淺談?dòng)猩饘僦悄艿V山建設(shè)

洪行

（銅陵有色金屬集團(tuán)企業(yè)管理部，安徽 銅陵 244000）

1 國家智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃及有色金屬行業(yè)制造形勢(shì)分析

2015年5月國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》（國發(fā)〔2015〕28號(hào)），明確要求：加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。

2020年4月，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、自然資源部聯(lián)合公告了《有色金屬行業(yè)智能工廠（礦山）建設(shè)指南（試行）》（2020年第19號(hào)）。

我國有色金屬行業(yè)信息化與智能化的整體水平：有色行業(yè)<鋼鐵與石化行業(yè)<先進(jìn)制造業(yè)?？傮w而言，我國有色金屬行業(yè)智能化建設(shè)尚處在起步、試點(diǎn)和探索階段。

2 有色金屬行業(yè)礦山智能制造研究探討

有色金屬礦山主要分為井下采礦和地表選礦兩大部分。井下采礦生產(chǎn)工藝主要包括鑿巖、裝藥與爆破、出礦、支護(hù)、運(yùn)輸（有軌、無軌）、提升等工序，以及配套的通風(fēng)、排水、充填、供風(fēng)、供電等環(huán)節(jié)；選礦工藝主要有碎礦、磨礦、選別、精礦脫水、排尾等工序。兩者都屬于較為典型的流程工業(yè)。

礦山智能制造建設(shè)的目標(biāo)應(yīng)該是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)，集成應(yīng)用各類傳感感知、數(shù)據(jù)通信、自動(dòng)控制、智能決策等技術(shù)，對(duì)礦山信息化、工業(yè)自動(dòng)化深度融合，完成礦山所有信息精準(zhǔn)適時(shí)采集、信息集成、實(shí)時(shí)可視化展現(xiàn)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化運(yùn)行，為各類決策提供智能化服務(wù)，并對(duì)人-機(jī)-環(huán)的隱患、故障和危險(xiǎn)源提前預(yù)知和預(yù)防，建設(shè)成一個(gè)具備生產(chǎn)管理自我學(xué)習(xí)、分析和決策能力的現(xiàn)代化智慧礦山。

接下來我認(rèn)為可以從生產(chǎn)運(yùn)行智能化和企業(yè)管理智能化兩方面對(duì)智能礦山建設(shè)進(jìn)行研究探討。

2.1 生產(chǎn)運(yùn)行智能化重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容

2.1.1 生產(chǎn)制造智能化

實(shí)施采礦、運(yùn)輸、選礦、排水、通風(fēng)、充填、配電、供風(fēng)供水等工藝的自動(dòng)化操作。所有自動(dòng)化系統(tǒng)提供通訊接口，向礦山工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)交換數(shù)據(jù)。

（1）采礦作業(yè)部分：做到井下網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，結(jié)合自動(dòng)控制和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)計(jì)、計(jì)劃、生產(chǎn)、調(diào)度和決策等過程的智能化。

采礦計(jì)劃：根據(jù)地質(zhì)和礦床分布情況，通過三維地質(zhì)軟件建模，根據(jù)選礦處理要求制定出礦計(jì)劃并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配礦。

智能無軌設(shè)備：利用機(jī)器視覺、人工智能、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)鑿巖機(jī)或鑿巖臺(tái)車無人操控或者遠(yuǎn)程控制；實(shí)現(xiàn)鏟運(yùn)機(jī)無人操控或者遠(yuǎn)程控制。

（2）運(yùn)輸作業(yè)部分：在水平運(yùn)輸巷道，利用定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、信集閉技術(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)車等有軌設(shè)備無人操控，自動(dòng)運(yùn)行。

利用視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)自動(dòng)控制和集中控制，提高人員作業(yè)效率。

（3）選礦作業(yè)部分：

配礦：根據(jù)多個(gè)礦倉礦石品位在線分析結(jié)構(gòu)，針對(duì)選礦優(yōu)化給礦模型，通過給料機(jī)進(jìn)行二次配料，實(shí)現(xiàn)礦石性質(zhì)均勻相對(duì)穩(wěn)定，提高選礦回收率。

自動(dòng)加球：學(xué)習(xí)建立磨機(jī)模型，根據(jù)半自磨機(jī)、球磨機(jī)工況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加球，保障磨礦效率。

