郭廣軍 李國(guó)清 李嘉平 王建剛 于倩倩 趙 威 盛寶麗

(1.山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦,山東 萊州 261441;2.北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院,北京 100083;3.山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦,山東 萊州 261442)

礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量管理是實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源合理、有效利用的基礎(chǔ),對(duì)礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)劃、資源勘查開(kāi)發(fā)有著重要意義。 在礦山實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的資源儲(chǔ)量信息屬性復(fù)雜,并且隨著生產(chǎn)勘探的進(jìn)行不斷變化,屬性及狀態(tài)的多樣性導(dǎo)致相關(guān)信息量十分龐大。資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的冗雜與變動(dòng)等特性,對(duì)管理工作的質(zhì)效性與時(shí)效性提出了更高要求,傳統(tǒng)的儲(chǔ)量管理方法難以滿足高效率的管理需求,因此礦山企業(yè)多采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源儲(chǔ)量的信息化管理。 2020 年,我國(guó)發(fā)布了《固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量分類(lèi)》(GB/T 17766—2020)(簡(jiǎn)稱(chēng)“2020 標(biāo)準(zhǔn)”),將分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)更改為探明資源量、控制資源量、推斷資源量、可信儲(chǔ)量、證實(shí)儲(chǔ)量5 類(lèi),與國(guó)際上主流分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)如JORC 標(biāo)準(zhǔn)等非常相似,強(qiáng)調(diào)礦產(chǎn)資源的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)屬性[1-3]。 資源儲(chǔ)量分類(lèi)及內(nèi)涵變化導(dǎo)致礦山企業(yè)自身特有的資源儲(chǔ)量信息化管理方法將不再適用,礦山企業(yè)需結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容完成資源儲(chǔ)量信息化管理的完善升級(jí),以此出具新標(biāo)準(zhǔn)下的礦山資源儲(chǔ)量臺(tái)賬及年報(bào)。

礦山企業(yè)現(xiàn)有的資源儲(chǔ)量管理方法是基于固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)搭建和運(yùn)行的,在新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后不再適用,并且難以滿足標(biāo)準(zhǔn)過(guò)渡時(shí)期礦山所產(chǎn)生的需求。 因此,隨著新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后礦山企業(yè)儲(chǔ)量管理重心發(fā)生轉(zhuǎn)移,相應(yīng)的技術(shù)手段也需要根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。 天池煤礦[4]基于設(shè)計(jì)的科學(xué)管理方法對(duì)儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理實(shí)行流程管控,建立了一套跨部門(mén)、系統(tǒng)、高效運(yùn)作的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理流程體系。 張麗麗等[5]針對(duì)地浸礦山的特殊性設(shè)計(jì)了四維資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理方法,充分利用B/S 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)的聯(lián)通,保障數(shù)據(jù)的可靠性并為礦山資源儲(chǔ)量精細(xì)化管理提供支撐。 鄧頌平等[6]在國(guó)家級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量管理專(zhuān)題應(yīng)用模塊,集成了礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量管理相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù),為自然資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、礦產(chǎn)資源監(jiān)督管理、礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制和監(jiān)督實(shí)施提供了平臺(tái)支撐、數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障。 陳敏等[7]在梳理儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)工作目的和任務(wù)的基礎(chǔ)上,提出了一套系統(tǒng)化的解決方法,實(shí)現(xiàn)了便捷的數(shù)據(jù)采集、精細(xì)化的數(shù)據(jù)管理、豐富的技術(shù)校核與質(zhì)量監(jiān)控輔助、多樣化的報(bào)表輸出、嚴(yán)格的權(quán)限與日志管理等功能。

