礦山智能化升級(jí)的實(shí)踐探索

盧 曉

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

1 引言

礦業(yè)智能化成為礦山行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然之路，依據(jù)《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016-2020年）》，江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司結(jié)合三年創(chuàng)新倍增計(jì)劃，大力推進(jìn)礦業(yè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新，加快建設(shè)數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化、信息化礦山，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+礦業(yè)”［1-2]。

江銅城門山銅礦按照集團(tuán)統(tǒng)一安排，圍繞互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)+礦山的發(fā)展方向，積極推進(jìn)智能化帶動(dòng)傳統(tǒng)礦業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，著力打造“安全、高效、智能、綠色”礦山［3]，全面開(kāi)展智能化建設(shè)的探索試點(diǎn)工作，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)資源與開(kāi)采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過(guò)程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化的新型生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與管理模式［4]。

2 建設(shè)戰(zhàn)略

目前，國(guó)內(nèi)有色金屬行業(yè)尚沒(méi)有比較成熟的智能化礦山建成案例，各礦業(yè)集團(tuán)均在進(jìn)行積極的探索和試驗(yàn)。本著解決發(fā)展瓶頸、實(shí)施長(zhǎng)遠(yuǎn)布局的原則，城門山銅礦對(duì)頂層設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性規(guī)劃給予高度重視，通過(guò)與國(guó)內(nèi)外多家礦業(yè)技術(shù)公司開(kāi)展全方位交流，聯(lián)合國(guó)內(nèi)有關(guān)礦業(yè)設(shè)計(jì)和智能制造等多家企業(yè)，在學(xué)習(xí)和吸收國(guó)際上成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合礦山實(shí)際情況，形成人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與礦山生產(chǎn)管理深度融合的推進(jìn)機(jī)制和整體框架［5]。項(xiàng)目的總體規(guī)劃：建立城門山銅礦數(shù)據(jù)中心和業(yè)務(wù)一體化集中管控平臺(tái)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、建模優(yōu)化技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)整合礦山生產(chǎn)、設(shè)備、安環(huán)、能源等業(yè)務(wù)，按照“基礎(chǔ)提升、集約管控、持續(xù)優(yōu)化”的路線穩(wěn)步實(shí)施，最終形成城門山銅礦在資源高效開(kāi)發(fā)利用和礦山科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理方面的技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)業(yè)實(shí)力。

3 技術(shù)路線

（1）建設(shè)“一云三網(wǎng)”系統(tǒng)，即礦山私有云（數(shù)據(jù)中心）、管理網(wǎng)、控制網(wǎng)、監(jiān)控網(wǎng) ，實(shí)現(xiàn)礦山業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高效集成和管控。

（2）打造提高作業(yè)效率的操作智能與運(yùn)維智能相應(yīng)模塊，以“無(wú)人化”和“少人化”為目標(biāo)，減少操作過(guò)程人為因素的干擾［6]；促進(jìn)固定資產(chǎn)“增值保值”。

（3）開(kāi)展以提升“作業(yè)品質(zhì)”為目標(biāo)的流程智能優(yōu)化，通過(guò)改善生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)獲得技術(shù)紅利。

（4）通過(guò)“采選聯(lián)動(dòng)”和建模優(yōu)化實(shí)現(xiàn)采選協(xié)同優(yōu)化生產(chǎn)，提高礦山經(jīng)營(yíng)決策能力。

（5）礦山數(shù)據(jù)中心成為“智能化礦山”運(yùn)行和發(fā)展的核心要素，為后續(xù)推進(jìn)“虛擬礦山”研究奠定基礎(chǔ)，“虛擬礦山”不僅是實(shí)體礦山的數(shù)字復(fù)制品，更是引導(dǎo)實(shí)體礦山生產(chǎn)優(yōu)化、高效的大腦，是實(shí)體礦山再生產(chǎn)的基因，形成企業(yè)柔性效益的創(chuàng)造平臺(tái)。

