安徽開發(fā)礦業(yè)信息化建設分析

刁文靜

摘 要：安徽開發(fā)礦業(yè)是五礦礦業(yè)目前信息化建設程度較高的礦山，已經(jīng)建社了較多的自控系統(tǒng)和信息系統(tǒng)，而各個信息系統(tǒng)目前處于“信息孤島”狀態(tài)，為了全面了解安徽開發(fā)礦業(yè)的信息化建設及采選工藝流程，為了將各類信息進行整合、共享，完成對安全、生產(chǎn)、管理的實時監(jiān)管以及為領(lǐng)導層提供決策支持，我們對安徽開發(fā)礦業(yè)進行了調(diào)研。

關(guān)鍵詞：礦山信息化 可持續(xù)化 生產(chǎn)工藝

中圖分類號：F270.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0080-04

1 調(diào)研主旨

（1）學習了解安徽開發(fā)礦業(yè)的生產(chǎn)工藝流程、自動化控制系統(tǒng)的設計原理。

（2）全面了解各個業(yè)務部門的職能、工作流程及業(yè)務部門間的邏輯關(guān)系。

（3）發(fā)現(xiàn)ERP系統(tǒng)存在的問題，以及系統(tǒng)外各業(yè)務部門工作的問題和需求。

（4）了解生產(chǎn)自動化數(shù)據(jù)、管理信息化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的來源和走向。

（5）確定哪些數(shù)據(jù)可以采集，以及將各類數(shù)據(jù)進行整合的策略和工具。

2 調(diào)研流程

按照鐵礦石生產(chǎn)過程這條主線，從采礦工藝流程開始，由底向上的方向開始學習和調(diào)研，圖1為安徽開發(fā)礦業(yè)礦山信息化架構(gòu)圖。

3 調(diào)研內(nèi)容

3.1 采、選工藝流程

（1）開拓。從地表掘進一系列井巷工程通達礦體，以形成提升、運輸、通風、供水、排水、供配電、供氣、充填等工程。

（2）采準。在開拓工程完成的基礎上，在-325～-375 m水平掘進沿脈巷、鑿巖巷、切巷、切井。在-400 m水平掘進沿脈巷、出礦巷、出礦進路、受礦巷。

（3）中深孔。采準工程完成后進行中深孔施工，介于淺孔爆破與深孔爆破之間的以專用鉆鑿設備鉆孔作為炸藥包埋藏空間的一種爆破作業(yè)，其直孔徑一般為50～350 mm，孔深為5～20 m。

（4）爆破。中孔施工結(jié)束后從上向下進行爆破，即從-325 m水平開始爆破，然后-350 m，-375 m，-400 m，每個水平留出4～5排的一個臺階。

（5）出礦。-375 m水平以采用松動出礦，出1/3礦。采場拉透后從-400 m水平集中出礦。

（6）運輸。-425 m水平通過信集閉系統(tǒng)調(diào)度機車，到指定地點接礦，然后機車將礦石卸載到指定的溜井中。

（7）提升。安徽開發(fā)礦業(yè)采用立井提升系統(tǒng)，以箕斗作為提升容器，一個箕斗在井底礦倉自動裝載后，被提升到地面卸載；另一箕斗由地面下降到井下礦倉處裝礦。提升機用纏繞卷筒式或多繩摩擦輪式，這種提升系統(tǒng)主要用作大、中型礦井的主井提升。

（8）選礦。選礦的目的是提高礦石品位。包括以下3個工藝過程：破碎、磨礦、選別。其中，破碎又分為粗破、中破和細破；選別依方式不同可分為磁選、重選、浮選；選礦方法：重選、磁選、浮選；選礦后的產(chǎn)品：精礦、中礦和尾礦。選礦流程如下。

①分選前的準備作業(yè)。包括對原礦的破碎、洗礦、預選拋廢巖石、篩分、磨礦、分級等工序作業(yè)。該過程的目的是使有用礦物與脈石礦物單體分離，使各種有用礦物相互間單體解離，此外，這一過程還為下一步的選礦分離創(chuàng)造適宜的條件。