綜上所述,礦山企業(yè)在數(shù)字礦山軟件基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)并應(yīng)用地質(zhì)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)已逐漸成為資源儲(chǔ)量信息化管理的趨勢(shì),在新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后,儲(chǔ)量信息化管理需在結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上完成原有方式方法的更新,形成滿足礦山當(dāng)前需求的儲(chǔ)量管理方法及工具。 本研究在梳理新標(biāo)準(zhǔn)下的儲(chǔ)量管理流程的基礎(chǔ)上,提出將礦業(yè)軟件與管理系統(tǒng)相結(jié)合的管理模式,通過(guò)需求分析構(gòu)建功能及數(shù)據(jù)過(guò)程模型,運(yùn)用軟件工程技術(shù)建立適用于當(dāng)前礦山的儲(chǔ)量管理系統(tǒng),結(jié)合時(shí)間軸實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理,對(duì)礦山后續(xù)儲(chǔ)量劃分提供指導(dǎo),最終服務(wù)于礦山生產(chǎn)建設(shè)。

1 新分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)下資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)需求分析

1.1 新舊分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)差異分析

新儲(chǔ)量分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)是在自然資源部相關(guān)單位及社會(huì)各界的討論與意見(jiàn)反饋下,從原有的標(biāo)準(zhǔn)繼承和發(fā)展而來(lái)。 相比于《固體礦產(chǎn)資源/儲(chǔ)量分類(lèi)》(GB/T 17766—1999)(簡(jiǎn)稱(chēng)“1999”標(biāo)準(zhǔn)),“2020 標(biāo)準(zhǔn)”在國(guó)家管理、市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)以及礦山生產(chǎn)等方面進(jìn)行了統(tǒng)一,簡(jiǎn)明易用,便于操作,同時(shí)易于國(guó)際對(duì)比。 結(jié)合新舊分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析,二者的差異主要體現(xiàn)在資源儲(chǔ)量分類(lèi)類(lèi)型以及不同的勘查階段劃分等方面。具體如下:

(1)固體礦產(chǎn)資源勘查階段調(diào)整。 為降低標(biāo)準(zhǔn)差異所帶來(lái)的信息交易成本,簡(jiǎn)化勘查階段邏輯,“2020 標(biāo)準(zhǔn)”取消了預(yù)查階段,將礦產(chǎn)勘查階段由原有的四階段調(diào)整為三階段,同時(shí)明確將勘查各階段對(duì)象由區(qū)域調(diào)整為礦床。

(2)固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量分類(lèi)依據(jù)調(diào)整。 “2020 標(biāo)準(zhǔn)”將經(jīng)濟(jì)意義簡(jiǎn)化為兩類(lèi),資源量對(duì)應(yīng)預(yù)期經(jīng)濟(jì),儲(chǔ)量對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)采出,去除了邊際及次邊際經(jīng)濟(jì)意義的分類(lèi),更加注重儲(chǔ)量的經(jīng)濟(jì)含義。

(3)固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換依據(jù)調(diào)整。 相較于“1999 標(biāo)準(zhǔn)”狀態(tài)變更不及時(shí),“2020 標(biāo)準(zhǔn)”更加著重反映礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)狀態(tài),資源量與儲(chǔ)量的狀態(tài)隨轉(zhuǎn)換因素的改變而發(fā)生變化,且兩者轉(zhuǎn)換是相互的。

總體來(lái)看,新標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)舊標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)化、繼承與發(fā)展,對(duì)部分基礎(chǔ)儲(chǔ)量或資源量類(lèi)型進(jìn)行刪減,部分資源儲(chǔ)量類(lèi)型進(jìn)行合并使其變得簡(jiǎn)潔明了;但新標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)類(lèi)型的變化并非簡(jiǎn)單地減少考慮因素,而是結(jié)合當(dāng)前礦山實(shí)際管理工作,將經(jīng)濟(jì)意義與可行性評(píng)價(jià)納入可行性研究?jī)?nèi)容中進(jìn)行綜合考慮。

1.2 新標(biāo)準(zhǔn)下儲(chǔ)量管理方法及流程

鑒于當(dāng)前礦山資源儲(chǔ)量管理模式,礦山企業(yè)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量信息管理系統(tǒng),用于日常、動(dòng)態(tài)的儲(chǔ)量管理工作,掌握礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量變動(dòng)情況。 作為儲(chǔ)量管理的數(shù)據(jù)采集工具,主要的功能結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和圖形編譯系統(tǒng)組成,前者用于完成儲(chǔ)量數(shù)據(jù)錄入、計(jì)算和儲(chǔ)量報(bào)表生成,后者提供圖形或?qū)嶓w的三維顯示,實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的可視化集成,主要功能結(jié)構(gòu)如圖1 所示[8-9]。