4 建設(shè)內(nèi)容

4.1 平臺(tái)建設(shè)

（1）數(shù)字化基礎(chǔ)的完善：解決制約智能化礦山建設(shè)的基礎(chǔ)裝備不足、不優(yōu)的問(wèn)題，主要包括礦山4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和光纖有線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集和傳輸、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和部分設(shè)備終端智能化，為礦山全面數(shù)據(jù)集成、信息即時(shí)應(yīng)用和業(yè)務(wù)集中管控提供高速公路。

（2）采選流程管控平臺(tái)：建立采礦生產(chǎn)管控平臺(tái)，包括采礦流程化設(shè)計(jì)與排產(chǎn)、智能配礦、采礦裝備和調(diào)度系統(tǒng)智能化、固定設(shè)施無(wú)人值守、采場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)升級(jí)和平臺(tái)建設(shè)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序和關(guān)鍵裝備的智能化作業(yè)，提高采礦生產(chǎn)效率。開(kāi)發(fā)選礦全流程智能控制系統(tǒng)（包括尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)及水處理系統(tǒng)），重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)磨浮和濃密脫水作業(yè)的操作智能化和生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化控制，包括SAB磨礦智能控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、浮選生產(chǎn)操作優(yōu)化控制系統(tǒng)、浮選全流程優(yōu)化控制系統(tǒng)、濃密脫水流程智能控制系統(tǒng)。建設(shè)礦山生產(chǎn)安全監(jiān)控平臺(tái)，健全遠(yuǎn)距離、高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的視頻監(jiān)控設(shè)施、實(shí)現(xiàn)礦山“無(wú)死角”監(jiān)控，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)、提升質(zhì)量、優(yōu)化崗位、提高效率的目的［7]。

（3）礦山集約管控平臺(tái)：通過(guò)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)和信息共享實(shí)現(xiàn)礦山現(xiàn)有的十幾個(gè)信息子系統(tǒng)的互通互聯(lián)，并逐步整合相關(guān)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)集中管控和扁平化管理。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)集中管控和智能操作，減少人為干擾因素，為長(zhǎng)期優(yōu)化創(chuàng)造基礎(chǔ)。主要包括：①礦山數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)：集成采礦、選礦、能源、水資源、安全環(huán)保等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)孤島和業(yè)務(wù)碎片化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全礦業(yè)務(wù)的集中調(diào)度、集中管控，提高管理水平和管理效率。②礦山生產(chǎn)集控系統(tǒng)：集成采礦數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、選礦數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及相關(guān)輔助業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，建設(shè)礦山數(shù)據(jù)中心和生產(chǎn)集中管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦山業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化和礦山數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化的“雙軌制”，提高整礦山管控決策的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化能力。

4.2 系統(tǒng)配套

（1）基于采礦車聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立采礦裝備健康診斷系統(tǒng)，結(jié)合整機(jī)和部件的生命周期管理，形成采礦裝備中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)管控。通過(guò)采礦裝備數(shù)字化、信息化、智能化，大幅提高采礦裝備的精細(xì)化管理水平。

（2）采礦作業(yè)裝備智能化改造：針對(duì)鉆機(jī)開(kāi)展智能化改造，分步實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的本地遙控、遠(yuǎn)程控制、自主行走和自動(dòng)鉆進(jìn)等智能化功能，實(shí)現(xiàn)減員增效、安全生產(chǎn)。針對(duì)礦區(qū)作業(yè)車輛建設(shè)智能調(diào)度系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和產(chǎn)量管控系統(tǒng)，后續(xù)逐步探索車輛的無(wú)人化作業(yè)改造升級(jí)。

（3）建立采選工序各專業(yè)移動(dòng)巡檢體系，形成“無(wú)人值守、集中監(jiān)控和移動(dòng)巡檢”的新型生產(chǎn)模式，在減人增效的基礎(chǔ)上，達(dá)到提高技術(shù)水平、穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程、提高資源回收率的目標(biāo)。