②選別作業(yè)。借助于重選、磁選、浮選的選礦方法將有用礦物同脈石分離，并使有用礦物相互分離獲得最終選礦產(chǎn)品（精礦、尾礦）。

③選后產(chǎn)品的處理作業(yè)。包括各種精礦、尾礦產(chǎn)品的脫水，細粒物料的沉淀濃縮、過濾、干燥和洗水澄清循環(huán)復用等。

（9）排尾。將尾礦排放到尾礦庫的過程。

（10）排水。李樓和吳集共用一個水倉，設在李樓-525 m水平，-525 m水平以上的水通過巷道和泄水井自流到-525 m水倉，再由水泵直接排到地表。

（11）充填。將選礦排放的尾礦砂經(jīng)尾礦庫短暫沉淀后，利用砂漿泵管道進入充填砂倉中，為防止沉淀壓倉，采用空壓機供風使其滾動保持漿狀，然后通過砂倉下部管道上調(diào)節(jié)閥控制其流量，再配以另一個攪固粉倉中一定比例的攪固粉，加合適的水分，利用雙軸攪拌機進行混勻攪拌，最后在高速攪拌機的作用下進入填充管道，直接下到井下作業(yè)面進行充填。

3.2 六大安全系統(tǒng)

（1）監(jiān)測監(jiān)控。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能有：一是“測”，即檢測各種環(huán)境安全參數(shù)、設備工況參數(shù)、過程控制參數(shù)等；二是“控”，即根據(jù)檢測參數(shù)去控制安全裝置、報警裝置、生產(chǎn)設備、執(zhí)行機構(gòu)等。安徽開發(fā)礦業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用的是重慶煤科院產(chǎn)品，采用SQL2008數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，整套環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)控分站、傳感器、傳輸線路、服務器、監(jiān)控軟件組成。

（2）通信聯(lián)絡。安徽開發(fā)礦業(yè)采用的是鎂思銻科技中國有限公司生產(chǎn)的人員定位和無線通訊二合一系統(tǒng)。無線通訊均采用WiFi技術(shù)方式，無頻段沖突，實現(xiàn)井下人員的精確定位和通信暢通。該無線通信系統(tǒng)是基于SIP協(xié)議，并搭建了相關(guān)服務器，負責建立網(wǎng)絡中所有的SIP電話通話，如該SIP服務出現(xiàn)問題，則整個無線通信將無法正常使用。

（3）人員定位。井下人員及設備定位系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、災后急救、日常管理等一體的綜合性運用系統(tǒng)。安徽開發(fā)礦業(yè)人員定位系統(tǒng)采用的是鎂思銻科技中國有限公司綜合通信ImPact礦用通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫為PostgreSQL?；诜€(wěn)定且安全的LUNIX系統(tǒng)開發(fā)，基于WEB頁面方式瀏覽，系統(tǒng)采用二維界面展現(xiàn)井下各水平地圖。

（4）緊急避險。安徽開發(fā)礦業(yè)井下設有避災硐室，其中有供氧、供水、氣體檢測、通訊等硬件設備。

（5）壓風自救。為了保證井下人員安全，安徽開發(fā)礦業(yè)井下設置壓風自救系統(tǒng)。在礦山發(fā)生災變時，壓風系統(tǒng)即為自救系統(tǒng)，為井下提供新鮮風流的系統(tǒng)，包括空氣壓縮機、送氣管路、三通及閥門、油水分離器、壓風自救裝置等。

（6）供水施救。在礦井發(fā)生災變時，為井下重點區(qū)域提供飲用水的系統(tǒng)，包含清潔水源、供水管網(wǎng)、飲用水的系統(tǒng)。安徽開發(fā)礦業(yè)設有供水施救系統(tǒng)，硬件設施主要是由管線組成。

3.3 自動控制系統(tǒng)

安徽開發(fā)礦業(yè)的自動控制系統(tǒng)有信集閉系統(tǒng)、軌道衡計量、汽車衡計量、提升系統(tǒng)、井下風機遠程檢測系統(tǒng)、李樓-525 m變電所電力系統(tǒng)（未整合在一體化平臺）等。一體化綜合平臺將110 kV電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)、選礦系統(tǒng)數(shù)據(jù)、提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行實時采集，界面采用模擬畫面，模擬整個工藝流程，動態(tài)顯示主要設備的電流、速度、溫度、液位等動態(tài)參數(shù)。

