礦山的數(shù)字化轉型探索

通過最優(yōu)路徑規(guī)劃和決策控制、智能識別檢測物體、高精度地圖采集、RTK&IMU組合定位導航、定制化5G網(wǎng)絡交互系統(tǒng)，智慧礦山項目實現(xiàn)了落地。

—榮聯(lián)科技集團股份有限公司副總裁丁洪震

說起礦山，相信大多數(shù)人的第一印象都是幽深、黑暗的礦洞，或者是荒涼和巨大的礦坑。事實上，礦山產(chǎn)業(yè)是我國的基礎產(chǎn)業(yè)，2018年的數(shù)據(jù)顯示，礦山占我國GDP的7%;同時，礦山產(chǎn)業(yè)也是全球的基礎產(chǎn)業(yè)，占全球GDP的6.9%。我國礦山中有4000多家煤礦、3000多家金屬礦、3000多家黑金礦，呈現(xiàn)出企業(yè)多、規(guī)模大的基本情況。

當下，礦山產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中遇到的挑戰(zhàn)和問題主要表現(xiàn)在兩個方面。一個方面是國內經(jīng)歷多年開采后，淺部易采礦產(chǎn)資源逐步枯竭，未來礦產(chǎn)資源將主要由露天礦轉為地下深井開采。并且我國礦石整體品位較低，且經(jīng)過多年開采，礦體品位出現(xiàn)下降趨勢，工藝技術水平亟待提升。

另一方面，礦山多處于偏遠地區(qū)，普遍存在遠程管理困難、安全事故頻發(fā)、安全責任重大、招人難、留人難、現(xiàn)有人員學歷較低、專業(yè)技術人才匱乏、成本升高、井下礦生產(chǎn)情況復雜、工況多變、存在嚴重的生產(chǎn)“黑盒子”等問題，亟須提升安全、降本增效。

基于安全和降本增效的核心需求，設備自動化、智能化和立體化管控是礦山企業(yè)的當務之急。礦山產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時間較久，信息化起步較晚，各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)孤島較嚴重，數(shù)字化轉型面臨的挑戰(zhàn)和壓力很大。礦山企業(yè)里用到的系統(tǒng)，無論是傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)，還是現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，跟我們預期的目標都有比較大的差距。

我們希望礦山是安全的、無人的、高效的、綠色的。為了實現(xiàn)這個目標，我們要以數(shù)字化和信息化為基礎和前提，對整個生產(chǎn)、安全、基礎知識和后勤保障進行全方位的感知、分析和處理，達到智慧礦山的目標。

智慧礦山是以礦山數(shù)字化、信息化為前提和基礎，對礦山生產(chǎn)、員工職業(yè)健康與安全、技術支持與后勤保障等進行主動感知、自動分析、快速處理，建設智慧礦山，最終實現(xiàn)安全礦山、無人礦山、高效礦山、綠色礦山的建設目標。

智慧礦山包含了三個方面的內容，第一個方面是要把生產(chǎn)設施和設備進行自動化改造，包括對無人駕駛車輛、采集車輛、爆破車以及各種各樣大型工業(yè)設備的改造。

第二個方面是基于傳統(tǒng)IT和物聯(lián)網(wǎng)，在礦山里建立通信設備、定位設備，給礦山的外部系統(tǒng)和內部系統(tǒng)做三維建模和仿真，同時部署大量物聯(lián)網(wǎng)終端，構建物聯(lián)網(wǎng)基礎信息平臺。在基礎信息平臺、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備和設施自動化都完成以后，我們建立了一個智慧化管控系統(tǒng)，將以前分散的、相互條塊化分割的系統(tǒng)有機地整合在一起，從而實現(xiàn)降本增效和安全生產(chǎn)的目標。

構建礦山的基礎三維系統(tǒng)是建設智慧礦山最基礎的工作。在礦山的三維系統(tǒng)中要設計兩部分三維模型，一部分是地表三維模型，另一部分是地下三維模型。三維模型建完后要建立定位系統(tǒng)、導航系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，我們要將5G技術融入系統(tǒng)里面，構建有線網(wǎng)和無線網(wǎng)，完成這一工作后我們就可以解決礦區(qū)礦用車輛的定位和無人駕駛問題。

除了地表車輛無人駕駛以外，在井下礦還會用到有軌機車。有軌機車也可以通過上面的技術手段實現(xiàn)自動駕駛。而掘進車和鑿巖車等車輛的三維信息也會進入系統(tǒng)中并進行相應的改造，使得即使發(fā)生安全問題也不會對人員造成損傷。

我們把主流或者是跟日常生產(chǎn)相關的設施做完自動化改造以后，所有的生產(chǎn)設計、生產(chǎn)計劃和排產(chǎn)就可以通過三維模型去展開和落實了，并且生產(chǎn)的實時情況全部可以得到監(jiān)測。

第三個方面是除了降本增效以外的重中之重—安全生產(chǎn)。舉個例子，炸藥起爆的時候，爆破是最危險的工作，過去的爆破作業(yè)方式主要依靠人，現(xiàn)在我們要把人的管控變成系統(tǒng)化的管控。依托于三維模型，我們把所有的爆破作業(yè)自動下發(fā)，并對爆破車輛的行進過程進行跟蹤，憑借交通的控制系統(tǒng)，保證爆破車優(yōu)先前行。同時，為了保證系統(tǒng)的核對工作，每個爆破車上還裝有攝像頭，通過拍攝實際位置和三維模型位置進行比對，使得作業(yè)按照勘探的路線行進。如果在爆破過程中有人員闖入，三維界面則會自動報警或對起爆任務進行調整。

這些是事故的預防措施，那真正發(fā)生了事故以后要怎么做呢？當然是緊急疏散。緊急疏散要有疏散預案，我們根據(jù)高精度的定位和應急系統(tǒng)，聯(lián)動通信系統(tǒng)，在事故發(fā)生的時候，就能知道什么地方需要加壓，什么地方需要通風，什么地方需要斷電，并通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)來進行統(tǒng)一管理。此外，對于礦外的環(huán)境，我們同樣要做監(jiān)控，監(jiān)控的內容包括降雨量、溫濕度、地表位移、地下水、破裂等，以預防泥石流、塌方等狀況。

智慧礦山的建設和實施是一個體量巨大的系統(tǒng)工程，也是典型的一把手工程，涉及從生產(chǎn)、運營到管理，從礦外到礦內，從地表業(yè)務到IT等方方面面。在建設智慧礦山的過程中，我們需要整體策劃、整體協(xié)調、有序推進，不能“胡子眉毛一把抓”，并且在建設的過程中要注意經(jīng)濟效益和社會效益的平衡。

（根據(jù)演講內容整理，未經(jīng)本人審核）