打造智慧礦山“最強大腦”

    發(fā)布日期：2020-04-16


從礦山自動化到數(shù)字礦山，再到如今的智慧礦山，數(shù)字經(jīng)濟時代，有關(guān)未來礦山建設(shè)與實現(xiàn)方式的概念不斷被刷新。伴隨疫情而來的“新基建”熱潮也更加確定了礦業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級的主要途徑是大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、移動互聯(lián)等現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用。智能勘探、智慧礦山、礦業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)正引領(lǐng)傳統(tǒng)礦業(yè)加速向綠色、安全、智能、高效方向發(fā)展。

作為冶金采選領(lǐng)域設(shè)計與研發(fā)的“排頭兵”，中冶北方也乘勢而上，將智慧礦山整體架構(gòu)與核心技術(shù)攻關(guān)作為科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的重點，緊密結(jié)合采礦設(shè)計和現(xiàn)場實際需求，從總體方案設(shè)計到礦山虛擬現(xiàn)實應(yīng)用、從基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集到大數(shù)據(jù)的管理應(yīng)用、從設(shè)計數(shù)據(jù)和項目管理的科研業(yè)務(wù)建設(shè)到智慧礦山數(shù)據(jù)服務(wù)與展現(xiàn)的核心產(chǎn)品開發(fā)等多個領(lǐng)域展開了深入研究，取得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品與核心技術(shù)。

全流程再造為礦山賦能

智慧礦山在我國的發(fā)展還處于起步階段，在具體的實踐中還沒有真正意義上的成功案例可供借鑒，也沒有建立具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)大多數(shù)礦山的升級改造還停留在以自動化設(shè)備升級、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及通訊設(shè)施升級以及井下生產(chǎn)類設(shè)備升級為主要內(nèi)容的初級階段，局部改造雖然可以一定程度上提高生產(chǎn)效率、減少人力成本投入，提高井下生產(chǎn)的安全性，但無異于“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”，建成的各個子系統(tǒng)沒有接口，成為“孤島”系統(tǒng)，不僅沒有實現(xiàn)礦山效益的提升，而且造成了投資浪費，無法從根本上解決制約行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的深層次矛盾。只有把礦山作為一個有機整體，從宏觀上對生產(chǎn)全流程進(jìn)行再造，打通礦山從源頭到終端各個環(huán)節(jié)，使其發(fā)揮出最大效能，才能打破發(fā)展“瓶頸”，使礦山企業(yè)平穩(wěn)度過轉(zhuǎn)型升級“陣痛期”，這也是建設(shè)“智慧礦山”的初衷和目標(biāo)。

中冶北方建設(shè)“智慧礦山”的優(yōu)勢在于六十余年來在采礦領(lǐng)域積累的先進(jìn)生產(chǎn)工藝及礦山設(shè)計規(guī)劃經(jīng)驗，對礦山企業(yè)提供的不間斷技術(shù)支持和服務(wù)也讓我們充分了解礦山企業(yè)在實際生產(chǎn)中的問題與訴求，這使得中冶北方在工藝技術(shù)水平、整體規(guī)劃設(shè)計能力、落地實施能力及業(yè)務(wù)場景解決能力都走在行業(yè)前列，是整合各方優(yōu)勢資源，牽頭實施智慧礦山建設(shè)的“最佳人選”。

智慧礦山頂層設(shè)計藍(lán)圖

在不斷的探索與實踐中，我們對智慧礦山概念的理解也在持續(xù)加深，并提出了中冶北方獨有的智慧礦山建設(shè)理念，即以工藝優(yōu)化、生產(chǎn)管控為核心，通過全流程再造為礦山賦能。全流程覆蓋了生產(chǎn)過程中的點、線、面，“點”是對關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備的智能化改造升級、對礦山生產(chǎn)過程重要信息點的智慧化信息采集以及對核心業(yè)務(wù)單元工藝及管理的智慧化建模，“線”是對生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程的科學(xué)梳理、優(yōu)化，“面”是建立大數(shù)據(jù)管理平臺，在礦山三維空間模型和虛擬化集成管控平臺上，實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)的全流程生產(chǎn)管控和過程數(shù)據(jù)融合，最終實現(xiàn)為礦山設(shè)計、生產(chǎn)、管理、安全等提供優(yōu)化管理和決策支持。利用信息化這張看不見的“網(wǎng)”，中冶北方的“智慧礦山”方案將大數(shù)據(jù)、VR、AR、AI等新型技術(shù)與采礦、選礦、燒結(jié)、球團的生產(chǎn)業(yè)務(wù)、工藝技術(shù)深度融合，使礦山企業(yè)的效能得到充分釋放、提升，進(jìn)而全面提升礦山生產(chǎn)的經(jīng)濟效益、管理效益、安全效益。

