安徽開發(fā)礦業(yè)信息化建設(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(shè)計原理。

（2）全面了解各個業(yè)務(wù)部門的職能、工作流程及業(yè)務(wù)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(wù)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(chǔ)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(shè)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(yù)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(fù)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(shè)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(shè)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(shè)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(wù)器、監(jiān)控軟件組成。

（2）通信聯(lián)絡(luò)。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(wù)器，負責建立網(wǎng)絡(luò)中所有的SIP電話通話，如該SIP服務(wù)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(shè)備定位系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、災(zāi)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。基于穩(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(shè)有避災(zāi)硐室，其中有供氧、供水、氣體檢測、通訊等硬件設(shè)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(shè)置壓風自救系統(tǒng)。在礦山發(fā)生災(zāi)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(zāi)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(shè)有供水施救系統(tǒng)，硬件設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(shè)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(luò)，并未與工業(yè)環(huán)網(wǎng)和辦公網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wù)器（iHyperDB）有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲的功能，可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)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(shè)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(shè)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(wù)器（iHyperDB）可以通過配置OPC，采集設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

3.5 信息管理系統(tǒng)

（1）應(yīng)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(wù)、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(wù)、采購、工程、銷售、人力管理模塊，生產(chǎn)管理和設(shè)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(yīng)用模塊少之又少，所以可拓展的空間很大，如設(shè)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(wù)職能

（1）采礦事業(yè)部業(yè)務(wù)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(dǎo)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(shè)備、供電、運輸、充填設(shè)備系統(tǒng)的運行管理；設(shè)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(shè)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(shè)計可以與生產(chǎn)技術(shù)接口，避免設(shè)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(shè)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(xùn)、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(shè)備等）、維簡工程的結(jié)算。

⑤經(jīng)營預(yù)算科。負責工資結(jié)算。

（2）選礦事業(yè)部業(yè)務(wù)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(yù)算、設(shè)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(shè)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(xùn)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(yù)警告知的主要功能。

④選礦成本科。負責對車間的預(yù)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(shè)備上數(shù)量不符的現(xiàn)象發(fā)生。

⑤經(jīng)營預(yù)算科。負責地表預(yù)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(fù)性的上報安全科、技術(shù)科等其他科室，有數(shù)據(jù)重復(fù)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(wù)部。負責物資采購部分流程的操作、工程類掛賬、其他財務(wù)入賬的業(yè)務(wù)操作。

（4）銷售科。負責由運銷公司、財務(wù)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(dǎo)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(fù)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(yīng)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(wù)、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(yù)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(yīng)不遺余力地完成這份使命。

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