（1）信集閉。信集閉系統(tǒng)安裝在李樓-425 m信集閉硐室，其功能是實現(xiàn)礦車的遠程遙控。在調(diào)度室終端顯示臺，調(diào)度員根據(jù)溜井的實時礦量，通過系統(tǒng)下達指令，系統(tǒng)自動實現(xiàn)道岔分合，控制紅綠燈，安排機車到指定的地點裝礦，并將礦石卸載到指定的溜井中。調(diào)度員可以隨時掌握各個礦車的位置、行駛狀況。

現(xiàn)狀：目前調(diào)度室每日三班手工填報“運輸車間生產(chǎn)情況臺賬”表（表樣以后要改），臺賬里只填報三班的川脈號、車數(shù)、噸數(shù)。

（2）軌道衡。軌道衡計量系統(tǒng)安裝在李樓-425 m水平調(diào)度室，數(shù)據(jù)庫為SQL2000，實現(xiàn)對原礦石的自動稱重，計量人員在顯示臺遠程監(jiān)控。軟件系統(tǒng)內(nèi)部設定每節(jié)空車的具體重量和車輛標示H001，當載礦礦車駛過稱臺，計量軟件會通過每節(jié)礦車的稱重峰值自動記錄礦車重量，通過與設定的空車重量對比，計算出每節(jié)礦車實際運載礦石重量，并統(tǒng)計出單趟運輸總重量，系統(tǒng)同時支持報表查詢等功能。

現(xiàn)狀問題。空車來回拉礦石，礦石不可避免的會在空車上有殘留，而系統(tǒng)空車重量是設定不變的，所以，在統(tǒng)計原礦運輸量時會存在誤差；軌道衡系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨立存儲，未和其他系統(tǒng)創(chuàng)建接口，所以，數(shù)據(jù)上報都由人工來完成。

（3）汽車衡。安徽開發(fā)礦業(yè)汽車衡采用托利多稱重系統(tǒng)，采用SQL2000數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，系統(tǒng)具有完整報表查詢功能并支持報表打印和導出，汽車衡地磅均為150 t地磅，安徽開發(fā)礦業(yè)東門汽車衡配備有2套稱重軟件和2套稱重稱臺，安徽開發(fā)礦業(yè)新東門汽車衡同樣也是采用托利多稱重軟件，跟東門汽車衡實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)共享，整個安徽開發(fā)礦業(yè)汽車衡系統(tǒng)設計可實現(xiàn)鐵精粉運銷的自動計量、出票。

現(xiàn)狀問題。該系統(tǒng)是內(nèi)部獨立網(wǎng)絡，并未與工業(yè)環(huán)網(wǎng)和辦公網(wǎng)絡相連接，稱重數(shù)據(jù)并未進行整合；稱重系統(tǒng)在記錄車輛空車信息時，并非讀卡掃描車輛信息，而是通過人工輸入的方式。

3.4 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)

安徽開發(fā)礦業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)有750聯(lián)合選廠、主井提升系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的采集、生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表等。

（1）選礦系統(tǒng)。此系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)已集成在一體化平臺，具備實時在線監(jiān)測現(xiàn)場工況功能，并提供設備開停的事件查詢功能。

（2）主井提升系統(tǒng)：此系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)已集成在一體化平臺，可以在監(jiān)控室實時在線監(jiān)測現(xiàn)場功能，并提供實時報警與歷史記錄的查詢功能，以及模擬量實時顯示、歷史數(shù)據(jù)的趨勢分析等功能。提升系統(tǒng)包括1#主井提升、2#主井提升、3#主井提升、聯(lián)合副井提升系統(tǒng)、南風井提升系統(tǒng)。

問題現(xiàn)狀：實時服務器（iHyperDB）有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲的功能，可以將數(shù)據(jù)導出到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，但是有500多個點，怎樣與上位機數(shù)據(jù)庫字段一一匹配，工作量很大。

