1. Введение

Настоящее задание подготовлено с целью создания на Краснооктябрьском бокситовом рудоуправлении горно-геологической информационной системы. Основными задачами, решаемыми в рамках этой системы, являются компьютеризация процедур обработки результатов геологической разведки и маркшейдерских измерений при построении моделей месторождения и карьера, а также при оперативном планировании процессов добычи и определении их технико-экономических показателей. Технической базой для решения этих задач является общерудниковская информационная сеть, наращиваемая в настоящее время.

Программной базой служит специализированный горно-геологический программный пакет. Настоящее задание предназначено для передачи его фирмам, занимающимся разработкой и продажей пакетов данного класса, с целью получения от них ответа на следующие вопросы:

• основные технические решения по создаваемой горно-геологической информационной системе (ГГИС) на КБРУ,

• принципиальная структура (набор функций и их связи), основные технические и потребительские характеристики частей системы,

• капитальные затраты на создание системы и текущие затраты на ее эксплуатацию,

• возможные сроки создания системы,

• условия получения пилотного варианта пакета во временное пользование с целью изучения его возможностей на предприятии.

Заметим, что речь идет только о программной базе ГГИС. Затраты, связанные с совершенствованием информационной сети в задание не включаются.

Павлодарский алюминиевый завод - единственный в республике Казахстан по переработке бокситовой руды в глинозем (технический оксид алюминия). Последний является сырьем для заводов России, производящих металл алюминий электролитическим способом. Большинство глиноземных заводов в мире работает на высококачественном привозном сырье (экваториальные районы Африки, Австралия и т.д.). Местные казахстанские бокситы характеризуются низким качеством: низкий кремниевый модуль, невысокая концентрация оксида алюминия и высокое содержание примесей, затрудняющих последующую гидрохимическую переработку боксита. А именно, содержание глины, органики, карбонатных и хлористых солей. Поэтому для обеспечения конкурентоспособности производства глинозема к стабильности качественного состава добываемого открытым способом боксита предъявляются повышенные требования.

С другой стороны, структура основных (наиболее мощных по разведанным запасам) месторождений боксита, препятствует выполнению этих требований. Размеры рудных тел с однородным составом столь малы (в среднем), что сопоставимы с объемами выемки, производимыми в течение нескольких часов.

В этих условиях приемлемая себестоимость добываемого боксита при соблюдении предъявляемых требований к его качеству может быть достигнута только при использовании достаточных интеллектуальных ресурсов:

1. наличие современной горно-геологической информационной системы, позволяющей принимать более быстрые и правильные решения по оперативному и перспективному планированию разработки месторождений

2. наличие эффективной информационной системы диспетчерского управления производством, а также органичная интеграция этой системы с ГГИС и функционирующей сейчас на предприятии экономической системой “Галактика”,

3. высокая квалификация специалистов, разрабатывающих и эксплуатирующих вышеуказанные автоматизированные системы, и всех пользователей от главных руководителей до машиниста экскаватора,

4. “интеллектуальный” склад боксита, на котором выполняются операции не только послойного усреднения его в штабелях и буферирования рассогласования потоков руды на его входе и выходе, но и целенаправленного смешения объемов руд разного химического состава.

Настоящее техническое задание продолжает работы по п.(1), начатые на КБРУ в бюро информатики. Практика показала, что в рамках малочисленного бюро реально выполнить проработки отдельных задач моделирования месторождений и карьера, а также оптимального планирования производства. Но создать многофункциональный программный проект, работающий в сетевом варианте практически невозможно. Опыт, полученный в бюро информатики, учтен при подготовке технического задания.

КБРУ представляет собой три рудника (Красногорский, Белинский и Аятский), объединенных рудоуправлением. Каждый рудник является самостоятельной организационной частью предприятия, в круг лиц принимающих решение (ЛПР) входят геолог, маркшейдер и горный мастер. Красногорский рудник становится основным и, в ближайшее время будет включать в себя физико-химическую лабораторию, ОТК и склад усреднения.

Рудоуправление объединяет в себе кроме аппарата управления ремонтную базу, ОТК, хим.лабораторию, ОТК, электроцех и т.п. К числу ЛПР, использующих горно-геологическую информацию в рудоуправлении, относятся главный геолог, главный маркшейдер и начальник производственно-технического отдела (ПТО).

На рис.1 представлена принципиальная схема проектируемой вычислительной сети, указаны рабочие места.

3. Требуемые функции информационной системы

Предварительно заметим, что результаты физико-химического анализа геологической пробы боксита представляют собой вектор размерностью от 10 до 13 величин. Анализируются влажность боксита, содержание в нем оксидов металлов и неметаллов (Al₂O₃, Fe₂O₃, CO₂ и т.д.) и самих неметаллов (например, S). Вычисляются две модульные характеристики боксита, как линейная и нелинейная функции концентрации в нем Al₂O₃ и SiO₂.

