肖浩飞，徐晓璐

（1.长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000；2.长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙 410000）

水工环地质勘查是一个获取与研究矿物富集区矿产资源信息的主要手段。一般情况下是将水工环地质勘查信息进行综合，对矿物富集区进行全面的评价，以其为基础对矿物富集区的矿产资源开发工程进行规划，保障矿产资源开发的安全[1]。传统的水工环地质勘查综合信息系统存在着信息局部化的缺陷，无法适应现今社会的需求，为此提出矿物富集区水工环地质勘查综合信息系统设计与应用研究。

1 水工环地质勘查综合信息系统设计

1.1 水工环地质勘查综合信息系统总体架构

水工环地质勘查主要指的是水文地质、工程地质与环境地质勘查。其中，水文地质勘查是对地下水信息进行采集与研究[2]。主要是对地下水的规律、分布、物理性质与化学成分等进行勘查，在矿产资源开采的过程中可以对其进行合理的应用，同时也对其不利影响进行预防；工程地质勘查主要是对矿产资源开采过程中涉及的居民与工程建筑进行勘查，对矿区的工程地质进行勘查，可以很好的对矿产资源开采工程进行规划；环境地质勘查主要是对矿物富集区的环境进行勘查，包括矿山周边的城市、土壤、天气等环境因素，可以为矿产资源开发的安全提供保障。

1.2 水工环地质勘查综合信息系统硬件设计

水工环地质勘查综合信息系统硬件设计主要包括采集卡、传感器、适配器以及上位机。

根据水工环地质勘查综合信息系统的需求，选择采集频率为15M的采集卡对信息进行采集，该频率下的采集卡可以完整的对信息进行采集，通常情况下，其信息采集完整度可以达到95%，可以很好的为水工环地质勘查综合信息系统提供信息支撑。

传感器主要是对采集的水工环地质勘查信息进行传输。水工环地质勘查工作环境比较复杂，因此，对传感器的要求较高，传感器选择时要满足体积小、灵敏度高的特性，还要具有防风、耐高温与防水的功能。选取的传感器主要是由塑胶套管制作的，塑胶套管可以对传感器内部的零件进行保护，采用密封圈对传感器的内外部进行隔离，可以防止灰尘等杂物进入传感器内部，除此之外，密封圈还可以对传感器起到缓冲、保护作用，保障传感器的安全。将传感器安装在采集卡上，对采集卡采集到的水工环地质勘查信息进行传输。

适配器在水工环地质勘查综合信息系统有着至关重要的作用，其主要是对硬件之间的连接进行适配，对系统的稳定进行保障。根据系统的需求，采用的是差分结构，具备极强的抗干扰性能。因此，选择BISS协议适配器作为水工环地质勘查综合信息系统硬件连接的适配器，可以加大的提升系统的效率。

水工环地质勘查综合信息系统中，为了保障勘查信息的准确性，需要对水工环地质勘查信息采集、处理与传输过程进行实时的监控，同时对处理过程中的参数进行相应的设定。由西门子公司生产的WED上位机性能更好，具体表现在三个方面：一是多功能。WED上位机使用范围较广，支持多种语言使用，其可以与软件程序完美的结合。同时WED上位机操作简单、有效，具有极强的扩展性，为系统提供更加丰富的资源；二是自动化程度高。可以快速的实现系统硬件之间的适配，提高系统的整体效率；三是具有丰富的附加件。

通过上述过程完成了水工环地质勘查综合信息系统硬件的设计，为下述水工环地质勘查信息的综合提供硬件支撑。

1.3 水工环地质勘查综合信息系统软件设计

水工环地质勘查综合信息系统软件设计主要包括水工环地质勘查信息采集模块、水工环地质勘查信息处理模块与水工环地质勘查信息综合模块。

节水增粮行动项目旨在提高农田灌溉水的利用效率，提升粮食综合生产能力，改善生态环境。项目建成后，要加强用水定额管理，开展用水评估，分析其用水定额的合理性；在取水许可审批过程中，核（换）发取水许可证时采用最新用水定额，科学核定许可水量。

水工环地质勘查信息采集模块主要是对水工环地质勘查信息进行采集。该方法具备极强的灵活性，可以实现勘查信息的快速读取，同时还具备极高的准确性。采集卡采集的水工环地质勘查信息为：

其中，xn表示的是第n个水工环地质勘查信息。

Direct方法水工环地质勘查信息读取过程如表1所示。

表1 水工环地质勘查信息读取过程表

通过上述过程实现了水工环地质勘查信息的采集，为下述水工环地质勘查信息的处理提供数据支撑。

水工环地质勘查信息处理模块主要是为水工环地质勘查信息综合做准备，为了勘查信息综合的完整性对采集的水工环地质勘查信息进行相应的处理。处理过程如下所示。

首先将上述采集的水工环地质勘查信息进行转换，使其变换为格式统一的信息，这样有便于后续处理，转换公式为：

然后利用傅里叶方法对勘查信息的特征量进行提取，具体过程为：

其中，β表示的是计算参数。

通过上述过程得到了水工环地质勘查信息特征量集合，为下述水工环地质勘查信息综合的实现提供数据支撑。信息综合模块主要是以上述得到的水工环地质勘查信息特征量集合为依据，对其进行综合，为矿产资源开发提供数据支持。依据勘查信息的特征量对勘查信息进行分类，分类结果如下所示：

其中，m表示的是类别个数。

根据矿物富集区水工环地质勘查综合信息系统的具体要求对上述勘查信息进行归纳、整理与综合，得到：

通过上述系统硬件与软件的设计，实现了水工环地质勘查综合信息系统的运行，并对矿物富集区水工环地质勘查信息进行了综合，为矿产资源的开发提供完完善的数据支撑。

2 水工环地质勘查综合信息系统性能分析

上述实现了水工环地质勘查综合信息系统的设计，并证明了该系统的可行性。但是对于该系统的性能还需要进一步探索与研究。所以，设计仿真实验对系统的性能进行全面的分析。本文主要采用对比实验进行性能分析，主要应用的是设计的水工环地质勘查综合信息系统与传统的水工环地质勘查综合信息系统进行实验，对实验结果进行比较分析。

设定实验过程中水工环地质勘查信息共有10000个，两个系统包含的水工环地质勘查信息情况如表2所示。

表2 水工环地质勘查信息情况对比表

水工环地质勘查综合信息系统信息完整度的计算公式为：

其中，q表示的是系统包含的勘查信息个数；q0表示的是水工环地质勘查信息的总个数。

则两个系统的信息完整度对比情况如图1所示。

图1 信息完整度对比情况图

如图1所示，设计的水工环地质勘查综合信息系统的信息完整度明显的高于传统系统，经过计算得到，设计系统的信息完整度平均值比传统系统高出31%，充分说明设计的水工环地质勘查综合信息系统具备更好的性能。

3 结语

设计的水工环地质勘查综合信息系统极大的提升了信息的完整度，可以为矿产资源的开发提供更加丰富的数据支撑，更加有力的保障矿产资源开发的安全。但是在实验过程中由于干扰因素的影响，会对实验结果产生一定的影响，需要对该系统进行进一步的研究与分析。