（3）數(shù)據(jù)的采集。目前可以采集到數(shù)據(jù)的系統(tǒng)或設備有：運輸（軌道衡、汽車衡）、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位、提升系統(tǒng)、選礦系統(tǒng)、110 kV變電系統(tǒng)、通風系統(tǒng)。

問題現(xiàn)狀：提升系統(tǒng)、選礦系統(tǒng)、110 kV變電系統(tǒng)已在一體化平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合和共享，其他系統(tǒng)和設備的數(shù)據(jù)只是獨立存儲；數(shù)據(jù)的自動采集只是涉及到提升和選礦，采場環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)未實現(xiàn)自動采集。

解決方法：寶信實時服務器（iHyperDB）可以通過配置OPC，采集設備的運行數(shù)據(jù)。

3.5 信息管理系統(tǒng)

（1）應用系統(tǒng)現(xiàn)狀。目前信息管理系統(tǒng)已上線運行的有：安全、財務、采購、工程、銷售、人力管理模塊，辦公自動化系統(tǒng)。其中現(xiàn)ERP系統(tǒng)已集成財務、采購、工程、銷售、人力管理模塊，生產(chǎn)管理和設備管理等未在ERP系統(tǒng)實現(xiàn)；安全管理方面正在使用的系統(tǒng)有安全隱患排查系統(tǒng)、在線考試系統(tǒng)、尾礦庫在線檢測系統(tǒng)。

（2）目前存在的問題。只是在ERP系統(tǒng)里集成的5個管理模塊，可以給管理者提供決策幫助的應用模塊少之又少，所以可拓展的空間很大，如設備運行管理、經(jīng)營管理、專家決策支持系統(tǒng)等等。

4 組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務職能

（1）采礦事業(yè)部業(yè)務職能。

①采礦生產(chǎn)計劃技術(shù)科。完成采礦工藝過程中產(chǎn)生的報表統(tǒng)計。

現(xiàn)狀：數(shù)據(jù)報表全部是人工錄入，效率低；會產(chǎn)生數(shù)據(jù)滯后，導致上報的數(shù)據(jù)會有不實的情況。

②采礦機動科。主要負責管理物資、炸藥、攪固粉等出、入庫的手續(xù)；負責提升、通風、排水、無軌移動設備、供電、運輸、充填設備系統(tǒng)的運行管理；設備的檔案資料、技術(shù)革新的管理。

問題現(xiàn)狀有：現(xiàn)在沒有一套系統(tǒng)可實現(xiàn)查詢出對每臺設備運行、維修記錄統(tǒng)計的報表、每周五做統(tǒng)計的功能；系統(tǒng)設計可以與生產(chǎn)技術(shù)接口，避免設備數(shù)據(jù)與調(diào)度數(shù)據(jù)不符，兩部門相互指責，職責不明的情況發(fā)生；添加設備維修的提醒功能。

③采礦安全科。主要負責（井下）安全檢查（日常常規(guī)的檢查）、培訓、安全費的管理；安全檢查完后，登入“安全隱患排查系統(tǒng)”，錄入隱患信息。

④采礦成本科。負責生產(chǎn)（材料、備件、設備等）、維簡工程的結(jié)算。

⑤經(jīng)營預算科。負責工資結(jié)算。

（2）選礦事業(yè)部業(yè)務職能。

①選礦生產(chǎn)計劃技術(shù)科：主要負責維簡項目工程的預算、設計、開工、狀態(tài)跟蹤、溝通等管理。負責的工程項目有三類：安措、技措以及其他。

②選礦機動科。負責設備、能源、資產(chǎn)、物資的管理。

③選礦安全科。負責地表的工程、日常安全檢查、職工勞保、安全教育培訓等管理。建議做“風險辨識系統(tǒng)”下放到班組級，能夠?qū)︼L險提供預警告知的主要功能。

④選礦成本科。負責對車間的預算分解及落實。

現(xiàn)狀問題：目前因為怕供貨不及時，有多領(lǐng)的現(xiàn)象，所以會出現(xiàn)領(lǐng)用的材料用在設備上數(shù)量不符的現(xiàn)象發(fā)生。