圖1 儲(chǔ)量管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.1 Functional structure of reserve management system

新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以后,礦山儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)類(lèi)型發(fā)生改變,因此需要設(shè)計(jì)適用于新分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)量管理系統(tǒng),在繼承原有功能的基礎(chǔ)上涵蓋當(dāng)前礦山儲(chǔ)量管理工作,主要包括儲(chǔ)量管理流程更新及管理方法完善等模塊。

(1)資源儲(chǔ)量管理流程更新。在新標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下,以采場(chǎng)為單位的儲(chǔ)量管理流程更新結(jié)果如圖2 所示[10]。 由于三級(jí)礦量相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)源及管理規(guī)則未定,所需的相關(guān)報(bào)表數(shù)據(jù)量較少,主要通過(guò)人工調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)填報(bào),所以本研究中不包含“三級(jí)礦量管理”部分。

圖2 以采場(chǎng)為單位的新標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)量管理流程Fig.2 New standard reserve management process on a stope basis

(2)新分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)下儲(chǔ)量管理方法設(shè)計(jì)。 儲(chǔ)量管理方法的完善需要以更新后的儲(chǔ)量管理流程為基礎(chǔ)構(gòu)建新的資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)。 除此之外,由于三維礦業(yè)軟件在地質(zhì)資源建模方面有著無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì),管理系統(tǒng)與礦業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接以及人機(jī)交互能夠極大提升礦山儲(chǔ)量管理工作效率。 因此,在管理系統(tǒng)模型構(gòu)建過(guò)程中需考慮與三維礦業(yè)軟件相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)資源與數(shù)據(jù)的高度共享,建立和完善礦山儲(chǔ)量管理技術(shù)體系。

1.3 系統(tǒng)功能需求分析

結(jié)合新分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的影響和資源儲(chǔ)量信息化管理方法,礦山資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)需滿足以下幾點(diǎn)需求[11]:

(1)新舊資源儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換原則指導(dǎo)下的歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 資源儲(chǔ)量分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整使得礦山企業(yè)需對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)縫轉(zhuǎn)換。 基于新舊資源儲(chǔ)量的級(jí)別轉(zhuǎn)化原則,需建立新舊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化關(guān)系模型,對(duì)歷史儲(chǔ)量數(shù)據(jù)進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化,并遷移至新儲(chǔ)量管理系統(tǒng),保證礦山資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)全生命周期內(nèi)的連續(xù)性。

(2)資源儲(chǔ)量新分類(lèi)數(shù)據(jù)管理。 資源儲(chǔ)量分類(lèi)數(shù)據(jù)一部分由歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來(lái),另一部分則是通過(guò)新探明儲(chǔ)量分類(lèi)獲得。 資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)需以新分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)對(duì)兩部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行匯總管理,以支撐礦山開(kāi)采計(jì)劃編制,為企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度甚至長(zhǎng)期發(fā)展提供有效的資源信息,并為后續(xù)礦山儲(chǔ)量管理奠定基礎(chǔ)。

(3)資源儲(chǔ)量模型的三維可視化。 地下礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量由于其隱蔽性和不確定性,傳統(tǒng)管理手段難以直觀地顯現(xiàn)地下礦體賦存條件,通過(guò)在管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)三維可視化功能,直觀展示數(shù)據(jù)信息,使得信息分析更加簡(jiǎn)便,能夠輔助生產(chǎn)過(guò)程中的資源儲(chǔ)量管理。

(4)便捷可溯源的儲(chǔ)量變動(dòng)統(tǒng)計(jì)。 資源儲(chǔ)量由于礦山開(kāi)采、生產(chǎn)勘探、補(bǔ)充地質(zhì)勘探、重算重評(píng)等會(huì)發(fā)生變動(dòng),為使礦山企業(yè)能夠及時(shí)針對(duì)儲(chǔ)量變動(dòng)信息進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃編制及地質(zhì)工作調(diào)整,掌握并制定開(kāi)采計(jì)劃,需要實(shí)時(shí)高效地對(duì)儲(chǔ)量變動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的便捷填報(bào),通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)追溯管理以便數(shù)據(jù)核實(shí)。

