开采矿山阶段、机械化开采矿山阶段、自动化开采矿山阶段及无人矿井阶段，在技术手段上，并没有经过跨越式的发展。目前，与国内的“数字矿山”概念相一致的国外现代化矿山建设概念称做自动矿山（Auto-mine），或无人矿井，它们利用电子技术与机械技术的结合把工业机器人用于生产，使机械化转向自动化，对露天和地下矿山的
-13-
http://www.paper.edu.cn
危险地区实现无人遥控作业，从而大大提高了生产率和安全性，达到降低成本，增强竞争能力的目的。
中国是一个发展中国家，工业化任务尚未完成，对矿业而言，目前尚处于机械化矿山的初级阶段。随着经济全球化以及中国加入WTO，矿产资源的不可再生性以及各国对资源占有的战略性思维，使其迅速成为经济全球化竞争的首要领域。中国矿山企业在获得良好发展机遇的同时，也面临着不可避免的、全面而残酷的竞争。与其他行业一样，国内矿业为了能够抓住机遇，并在激烈竞争中获得生机，必须改变传统的经营管理观念、经营管理方式，积极应用先进适用的信息技术等来改造提升我国的传统矿业的装备、工艺与方法、经营管理方式和手段，使企业决策、生产、经营、管理效率和水平得以较大增长，提高企业的经济效益，实现我国矿业的跨越式发展，从而增强矿业企业的创新能力和国际竞争力，这是建立“数字矿山”的原因和目标。
6.2数字矿山建设的思路[1,6,9]
1、国内矿山技术与管理现状
长期以来，我国矿山企业一直处于劳动密集型的机械化初级水平，管理方面粗放，技术和装备水平落后，决策、设计、生产等许多环节中都是依赖于经验，科学性程度不高。主要表现为：
（1）矿山地质、测量、采矿技术工作手段落后； （2）开采设计和计划编制人为经验居多、科学性不够； （3）生产过程自动控制程度低、生产效率不高；
（4）安全保障程度低、缺乏有效的安全预警手段和机制； （5）系统建设缺乏统一规划、共享能力不足；
（6）信息流动速度慢，造成决策被动，上传下达滞后。
以上这些问题的出现，在技术层面上并非无法解决，而主要是由于国内矿山企业管理水平较低，管理创新能力不足，经营观念陈旧、管理基础薄弱、管理手段和方式落后，导致先进技术、系统和手段上的引进、建设力度不够。 2、数字矿山建设目标
进入二十一世纪，信息技术越来越深刻地影响着人类社会的发展。以信息化带动工业化，用信息技术改造传统产业，实现社会经济的的跨越式发展是我国经济结构调整和转变经济增长方式的必由之路。
我国矿业行业目前仍然处于机械化的初级阶段，与国外矿业相比无论在技术、装备、管理模式、思想观念等方面均具有非常大的差距。作为国民经济的基础产业，国内矿业在经济全球化的现实条件下，为在激烈的全球竞争环境中立于不败之地、获取经济效益和市场竞争力，利用信息技术改造传统矿业，引进和应用先进的网络技术、通讯技术、计算机软硬件技术、自动控制技术及装备等建立起一个数字化的矿山系统，显得更为必要和紧迫。
数字矿山的建设是一个庞大的系统工程，其长期目标是：实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。结合当今世界科技的发展水平及我国矿山现阶段的技术装备与管理水平，在我国数字矿山的建设还要经历一个漫长的过程，因此，总体规划分步实施是我国数字矿山建设的必经之路，就目前而言，我国数字矿山建设的具体目标是：
（1） 采用成熟的计算机软件系统，实现从矿山资源、开采方案优化、设计、生产计划与
-14-
http://www.paper.edu.cn
开采环境的数字化、模型化与可视化；
（2） 建立以光纤、泄漏电缆或无线通讯为主体的多媒体通讯网络，形成语音、视频与数
据同网传输的网络体系，实现矿山数据的分布式共享；
（3） 采用先进传感器网络技术，实现矿山生产过程、设备、安全与开采环境监控等数据
的自动采集、智能分析与可视化处理；
（4） 采用工业以太网、PLC智能控制及视频监视系统，实现对矿井提升、运输、通风、
排水等系统及设备的智能化集中监控。
（5） 采用先进的生产管理系统，实现矿山生产人员与移动设备的定位、跟踪及生产过程
智能化调度与控制，全面提升矿山的生产管理与决策的科学性。
6.3 数字矿山建设的内容
矿山系统是一个复杂的、动态的、开放的复杂巨系统，各部分之间互相影响、互相制约。对于这样的系统，只有快速、准确地了解各个系统运行情况，并使各个子系统配套、一致，再此基础上予以优化，才能实时、科学地做出决策，发挥矿山系统的最大能力和最佳的效益。把矿业与制造业类比，我们认为总体上应着重从这样五个方面着手进行数字矿山建设（如图4所示）。
（1）矿山多源时空数据库系统
矿山企业的设计和加工对象为资源，因此，快速、准确地掌握资源及其周围岩层的空间分布情况是最关键、最基本、最优先的建设内容，这项工作是后续设计、计划、以及提高决策性的基础。同时，生产过程中各个系统产生的数据对过程控制、整体系统优化、决策制定均具有非常重要的作用。这些信息必须以数据库的形式予以管理，通过先进的软件进行快速的分析，才能有效的实现信息共享，发挥切实有效的效益。
（2）矿山生产过程和关键设备的自动控制
采矿工业是劳动力密集型、资本密集型的工业，是需要大量能源和材料的工业。利用信息技术对其进行改造和提升，提高生产过程的控制和自动化水平。在工业发达国家，自动化成为改造传统工业和发展新产业的基本目标。正在利用电子技术与机械技术的结合把工业机器人用于生产，使机械化转向自动化，从而大大提高生产率，降低成本，增强竞争能力。矿山生产多数情况下属于不连续的过程，人员和设备多处于移动状态，位置不断变化，但这并不意味着其过程不可控制，只是控制方式、控制精度与普通的生产企业有所区别。
（3）矿山生产安全监控与预警系统
为保证生产的持续、正常进行，减少事故造成的人员、设备损失，必须建立矿山安全监控和预警系统。通过对设备和环境的监控，一方面可以及时、快速、准确地发现发生的事故，并采取应对措施，另一方面还可以在事故发生之前及时地发出预警信息，保证井下设备人员的及时撤离。
（4）矿山生产信息和办公信息快速传输、处理和检索系统
矿山生产过程中，存在着大量的、来自于不同方面（如资源、设备状态、人员状态、安全等）的信息流动，先进的矿山井下综合通讯网络系统，是整个数字矿山建设任务中的中枢神经传导系统，只有这样才能及时、快速、海量地传输这些异质信息，实现生产过程的实时控制、快速决策和执行。
（5）矿山ERP系统
ERP系统致力于矿业的整个材料设备采购、生产调度与过程控制、矿产品销售的优化
-15-
相关推荐：
loading