⑤經(jīng)營預算科。負責地表預結(jié)算、業(yè)績考核、運營分析。

現(xiàn)狀問題：感到工作繁瑣、重復性的上報安全科、技術(shù)科等其他科室，有數(shù)據(jù)重復傳遞的現(xiàn)象，以及會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞不統(tǒng)一的問題。

（3）財務部。負責物資采購部分流程的操作、工程類掛賬、其他財務入賬的業(yè)務操作。

（4）銷售科。負責由運銷公司、財務部簽訂年度/月度銷售合同。

現(xiàn)狀問題：目前銷售數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有太大的聯(lián)系，如果能掌握生產(chǎn)品位的數(shù)據(jù)，在談價格時，才會心中有譜，對銷售質(zhì)量的異議起到很好的作用。

5 信息化難點分析和解決方案

（1）采選工藝層面。采、選工藝流程中，只有運輸、提升、選礦這3個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動采集和共享，其他工藝環(huán)節(jié)以手工填報數(shù)據(jù)的方式或只是獨立的系統(tǒng)實現(xiàn)，主要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)掘進延米、中深孔及充填量怎樣通過傳感器等控制系統(tǒng)自動計量，實現(xiàn)起來較為困難。

解決方案：需要采購傳感器、采集器、實時數(shù)據(jù)庫等市場上已成熟的軟、硬件產(chǎn)品。

（2）自動控制層。目前安徽開發(fā)礦業(yè)雖有自動控制系統(tǒng)，但是各個系統(tǒng)之間獨立存在，形成一個個的信息“孤島”，各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞和提取還是靠人工摘抄、統(tǒng)計，不能達到數(shù)據(jù)共享，降低了工作效率。

解決方案：將各個系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)采集過來集中存儲、管理。

（3）生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)。安徽開發(fā)礦業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)只是達到了選礦工藝的可視化、采礦過程未實現(xiàn)可視化、自動化，所以，安徽開發(fā)礦業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)目前是處于半自動化狀態(tài)，導致生產(chǎn)類報表的上報難免有延誤，也會出現(xiàn)一類報表重復傳遞的情況，費時、繁瑣、正確率降低，是目前生產(chǎn)類報表的狀態(tài)。

解決方案：只要將采礦過程的數(shù)據(jù)和自動控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行采集和整合，在統(tǒng)一平臺下，開發(fā)一套生產(chǎn)管理的報表系統(tǒng)，滿足從段隊、班組、車間、科室等各個級別的報表自動匯總、提煉、查詢、下載等等的功能。

（4）信息管理系統(tǒng)。目前安徽開發(fā)礦業(yè)的信息應用系統(tǒng)主要在ERP系統(tǒng)集中管理，也達到了數(shù)據(jù)整合和共享。ERP已上線了財務、物資、銷售、工程、人力模塊的管理，而這些模塊的數(shù)據(jù)來源主要靠中間數(shù)據(jù)的人工錄入，所以，數(shù)據(jù)流會有部分失真，不能很好地為管理者提供決策支持。

解決方案：在生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集成功，并與ERP系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享（通過sap系統(tǒng)接口），可自行開發(fā)生產(chǎn)管理模塊，實現(xiàn)直接提取生產(chǎn)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工、計算為ERP模塊所用，減少了手工錄入的環(huán)節(jié)。

難點：預計開發(fā)量很大，前提是必須和現(xiàn)ERP系統(tǒng)各個模塊的字段進行匹配、編碼統(tǒng)一管理；要求開發(fā)技術(shù)要達到目前國內(nèi)、外成熟的、領(lǐng)先的技術(shù)，例如：J2EE企業(yè)架構(gòu)，目前信息中心這方面技術(shù)和力量不夠成熟，所以，開發(fā)周期較長。可以考慮分階段逐步實現(xiàn)的策略。

總上所述，全面提高生產(chǎn)自動化管理，也就是實現(xiàn)智慧化礦山，需要投入一定的資金和發(fā)展信息化技術(shù)力量。雖然會困難重重，但這是大勢所趨，如果能成功實現(xiàn)，可以提高工作效率，降低人力成本，減少安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，為管理者提供決策支持等，所以，我們應不遺余力地完成這份使命。

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