(5)多樣化的礦山儲(chǔ)量報(bào)表輸出。 按照《礦山資源儲(chǔ)量管理規(guī)范》(DZ/T 0399—2022)中礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量有關(guān)臺(tái)賬的相關(guān)規(guī)定,實(shí)現(xiàn)諸多儲(chǔ)量臺(tái)賬及年報(bào)附表的輸出,降低礦山企業(yè)工作負(fù)擔(dān),同時(shí)結(jié)合儲(chǔ)量變動(dòng)及時(shí)更新各類(lèi)資源儲(chǔ)量臺(tái)賬,全面反映礦山資源儲(chǔ)量情況[12]。

(6)嚴(yán)格的權(quán)限管理和可查詢的日志管理。 為保障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量和落實(shí)數(shù)據(jù)報(bào)送主體責(zé)任,系統(tǒng)需根據(jù)不同用戶分配不同的數(shù)據(jù)管理權(quán)限,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)填報(bào)、修改審核等全過(guò)程的記錄留痕管理,間接提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2 資源儲(chǔ)量數(shù)字化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能體系設(shè)計(jì)

基于上述系統(tǒng)需求,新標(biāo)準(zhǔn)資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以下功能:① 建立新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系模型,對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換;② 基于新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資源量?jī)?chǔ)量分級(jí)數(shù)據(jù)管理,結(jié)合轉(zhuǎn)換因素將資源量科學(xué)合理地轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)量;③ 基于新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儲(chǔ)量變動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),用于形成儲(chǔ)量變動(dòng)統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬;④ 設(shè)置各類(lèi)報(bào)表模板文件,將相關(guān)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)填入并完成部分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)學(xué)計(jì)算;⑤ 建立三維顯示模塊,將塊體模型數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中進(jìn)行可視化,輔助儲(chǔ)量管理;⑥ 設(shè)置登錄用戶及密碼,在管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)操作將寫(xiě)入日志文件中,方便查詢和整理。 基于此,本研究將系統(tǒng)分為新舊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、資源儲(chǔ)量分級(jí)(三維可視化展示)、儲(chǔ)量管理、報(bào)表生成、用戶管理共5 個(gè)功能模塊,系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)模型如圖3 所示[13]。

圖3 新標(biāo)準(zhǔn)資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)模型Fig.3 Functional structure model of new standard resource reserve management system

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)新標(biāo)準(zhǔn)資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)的各項(xiàng)功能,需建立以下數(shù)據(jù)文件:

(1)礦山原有資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)。 對(duì)礦山原有的礦區(qū)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,以便于轉(zhuǎn)換為新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下的數(shù)據(jù)類(lèi)型,并在轉(zhuǎn)換完成后與后續(xù)新增資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。 當(dāng)指標(biāo)體系如邊界品位、工業(yè)品位、損失率、貧化率等發(fā)生變化時(shí),資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)也應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)整。

(2)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)。 通過(guò)探明礦區(qū)的勘探鉆孔數(shù)據(jù)建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù),以此完成實(shí)體模型、塊體模型建模,內(nèi)部存儲(chǔ)的品位信息為資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)確定提供依據(jù),勘探工程同樣可成為采場(chǎng)布置的參考。

(3)塊體模型估值數(shù)據(jù)。 塊體模型在完成樣品數(shù)據(jù)分析與處理、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)品位估值后,估值過(guò)程及估值結(jié)果變量等成為資源儲(chǔ)量類(lèi)型劃分的依據(jù),結(jié)合礦山開(kāi)采計(jì)劃實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量變動(dòng)統(tǒng)計(jì)。

(4)三維可視化模型。 塊體模型內(nèi)包含坐標(biāo)位置信息以及點(diǎn)位屬性信息,在資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)可視化,可以為資源儲(chǔ)量分析提供可視化工具。