自動(dòng)加藥：通過學(xué)習(xí)建立礦漿濃度成分及加藥量模型，根據(jù)礦漿在線分析結(jié)果自動(dòng)加藥，提高選礦回收率。

專家系統(tǒng)：通過專家系統(tǒng)內(nèi)置的選礦模型，通過對(duì)選礦礦石、礦漿、設(shè)備和環(huán)境參數(shù)學(xué)習(xí)后，對(duì)礦山選礦模型優(yōu)化，提高選礦回收率。

充填：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料，從料漿制備、管道輸送、到充填體結(jié)晶狀態(tài)、強(qiáng)度監(jiān)測(cè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

利用無線通訊技術(shù)、精確定位技術(shù)、自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)精礦倉行車無人操控，根據(jù)任務(wù)指令自動(dòng)運(yùn)行，提高作業(yè)效率。

利用激光測(cè)量技術(shù)、多維建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)精礦倉實(shí)時(shí)盤庫，隨時(shí)了解庫存精礦量。

（4）其它工輔作業(yè)部分：

自動(dòng)排水：根據(jù)液位和避峰就谷用電綜合控制的自動(dòng)排水系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)高可靠高安全性，同時(shí)通過避峰就谷和水泵效率提升實(shí)現(xiàn)能耗下降效率提升。

通風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：在原有風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、通風(fēng)構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上，引入智慧通風(fēng)系統(tǒng)管理，通過設(shè)定各個(gè)巷道屬性參數(shù)、摩擦阻力系數(shù)、斷面面積、人員數(shù)量等快速調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、風(fēng)墻等礦井常用通風(fēng)調(diào)節(jié)措施，以達(dá)到按需供風(fēng)，減少風(fēng)能浪費(fèi)、降低能源消耗。

自動(dòng)計(jì)量：利用定位技術(shù)、車牌識(shí)別技術(shù)、人證比對(duì)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量，并與供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)打通，實(shí)現(xiàn)磅房無人化、計(jì)量集中化。

2.1.2 生產(chǎn)保障智能化

（1）設(shè)備管理智能化

設(shè)備管理智能化主要包括設(shè)備管理信息系統(tǒng)和設(shè)備健康狀態(tài)智能診斷兩大方面。建立設(shè)備管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備全生命周期管理；對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的可預(yù)測(cè)性維護(hù)管理，減少因設(shè)備非計(jì)劃性檢修導(dǎo)致的產(chǎn)線停工，避免其帶來的經(jīng)濟(jì)損失，有效保障生產(chǎn)安全可持續(xù)進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。

（2）能源管理智能化

能源管理智能化建設(shè)內(nèi)容是以企業(yè)有效節(jié)能為最高目標(biāo)，全面提升設(shè)備感知、協(xié)同和分析優(yōu)化能力，在數(shù)字化的基礎(chǔ)上充分顯示能源利用情況，在信息化的過程中充分展示用能績效，制定行之有效的能源管理策略，實(shí)現(xiàn)管理的智能化。

（3）安全管理智能化

地下礦山生產(chǎn)作業(yè)相比冶煉加工更注重安全，安全措施的建設(shè)、預(yù)警、報(bào)警、事故后的應(yīng)急救援，是保障礦山安全生產(chǎn)重要內(nèi)容。

礦山安全管理智能化建設(shè)應(yīng)以礦山現(xiàn)有的安全監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展和優(yōu)化，整合集成、擴(kuò)展安全環(huán)保監(jiān)管系統(tǒng)和視頻監(jiān)管系統(tǒng)，結(jié)合礦山安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)檢測(cè)內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，建立礦山安全監(jiān)視系統(tǒng)和應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)。對(duì)采集的環(huán)境、設(shè)備、工藝等實(shí)時(shí)工業(yè)數(shù)據(jù)以及視頻進(jìn)行處理分析，對(duì)涉及到人員安全和主要設(shè)備的溢出的指標(biāo)進(jìn)行預(yù)見和報(bào)警；建立安環(huán)預(yù)警、重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)有毒有害氣體預(yù)警、溫度過限預(yù)警、水文預(yù)警、地壓變化預(yù)警、應(yīng)力變化預(yù)警、用能過荷預(yù)警、設(shè)備故障預(yù)警、環(huán)保排放預(yù)警、尾礦庫位移預(yù)警、人員危險(xiǎn)操作預(yù)警等。

通過安全管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的生產(chǎn)安全監(jiān)管的數(shù)字化、可視化，安全風(fēng)險(xiǎn)多級(jí)預(yù)警，工作流程閉環(huán)控制，保障礦山生產(chǎn)安全、可持續(xù)運(yùn)行。