“最強大腦”指揮高效生產(chǎn)

智慧礦山之所以智慧，是因為它的是一個有機整體，通過對大數(shù)據(jù)的分析讓礦山生產(chǎn)系統(tǒng)了有了類似于人腦的分析決策功能。而讓“大腦”運轉(zhuǎn)的第一步，就是從頂層設(shè)計角度繪制建設(shè)藍(lán)圖，建立完整的“智慧礦山”規(guī)劃設(shè)計體系。以智慧礦山建設(shè)理念為指導(dǎo)，中冶北方建立的設(shè)計體系自下而上分為設(shè)備設(shè)施改造、智慧信息采集、智慧模型、業(yè)務(wù)全流程智慧化管控、決策展示五個層級。其中設(shè)備設(shè)施改造、智慧信息采集、智慧模型為業(yè)務(wù)全流程智慧化管控提供硬件、軟件支撐和數(shù)據(jù)支持，決策展示通過三維可視化、移動終端、虛擬現(xiàn)實等手段進(jìn)行輸出，使礦山生產(chǎn)過程得以虛擬可視化和綜合決策化。

1個平臺7個子系統(tǒng)

在規(guī)劃設(shè)計體系的框架內(nèi)，結(jié)合目前國內(nèi)礦山生產(chǎn)遇到的共性問題，中冶北方研發(fā)出了包含“1個平臺7個子系統(tǒng)”的智慧礦山“最強大腦”?！?個平臺”指的是智慧礦山管控平臺，是智慧礦山各子系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)系統(tǒng)。各子系統(tǒng)的使用用戶、各級用戶的審批權(quán)限、各業(yè)務(wù)的審批流程等基礎(chǔ)信息都在該系統(tǒng)中統(tǒng)一配置，實現(xiàn)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、協(xié)同化管理?！?個子系統(tǒng)”包括智慧礦山移動APP 、井下礦地測采生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、井下礦生產(chǎn)智慧管控系統(tǒng)、井下礦生產(chǎn)3D管控系統(tǒng)、選礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)、球團生產(chǎn)管控系統(tǒng)以及露天礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)。

智慧礦山移動APP

“智慧礦山移動APP”是智慧礦山管控平臺的移動應(yīng)用。利用移動互聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)礦山生產(chǎn)部分基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的移動化數(shù)據(jù)采集、查看，辦公流程的協(xié)同，生產(chǎn)實況的一覽和生產(chǎn)報表的移動管理。

“井下礦地測采生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)”是一套以輔助地質(zhì)測量、資源估計、儲量計算、采礦設(shè)計和采掘進(jìn)度計劃編制的工具插件系統(tǒng)。通過與“井下礦生產(chǎn)智慧管控系統(tǒng)”和“井下礦生產(chǎn)3D管控系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)共享和交換，實現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的智慧管控，使地質(zhì)工程師、測量工程師、采礦工程師等礦山技術(shù)人員的業(yè)務(wù)操作和管理更加便捷化、高效化和智能化。

井下礦生產(chǎn)智慧管控系統(tǒng)

“井下礦生產(chǎn)智慧管控系統(tǒng)”是國內(nèi)首個涵蓋井下礦開采全業(yè)務(wù)流程的智慧管控系統(tǒng)，涵蓋了井下礦開采從計劃編制、過程管控，到驗收、績效反饋的全業(yè)務(wù)流程管控，為井下礦生產(chǎn)搭建了一條一體化聯(lián)動生產(chǎn)管理路徑。實現(xiàn)從生產(chǎn)管理層到生產(chǎn)執(zhí)行層自上而下的精準(zhǔn)指令下達(dá)以及從生產(chǎn)執(zhí)行層到經(jīng)營管理層的精確績效反饋。為礦山生產(chǎn)的精準(zhǔn)化決策、精細(xì)化管理、透明化生產(chǎn)提供有力的支撐，推動井下礦生產(chǎn)管控能力的持續(xù)改進(jìn)，提高生產(chǎn)效益。

井下礦生產(chǎn)3D管控系統(tǒng)

“井下礦生產(chǎn)3D管控系統(tǒng)”以井下礦生產(chǎn)的三維、全景、可視化管控為目標(biāo)，實時展現(xiàn)井下生產(chǎn)狀態(tài)，解決井下礦生產(chǎn)的“黑盒子”問題，實現(xiàn)井下礦的生產(chǎn)信息在同一時空內(nèi)虛擬環(huán)境下的仿真展示、直觀可視化管控，輔助生產(chǎn)的決策和指揮。