(5)報(bào)表模板文件。 為減少礦山儲(chǔ)量管理中頻繁的數(shù)據(jù)變化所帶來(lái)的工作量,生成一系列資源儲(chǔ)量臺(tái)賬報(bào)表的模板文件,在填報(bào)時(shí)可選擇對(duì)應(yīng)的模板,為資源儲(chǔ)量報(bào)送上級(jí)部門(mén)提供便捷工具。

(6)日志文件。 對(duì)資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)中的操作內(nèi)容及數(shù)據(jù)變化情況進(jìn)行留痕管理,同時(shí)與操作人員相關(guān)聯(lián),為地質(zhì)資源數(shù)據(jù)溯源、填報(bào)問(wèn)題校核、報(bào)送責(zé)任審核等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

基于上述數(shù)據(jù)文件,本研究采用新標(biāo)準(zhǔn)下的資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)與三維礦業(yè)軟件相結(jié)合的手段,依托礦業(yè)軟件中各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù),承接資源儲(chǔ)量評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)。 在該過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)諸多輸入輸出數(shù)據(jù)文件,如資源儲(chǔ)量分級(jí)數(shù)據(jù)文件、三維模型文件、日志文件等。 該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程如圖4 所示。

圖4 管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程Fig.4 Dataflowofmanagementsystem

2.3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

面向新標(biāo)準(zhǔn)的礦山資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)的核心功能模塊業(yè)務(wù)流程如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程Fig.5 System business process

(1)基于地質(zhì)勘探和生產(chǎn)推進(jìn)數(shù)據(jù),在Vulcan 礦業(yè)軟件中進(jìn)行資源儲(chǔ)量分級(jí)后,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將導(dǎo)入儲(chǔ)量管理系統(tǒng)中進(jìn)行管理。

(2)基于新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系的歷史資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)更新。 在Vulcan 礦業(yè)軟件中使用腳本語(yǔ)言建立新舊資源儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換模型,完成采場(chǎng)歷史儲(chǔ)量數(shù)據(jù)更新,以銜接新標(biāo)準(zhǔn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)。

(3)針對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)下的地質(zhì)資源建模,結(jié)合三維環(huán)境下的資源量類(lèi)別劃分準(zhǔn)則,封裝資源量和儲(chǔ)量分類(lèi)模型。

(4)為了直觀地對(duì)采場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,采用TVTK 模塊進(jìn)行塊體三維展示。

(5)動(dòng)態(tài)更新的儲(chǔ)量信息可以通過(guò)自定義查詢或儲(chǔ)量報(bào)表形式進(jìn)行查詢和處理。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

3.1 軟件開(kāi)發(fā)步驟

資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)采用Python GUI 編程語(yǔ)言中的PyQt5 模塊進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),模塊中包含諸多類(lèi)及功能控件,能夠滿足系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需求[14-18]。 主要步驟包括:

(1)開(kāi)發(fā)環(huán)境配置。 選擇PyCharm 作為Python開(kāi)發(fā)工具,并且配置PyQt5 環(huán)境,使用pip 安裝相關(guān)模塊及依賴(lài)包。 為提高開(kāi)發(fā)效率,在開(kāi)發(fā)工具中設(shè)置Qt designer 和PyUIC 為外部工具,前者提供可視化窗口界面生成.ui 文件,后者將其轉(zhuǎn)換為.py 文件。

(2)程序開(kāi)發(fā)。 程序開(kāi)發(fā)的主要流程包括構(gòu)建主窗體循環(huán)、界面布局及美化、槽函數(shù)設(shè)置、邏輯代碼與UI 分離等,如圖6 所示。 主窗口文件中需調(diào)用窗體文件及功能所需第三方庫(kù),運(yùn)行主窗口文件即可顯示GUI 界面。

圖6 程序開(kāi)發(fā)流程Fig.6 Progress of program development

(3)程序打包。 PyQt5 是一個(gè)第三方模塊,在打包開(kāi)發(fā)程序時(shí)需要指定PyQt5 模塊所在位置,其他第三方庫(kù)也如此。 軟件采用Pyinstaller 進(jìn)行打包,生成.exe 格式的程序文件,favicon. ico 為系統(tǒng)圖標(biāo),main.py 為主窗口文件,log.py 為登錄界面文件,ui.py為系統(tǒng)界面文件,打包命令如下:

其中,-F 為打包單個(gè)文件;-i 為改變程序圖標(biāo);-p 為添加包所在位置并尋找程序所需資源。

3.2 用戶登錄與管理

為保障資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)質(zhì)量,落實(shí)數(shù)據(jù)報(bào)送責(zé)任,在管理系統(tǒng)中設(shè)置用戶管理模塊,對(duì)系統(tǒng)操作及數(shù)據(jù)變動(dòng)進(jìn)行留痕處理,同時(shí)連接數(shù)據(jù)庫(kù),增加數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和安全性。 用戶完成登錄后,通過(guò)管理員設(shè)置可限制功能模塊使用和賬號(hào)添加刪除權(quán)限,并且在完成數(shù)據(jù)更新和變動(dòng)的同時(shí)生成日志文件,為查閱審核提供可溯源的數(shù)據(jù)依據(jù)。 系統(tǒng)用戶管理界面如圖7 所示。

圖7 用戶管理功能應(yīng)用界面Fig.7 Application interface of user management function

3.3 新舊標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換

針對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)下的資源儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換需求,在系統(tǒng)中構(gòu)建新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換模型,將舊標(biāo)準(zhǔn)下的16 種類(lèi)型轉(zhuǎn)換為5 種。 在實(shí)際應(yīng)用中,礦山為簡(jiǎn)化儲(chǔ)量類(lèi)型便于實(shí)際操作,主要包括基礎(chǔ)儲(chǔ)量111b、122b 和資源量331、332、333,在系統(tǒng)中選擇性填入即可。 系統(tǒng)新舊標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換功能應(yīng)用界面如圖8 所示。

圖8 儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換功能應(yīng)用界面Fig.8 Application interface of reserve conversion function

除此之外,用戶能夠以當(dāng)前指標(biāo)為參考調(diào)整后續(xù)指標(biāo),并產(chǎn)生新指標(biāo)體系下的資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)。 上述計(jì)算依據(jù)為Vulcan 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù),并且為確保計(jì)算的合理性,儲(chǔ)量相關(guān)計(jì)算單位設(shè)置為采場(chǎng)或中段。

3.4 資源儲(chǔ)量分級(jí)管理與三維顯示

依賴(lài)于Vulcan塊體模型參數(shù)及變量信息,在管理系統(tǒng)中導(dǎo)入TVTK 模塊讀取塊體模型數(shù)據(jù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)源,滿足不同級(jí)別資源量品位的塊體賦值不同顏色以便區(qū)分,如圖9 所示。 儲(chǔ)量分級(jí)數(shù)據(jù)按照采場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,系統(tǒng)日期與電腦日期同步,如圖10 所示。

圖9 資源量分級(jí)與三維顯示界面Fig.9 Interface of resource classification and 3D display

圖10 儲(chǔ)量分級(jí)統(tǒng)計(jì)功能應(yīng)用界面Fig.10 Application interface of reserve grading statistics function

3.5 儲(chǔ)量變動(dòng)統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)儲(chǔ)量管理界面包括儲(chǔ)量消耗、重算增減、地質(zhì)勘探、生產(chǎn)勘探4 個(gè)模塊。 該界面會(huì)讀取分級(jí)界面數(shù)據(jù),并在相應(yīng)表格中顯示,方便查閱和更改。 山東某地下黃金礦山 X12131、X12105 采場(chǎng)儲(chǔ)量消耗統(tǒng)計(jì)界面如圖11 所示,X12149 采場(chǎng)儲(chǔ)量重算增減統(tǒng)計(jì)界面如圖12 所示,X12186 采場(chǎng)地質(zhì)勘探儲(chǔ)量變化統(tǒng)計(jì)界面如圖13 所示。

圖11 采場(chǎng)儲(chǔ)量消耗統(tǒng)計(jì)界面Fig.11 Statistics interface of stope reserve consumption

圖12 采場(chǎng)儲(chǔ)量重算增減統(tǒng)計(jì)界面Fig.12 Statistics interface of the increase and decrease of stope reserve by recalculation