4.3 管控優(yōu)化

（1）智能決策系統(tǒng)。建立采礦的原礦品位和選礦入選品位的閉環(huán)管理。不斷完善采礦、選礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)模型和信息通路、強(qiáng)化采選生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)、從而提高礦產(chǎn)資源的回收利用水平。

（2）虛擬礦山系統(tǒng)。基于數(shù)據(jù)中心、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)構(gòu)建虛擬礦山系統(tǒng)，可用于：①企業(yè)技術(shù)型人才培訓(xùn)；②根據(jù)資源條件模擬最佳作業(yè)條件和工藝流程；③當(dāng)前生產(chǎn)健康狀況的診斷分析；④構(gòu)筑生態(tài)體系。

5 實(shí)踐體驗(yàn)

（1）礦山智能化的持久完善理念。礦山智能化建設(shè)是一個(gè)逐步實(shí)現(xiàn)的，要以企業(yè)現(xiàn)有基礎(chǔ)為起點(diǎn)，逐步完善，不能一蹴而就。誤區(qū)：智能化能否一步到位？近幾年，隨著智能礦山概念的火熱，智能礦山建設(shè)如火如荼，而在智能化發(fā)展過(guò)程中，如何規(guī)避此類誤區(qū)，對(duì)礦山領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化發(fā)展有著重要意義。

（2）自動(dòng)化生產(chǎn)線不代表實(shí)現(xiàn)智能化。自動(dòng)化僅僅是智能化改造最具代表性的一步，智能礦山體系自下而上包括設(shè)備層、控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、管理層和決策支持層等關(guān)鍵層次的智能化建設(shè)，還要統(tǒng)一架構(gòu)的礦山數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范的數(shù)據(jù)接口、標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程，以及智能系統(tǒng)的支撐。任何一方面的缺失都會(huì)導(dǎo)致先進(jìn)生產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì)無(wú)法發(fā)揮、落后的生產(chǎn)關(guān)系無(wú)法匹配先進(jìn)工藝等問(wèn)題。

（3） 礦山智能化目標(biāo)是工藝與管理的深度融合。礦山智能化過(guò)程要以自身實(shí)際需求出發(fā)，要立足當(dāng)前工藝系統(tǒng)，以滿足智能化運(yùn)行、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用、市場(chǎng)化運(yùn)作要求為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)工藝系統(tǒng)整體上的升級(jí)，并完成與運(yùn)營(yíng)管理的融合。希望通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)或設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、作業(yè)人員減少、生產(chǎn)率和設(shè)備利用率提升的目標(biāo)，但一口吃不成一個(gè)胖子，智能化過(guò)程也不能一步到位。

（4）運(yùn)維管理體系的完善。礦山智能化是一個(gè)全面而復(fù)雜的過(guò)程，它涉及智能化建設(shè)的全面認(rèn)識(shí)、專業(yè)化執(zhí)行團(tuán)隊(duì)、系統(tǒng)性設(shè)計(jì)、匹配的智能系統(tǒng)、智能化管理和決策體系、長(zhǎng)期的優(yōu)化完善等方面，需要企業(yè)循序漸進(jìn)的進(jìn)行升級(jí)改造，企業(yè)管理體系需要循序漸進(jìn)的配套改造，最后形成智能化體系。

6 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)放超越和敢為人先的創(chuàng)新精神是江銅不斷跨越發(fā)展的升級(jí)引擎。唯創(chuàng)而進(jìn)，唯新而立，按照高質(zhì)量跨越式發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)以創(chuàng)新為主要驅(qū)動(dòng)的倍增；深刻領(lǐng)會(huì)高質(zhì)量和綠色發(fā)展的內(nèi)涵，持續(xù)推動(dòng)礦山綠色智能升級(jí)，持續(xù)增強(qiáng)創(chuàng)新發(fā)展能力， 不斷提高礦山企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。