“選礦及球團生產(chǎn)管控系統(tǒng)”主要是通過OPC或API對選廠相關(guān)基礎(chǔ)控制系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、WEB發(fā)布，實現(xiàn)對選礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程、實時，監(jiān)控，并通過業(yè)務(wù)功能，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)的聯(lián)動管控功能。

露天礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)

“露天礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)”是基于GPS定位和行為分析的露天礦生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，可應(yīng)用于智能調(diào)度及虛擬采礦，同時為礦山建設(shè)提供生產(chǎn)報表、安全在線監(jiān)測、企業(yè)微信等系統(tǒng)。

全面提升礦山綜合效益

中冶北方“智慧礦山”系統(tǒng)通過新建一套高水平的智慧管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了全業(yè)務(wù)流程再造，從而大大提升了礦山的本質(zhì)化安全，為企業(yè)帶來了效率、效益和安全的數(shù)量級提升。

在提升經(jīng)濟效益方面，系統(tǒng)建成后，可實現(xiàn)電機車有軌運輸無人化以及多個車間無人值守，減少現(xiàn)場作業(yè)人員30%，提高全員勞動生產(chǎn)率9%；實現(xiàn)智能通風(fēng)、環(huán)水系統(tǒng)平衡優(yōu)化，可以有效降低能耗3%；通過全業(yè)務(wù)流程的精細(xì)化管理，礦石回采率可提高至87%，廢石混入率可降低至13%，直接提升礦石采出品位約0.5%，年新增精礦產(chǎn)量10％。綜合計算后，可實現(xiàn)年增凈利潤12％以上。

在提升安全效益方面，“智慧礦山”系統(tǒng)可大大提升礦山的本質(zhì)化安全，主要體現(xiàn)在自動化減人、危險品全過程在線監(jiān)管、井下環(huán)境在線監(jiān)測、井下機械設(shè)備實時管控、井下生產(chǎn)各個工序、流程的有效合理銜接等。智慧管控結(jié)合大數(shù)據(jù)分析可提高事故發(fā)生時的快速疏散效率及應(yīng)對能力，提升風(fēng)險源的分級能力，提升隱患排查能力。

在提升管理效益方面，依托三維智慧管控系統(tǒng)核心優(yōu)勢，可為礦山在管理方面帶來質(zhì)變提升，包括優(yōu)化地質(zhì)、測量及采礦工序的工作流程，降低其工作強度，提高工作效率；提升礦山管理人員對井下生產(chǎn)全貌的實時把控能力；提升井巷施工驗收的精細(xì)度，做到精準(zhǔn)驗收；工作管理便捷化、流程化、規(guī)范化；減少生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)錄入時間；增強生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)記錄的完整性、真實性和時效性；減少各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作量；降低因書面作業(yè)失誤造成的損失；生產(chǎn)過程中的所有設(shè)計、計劃和數(shù)據(jù)都可以實時共享和展示；各工序?qū)徟鞒倘客ㄟ^計算機在線實現(xiàn)，并且支持手機APP審批，簡單快捷。

在提升人文效益方面，采礦業(yè)一直以來被認(rèn)為是安全風(fēng)險高、工作環(huán)境差的行業(yè)。國內(nèi)礦山企業(yè)，別特是一些遠(yuǎn)離城市，地處偏僻的礦山企業(yè)，常常面臨“招人難、留人更難”的局面。智慧礦山建成后，可大大改善員工的工作環(huán)境，提升員工幸福指數(shù)，提高員工對企業(yè)的歸屬感，更有利于企業(yè)培養(yǎng)人才、留住人才，對建設(shè)“和諧企業(yè)、綠色企業(yè)”有著很好的推動作用。

在“智慧礦山”建設(shè)領(lǐng)域，中冶北方已經(jīng)邁出了堅實的第一步，對標(biāo)更高標(biāo)準(zhǔn)、更高要求，未來還有很長的路要走。我們將繼續(xù)踐行冶金鐵前領(lǐng)域技術(shù)服務(wù)“國家隊”的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，積極推動“智慧礦山”項目的落地實施。以工藝、數(shù)據(jù)、生產(chǎn)模式創(chuàng)新為驅(qū)動，以保障業(yè)主生產(chǎn)的本質(zhì)化安全、提升礦山的生產(chǎn)效率為核心，為礦企用戶的效益提升賦能、為行業(yè)工藝水平的提升賦能，逐步打造行業(yè)級生態(tài)服務(wù)平臺，與礦山企業(yè)攜手共進(jìn)，開啟互利共贏的新篇章?！。ㄖ幸北狈健⒄賱伲?/p>