圖13 采場(chǎng)地質(zhì)勘探儲(chǔ)量變化統(tǒng)計(jì)界面Fig.13 Statistics interface of reserves change in stope geological exploration

3.6 儲(chǔ)量變動(dòng)查詢及報(bào)表生成

管理系統(tǒng)在實(shí)際操作時(shí),需要對(duì)多個(gè)采場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行填報(bào),所產(chǎn)生的日志文件由于包含多個(gè)模塊的數(shù)據(jù)信息較為冗雜,而儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)需要對(duì)某項(xiàng)變動(dòng)達(dá)成統(tǒng)一管理的目標(biāo),因此對(duì)其中所需信息的抽取和匯總是必要的。 管理系統(tǒng)提供4 種信息查詢方式,包括采場(chǎng)更新記錄、日期更新記錄、臺(tái)賬更新記錄以及該日期采場(chǎng)臺(tái)賬更新記錄,如圖14 所示。

圖14 儲(chǔ)量變動(dòng)查詢界面Fig.14 Query interface of reserve change

儲(chǔ)量變動(dòng)及保有儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)需要明晰各種變動(dòng)原因,將與之對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算形成儲(chǔ)量臺(tái)賬,以及截至年底的資源儲(chǔ)量報(bào)表。 通過(guò)分析臺(tái)賬類(lèi)型及內(nèi)容,匯總變動(dòng)信息形成報(bào)表,選擇需要生成的報(bào)表,將相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)填入相應(yīng)的表格模板中完成計(jì)算,其中系統(tǒng)生成采場(chǎng)儲(chǔ)量消耗統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬的功能應(yīng)用界面如圖15 所示。

圖15 儲(chǔ)量報(bào)表生成功能應(yīng)用界面Fig.15 Application interface of reserve report generation function

本系統(tǒng)在山東某地下黃金礦山進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與驗(yàn)證,系統(tǒng)可在三維礦業(yè)軟件所創(chuàng)建的三維地質(zhì)模型基礎(chǔ)上,完成資源儲(chǔ)量分級(jí)與統(tǒng)計(jì)、儲(chǔ)量變動(dòng)管理、多樣化儲(chǔ)量報(bào)表和報(bào)告生成等功能,實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)量信息在全礦范圍內(nèi)的共享與協(xié)同更新,提高了信息傳遞效率。 由于儲(chǔ)量管理的連續(xù)不間斷性,儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的滾動(dòng)更新也極大提高了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量和速度。

4 結(jié) 論

本研究針對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后的礦山資源儲(chǔ)量信息化管理現(xiàn)狀,在結(jié)合礦業(yè)軟件資源儲(chǔ)量估算優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了適用于新標(biāo)準(zhǔn)下的資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)互通以提高資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的科學(xué)可靠性,滿足了當(dāng)前儲(chǔ)量信息動(dòng)態(tài)管理需求。

(1)基于新標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容完成采場(chǎng)儲(chǔ)量管理流程更新,以資源儲(chǔ)量信息化管理功能需求及數(shù)據(jù)需求為依據(jù),結(jié)合礦業(yè)軟件功能構(gòu)建了管理系統(tǒng)功能模型及數(shù)據(jù)流動(dòng)模型。

(2)基于Python GUI 編程語(yǔ)言及新標(biāo)準(zhǔn)信息化管理流程構(gòu)建了新標(biāo)準(zhǔn)下的資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng),利用PyQt5 和Qt 設(shè)計(jì)師完成各個(gè)功能和窗體的設(shè)計(jì),為用戶提供可交互的系統(tǒng)界面,對(duì)其中控件添加槽函數(shù)并完成程序打包,形成了儲(chǔ)量管理信息化工具。

(3)結(jié)合山東某地下黃金礦山實(shí)際進(jìn)行了資源儲(chǔ)量管理系統(tǒng)功能應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了新舊標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、資源儲(chǔ)量分級(jí)(三維可視化展示)、儲(chǔ)量管理、報(bào)表生成、用戶管理等功能,可滿足當(dāng)前礦山儲(chǔ)量管理需求,為礦山后續(xù)開(kāi)拓、采準(zhǔn)等工作奠定了基礎(chǔ)。