Геология

1. Создание и сопровождение цифровой модели месторождения по данным

   разведки, доразведки и прочим данным.

2. Построение по цифровой модели месторождения сортовых планов горизонтов с отображением на них рудных блоков объемов в тоннах, качества по всем введенным компонентом, номера рудного тела, мощности, категории запасов, с возможностью корректировки контуров рудных тел. Сведение данных по горизонту в целом или в заданном контуре в табличную форму.

3. Должна иметь возможность построения различного рода сечений ( горизонтальных, наклонных, вертикальных ) с нанесением на них различной геологической информации : рудные тела, типы пород и т.д.

4. Должна позволять рассчитывать различные варианты кондиций.

    

   Маркшейдерия

5. Обработка журналов тахеометрической съемки в существующем стандарте. Составление и корректировка трехмерной модели поверхности по результатам съемки данных с электронных носителей, интерактивно и в пакетном режиме (файл) в соответствии с условными обозначениями.

6. Определения объемов горной массы в заданном контуре с возможностью разделения на участки, горизонты и т.п.

7. Построение по данным нивелирования и трассировки продольного профиля, возможность нанесения на фактический профиль проектного контура, подсчет рабочих отметок и (при задании поперечного профиля ) объемов выемки – насыпи.

8. Возможность работать с различными системами координат ( 1942 года, 1963 и т.д. ) в пределах одной модели.

   Производство

9. Определение конечных параметров карьеров.

10. Определение оптимального режима горных работ с учетом динамики качества по нескольким карьерам.

11. Определение оптимального расположения транспортных коммуникаций. Определение оптимальных параметров трассы ( на основе экономики )

12. Расчет геологических показателей в заданном объеме с разделением по геологическим разностям, участкам, горизонтам и т.д.

13. По данным для проектирования ( угол откосов, ширина площадок и т.д. ) построение на модели участка отработки с учетом разноски вышележащих горизонтов.

14. Система годового / месячного планирования горных работ (ограничения: безопасность ведения горных работ, принятый план ( геометрия ), заданная производительность, заданное качество полезного ископаемого ( график ), графики ППР(график ),необходимость предварительной подготовки участка к выемке ( геометрия, время, стоимость ),наличие ограничений ситуационного плана (геометрия)

     

15. Система оптимизации использования распределяемого ресурса

     

    Общие

16. Сканирование уже существующих данных с “твердых” носителей. Векторизация растрового изображения с возможностью масштабирования, поворота изображения и устранения линейных искажений. Построение на основе отсканированных изображений цифровой модели поверхности.

17. Возможность генерализации чертежа для использования его при вычерчивании в различных масштабах. Отображение в различных фиксируемых масштабах с возможностью редактирования.

18. Отображение плана горных работ с нанесением на нем геологической информацией в различных фиксируемых масштабах с возможностью редактирования.

19. Наличие графического редактора с развитыми функциями предпечатной подготовки горной документации в принятых стандартах. Вывод на плоттер и принтер с возможностью разбиения большого чертежа на стандартные листы.

1. Требования к пультам управления

    

   Условное обозначение – АРМ-11, АРМ-21, АРМ-31

   Рабочее место – Геологи рудников

   Где установлен – Кабинеты геологов рудников

   Основные источники информации в системе – данные о результатах геологической разведки для данного рудника поступают из сервера информационной сети (ИС) от ОТК и хим. лабораторий (60%), сведения о состоянии карьера на руднике и его разработке поступают из ИС (20%), данные личного прогноза геолога вводятся с пульта (10%).

   Функциональные задачи – Управление процессами геологической разведки (оперативное и перспективное планирование), участие в планировании разработок месторождений на руднике.

   Характеристики интерфейса – Табличное и графическое представление модели месторождения и рудных тел на руднике. Трехмерная и двумерная графика, горизонтальные, наклонные и вертикальные сечения.

    

   Условное обозначение – АРМ-12, АРМ-22, АРМ-32

   Рабочее место – Маркшейдеры рудников

   Где установлен – Кабинеты маркшейдеров рудников

   Основные источники информации в системе – данные о результатах геодезической съемки карьера на руднике вводятся с пульта (65%), сведения о геологии карьера и его разработке поступают из ИС (25%), данные личного прогноза маркшейдера вводятся с пульта (10%).

   Функциональные задачи – Оперативный контроль процессов разработки месторождения, участие в планировании разработок месторождений на руднике.

   Характеристики интерфейса – Табличное и графическое представление модели карьера и моделей выработок на руднике. Трехмерная и двумерная графика, горизонтальные, наклонные и вертикальные сечения.