（4）安保管理智能化

安全保衛(wèi)智能化主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出礦區(qū)的車輛、訪客與員工或業(yè)務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)化的智能協(xié)同管理；應(yīng)用基于視頻入侵檢測(cè)預(yù)警技術(shù)實(shí)現(xiàn)重要場所的智能化安全保衛(wèi)管理。

（5）工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

建立礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)施安全、人員、設(shè)備、環(huán)境等傳感感知，向礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)交換數(shù)據(jù)，以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)量、質(zhì)檢、ERP等系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)采集。

礦山可依托現(xiàn)有能源管理系統(tǒng)資源，擴(kuò)充許可容量，建立礦山統(tǒng)一實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)采集數(shù)據(jù)，采集有毒氣體監(jiān)測(cè)、礦壓監(jiān)測(cè)、地應(yīng)力監(jiān)測(cè)、水文監(jiān)測(cè)、地表沉降監(jiān)測(cè)、尾礦庫監(jiān)測(cè)等環(huán)境數(shù)據(jù)，以及提升、選礦、排水、通風(fēng)、能源等工藝和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、質(zhì)量計(jì)量系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，形成礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)。為生產(chǎn)管理可視化提供數(shù)據(jù)源，同時(shí)為礦山工藝優(yōu)化、設(shè)備改進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析提供歷史數(shù)據(jù)。

2.2 運(yùn)營管理智能化重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容

2.2.1 生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理平臺(tái)

基于礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)建立礦山生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理平臺(tái)，結(jié)合與ERP、質(zhì)量計(jì)量系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等集成，通過數(shù)據(jù)和位置信息結(jié)合，實(shí)現(xiàn)礦山地上地下透明管理和智能決策，實(shí)施生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)編排、重點(diǎn)設(shè)備工藝監(jiān)控、產(chǎn)量實(shí)時(shí)精確計(jì)量與計(jì)效、環(huán)境與設(shè)備報(bào)警與處置、調(diào)度指令發(fā)布和信息反饋、實(shí)時(shí)成本計(jì)算、監(jiān)測(cè)監(jiān)控三維展示、生產(chǎn)過程追溯等。為礦山生產(chǎn)提供一個(gè)可視化的三維操作平臺(tái)。將復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)三維建模，重要的數(shù)據(jù)集中顯示，主要生產(chǎn)過程虛擬展示，同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的測(cè)量硬件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù) ，實(shí)時(shí)生產(chǎn)財(cái)務(wù)報(bào)表，為綜合輔助決策提供重要數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.2.2 一站式、移動(dòng)化的協(xié)同辦公管理

協(xié)同工作管理主要覆蓋礦山日常行政事務(wù)管理、公司管理制度的流程化執(zhí)行管理、日常工作聯(lián)絡(luò)、信息和報(bào)表發(fā)布、共享獲取、消息通訊、移動(dòng)化辦公等內(nèi)容，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)公司文件管理、制度運(yùn)行管理流程化、可視化，實(shí)現(xiàn)管理流程風(fēng)險(xiǎn)控制機(jī)制系統(tǒng)化、自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)公司內(nèi)部信息安全共享與傳遞。通過實(shí)施協(xié)同工作管理平臺(tái)將提高公司內(nèi)部工作協(xié)同效率，有效實(shí)現(xiàn)公司管理制度的系統(tǒng)化落地，提升公司內(nèi)控管理水平。

2.3 生產(chǎn)經(jīng)營決策支持智能化

管理決策支持智能化主要目標(biāo)是梳理建立多層次生產(chǎn)經(jīng)營監(jiān)管指標(biāo)體系，實(shí)施縱向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)經(jīng)營管理關(guān)鍵績效指標(biāo)數(shù)據(jù)可視化，公司管理層借助系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)公司生產(chǎn)和經(jīng)營管理的態(tài)勢(shì)感知，有效預(yù)知生產(chǎn)經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)、管控風(fēng)險(xiǎn)。

3 總結(jié)

有色金屬智能礦山是一項(xiàng)建設(shè)時(shí)間周期長、投資金額巨大、體系極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要結(jié)合礦山兩化融合實(shí)際場景，進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)、實(shí)施。最終建立生產(chǎn)運(yùn)行智能化、經(jīng)營管理智能化的現(xiàn)代化智慧礦山。