    

   Условное обозначение – АРМ-13, АРМ-23, АРМ-33

   Рабочее место – Диспетчеры рудников (фактически это рабочее место сменных технолога и оператора рудника)

   Где установлен – Кабинеты диспетчеров рудников

   Основные источники информации в системе – данные о плановых и фактических объемах выработки, а также о плановом составе вырабатываемого боксита поступают из ИС (75%), данные личного отчета о работе сменной бригады вводятся с пульта (25%).

   Функциональные задачи – Оперативное управление процессом добычи руды на руднике.

   Характеристики интерфейса – Табличное и графическое представление модели карьера и моделей выработок на руднике. Трехмерная и двумерная графика, горизонтальные, наклонные и вертикальные сечения.

    

   Условное обозначение – АРМ-01

   Рабочее место – Главный геолог КБРУ

   Где установлен – Кабинет гл. геолога КБРУ

   Основные источники информации в системе – данные о геологии рудников (60%),сведения о состоянии карьеров на рудниках и их разработке поступают из ИС (20%), данные личного гл. прогноза геолога вводятся с пульта (20%).

   Функциональные задачи – Управление процессами геологической разведки (оперативное и перспективное планирование), участие в планировании разработок месторождений на рудниках.

   Характеристики интерфейса – Табличное и графическое представление модели месторождений и рудных тел на рудниках. Трехмерная и двумерная графика, горизонтальные, наклонные и вертикальные сечения.

    

   Условное обозначение – АРМ-02

   Рабочее место – Главный маркшейдер рудника

   Где установлен – Кабинет гл.маркшейдера рудника

   Основные источники информации в системе – маркшейдерские данные данные о рудниках поступают из ИС (60%), сведения о геологии карьеров и их разработке поступают из ИС (20%), данные личного прогноза гл.маркшейдера вводятся с пульта (20%).

   Функциональные задачи – Оперативный контроль процессов разработки месторождений, участие в планировании разработок месторождений на рудниках.

   Характеристики интерфейса – Табличное и графическое представление модели карьера и моделей выработок на руднике. Трехмерная и двумерная графика, горизонтальные, наклонные и вертикальные сечения.

    

   Условное обозначение – АРМ-03

   Рабочее место – Начальник ПТО КБРУ

   Где установлен – Кабинет начальника ПТО

   Основные источники информации в системе – данные моделирования геологии и маркшейдерии рудников поступают из ИС (50%), сведения о плановых и фактических объемах выработки, а также о плановом составе вырабатываемого боксита на рудниках поступают из ИС (40%), данные личного прогноза о работе рудников вводятся с пульта (10%).

   Функциональные задачи – Перспективное планирование процессов разработки месторождений, оперативная координация добычи руды на рудниках.

   Характеристики интерфейса – Табличное и графическое представление модели карьера и моделей выработок на руднике. Трехмерная и двумерная графика, горизонтальные, наклонные и вертикальные сечения.

    

2. Характеристики информационных потоков

Поскольку одним из основных источников информации в ГГИС являются ОТК и хим. лаборатория, то декомпозиция системы по территориальному (3 рудника и управление) или функциональному (геология, маркшейдерия, технология) признаку вряд ли целесообразно. Рационально представлять ГГИС как систему, построенную на базе единой информационной сети с выделенным сервером. С учетом этого положения в табл.1 приведены оценки информационных потоков между сетью и пультами ЛПР. Средние и максимальные оценки разделены косой чертой.

Характеристики информационных потоков в системе

Таблица 1

Заметим, что в данной таблице отражены только информационные нагрузки в системе ГГИС. Но каждый из этих ЛПР работает также с информацией других систем – диспетчерской, экономической. Условно можно считать, что с учетом этих систем, информационная нагрузка для геологов возрастает на 50%, маркшейдеров – вдвое, а диспетчеров и начальника ПТО – в три раза.

Поставляемое математическое обеспечение должно обеспечивать выполнение функций:

• Работа с комплектом рекомендуемых функциональных модулей как с единым программным комплексом

• Работа с внешними базами данных на платформах Oracle.

• Возможность дополнения специалистами заказчика программного комплекса собственными программами (встроенные средства программирования).

• Одновременность доступа к данным

Горно-геологическая информационная система создается совместно фирмой, выигравшей тендер ("фирма"), и Заказчиком - КБРУ.

Этапы работы следующая:

1. контуры контроля и управления в каскадных системах, диспетчерские системы, мониторинг технологического процесса (“разработчики”),

2. общесистемное программирование (“программисты”),

3. эксплуатация системы (“технологический персонал”).

Обучение выполняется по специальному графику на этапах проведения предпроектных, проектных работ, монтажа, наладки и опытно-промышленной эксплуатации.

1. В контракте оговариваются гарантийные и послегарантийные обязательства Поставщика.

2. При заключении контракта Поставщик представляет полную спецификацию поставляемого технического и программного обеспечения с указанием цены по каждой позиции.