淺談有色金屬智能礦山建設

洪行

（銅陵有色金屬集團企業管理部，安徽 銅陵 244000）

1 國家智能制造戰略規劃及有色金屬行業制造形勢分析

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

2020年4月，工業和信息化部、發展改革委、自然資源部聯合公告了《有色金屬行業智能工廠（礦山）建設指南（試行）》（2020年第19號）。

我國有色金屬行業信息化與智能化的整體水平：有色行業<鋼鐵與石化行業<先進制造業。總體而言，我國有色金屬行業智能化建設尚處在起步、試點和探索階段。

2 有色金屬行業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。井下采礦生產工藝主要包括鑿巖、裝藥與爆破、出礦、支護、運輸（有軌、無軌）、提升等工序，以及配套的通風、排水、充填、供風、供電等環節；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。

礦山智能制造建設的目標應該是基于物聯網、大數據，集成應用各類傳感感知、數據通信、自動控制、智能決策等技術，對礦山信息化、工業自動化深度融合，完成礦山所有信息精準適時采集、信息集成、實時可視化展現、生產環節自動化運行，為各類決策提供智能化服務，并對人-機-環的隱患、故障和危險源提前預知和預防，建設成一個具備生產管理自我學習、分析和決策能力的現代化智慧礦山。

接下來我認為可以從生產運行智能化和企業管理智能化兩方面對智能礦山建設進行研究探討。

2.1 生產運行智能化重點建設內容

2.1.1 生產制造智能化

實施采礦、運輸、選礦、排水、通風、充填、配電、供風供水等工藝的自動化操作。所有自動化系統提供通訊接口，向礦山工業實時數據平臺交換數據。

（1）采礦作業部分：做到井下網絡全覆蓋，結合自動控制和人工智能技術，實現采礦設計、計劃、生產、調度和決策等過程的智能化。

采礦計劃：根據地質和礦床分布情況，通過三維地質軟件建模，根據選礦處理要求制定出礦計劃并實現自動配礦。

智能無軌設備：利用機器視覺、人工智能、控制技術、網絡技術和視頻監控技術實現鑿巖機或鑿巖臺車無人操控或者遠程控制；實現鏟運機無人操控或者遠程控制。

（2）運輸作業部分：在水平運輸巷道，利用定位技術、網絡技術、控制技術、信集閉技術實現電機車等有軌設備無人操控，自動運行。

利用視頻監控和遠程控制技術實現提升系統自動控制和集中控制，提高人員作業效率。

（3）選礦作業部分：

配礦：根據多個礦倉礦石品位在線分析結構，針對選礦優化給礦模型，通過給料機進行二次配料，實現礦石性質均勻相對穩定，提高選礦回收率。

自動加球：學習建立磨機模型，根據半自磨機、球磨機工況實現自動加球，保障磨礦效率。

自動加藥：通過學習建立礦漿濃度成分及加藥量模型，根據礦漿在線分析結果自動加藥，提高選礦回收率。

專家系統：通過專家系統內置的選礦模型，通過對選礦礦石、礦漿、設備和環境參數學習后，對礦山選礦模型優化，提高選礦回收率。

充填：實現自動配料，從料漿制備、管道輸送、到充填體結晶狀態、強度監測全部實現自動化。

利用無線通訊技術、精確定位技術、自動控制實現精礦倉行車無人操控，根據任務指令自動運行，提高作業效率。

利用激光測量技術、多維建模技術實現精礦倉實時盤庫，隨時了解庫存精礦量。

（4）其它工輔作業部分：

自動排水：根據液位和避峰就谷用電綜合控制的自動排水系統；實現高可靠高安全性，同時通過避峰就谷和水泵效率提升實現能耗下降效率提升。

通風自動控制系統：在原有風機、風門、通風構筑物的基礎上，引入智慧通風系統管理，通過設定各個巷道屬性參數、摩擦阻力系數、斷面面積、人員數量等快速調節風機、風門、風墻等礦井常用通風調節措施，以達到按需供風，減少風能浪費、降低能源消耗。

自動計量：利用定位技術、車牌識別技術、人證比對技術、網絡技術實現自動計量，并與供應鏈業務打通，實現磅房無人化、計量集中化。

2.1.2 生產保障智能化

（1）設備管理智能化

設備管理智能化主要包括設備管理信息系統和設備健康狀態智能診斷兩大方面。建立設備管理信息系統，實現礦山設備全生命周期管理；對關鍵設備的狀態實時監控，實現關鍵設備的可預測性維護管理，減少因設備非計劃性檢修導致的產線停工，避免其帶來的經濟損失，有效保障生產安全可持續進行，提高生產效率。

（2）能源管理智能化

能源管理智能化建設內容是以企業有效節能為最高目標，全面提升設備感知、協同和分析優化能力，在數字化的基礎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，實現管理的智能化。

（3）安全管理智能化

地下礦山生產作業相比冶煉加工更注重安全，安全措施的建設、預警、報警、事故后的應急救援，是保障礦山安全生產重要內容。

礦山安全管理智能化建設應以礦山現有的安全監管平臺系統為基礎，對系統功能進行擴展和優化，整合集成、擴展安全環保監管系統和視頻監管系統，結合礦山安全避險六大系統檢測內容，利用網絡技術、現代通訊技術、視頻監控技術、數據采集技術，建立礦山安全監視系統和應急救援指揮系統。對采集的環境、設備、工藝等實時工業數據以及視頻進行處理分析，對涉及到人員安全和主要設備的溢出的指標進行預見和報警；建立安環預警、重大災害預警系統。實現有毒有害氣體預警、溫度過限預警、水文預警、地壓變化預警、應力變化預警、用能過荷預警、設備故障預警、環保排放預警、尾礦庫位移預警、人員危險操作預警等。

通過安全管理平臺實現人、機、物的生產安全監管的數字化、可視化，安全風險多級預警，工作流程閉環控制，保障礦山生產安全、可持續運行。

（4）安保管理智能化

安全保衛智能化主要目標是實現對進出礦區的車輛、訪客與員工或業務進行系統化的智能協同管理；應用基于視頻入侵檢測預警技術實現重要場所的智能化安全保衛管理。

（5）工業數據平臺建設

建立礦山工業數據平臺，應用物聯網技術和數據采集技術實施安全、人員、設備、環境等傳感感知，向礦山工業數據平臺交換數據，以及視頻監控系統、計量、質檢、ERP等系統集成與數據采集。

礦山可依托現有能源管理系統資源，擴充許可容量，建立礦山統一實時數據庫，實現物聯采集數據，采集有毒氣體監測、礦壓監測、地應力監測、水文監測、地表沉降監測、尾礦庫監測等環境數據，以及提升、選礦、排水、通風、能源等工藝和設備運行數據，結合安全避險六大系統、視頻監控系統、質量計量系統、ERP系統的數據集成，形成礦山工業數據平臺。為生產管理可視化提供數據源，同時為礦山工藝優化、設備改進的大數據分析提供歷史數據。

2.2 運營管理智能化重點建設內容

2.2.1 生產經營綜合管理平臺

基于礦山工業數據平臺建立礦山生產經營綜合管理平臺，結合與ERP、質量計量系統、能源系統、設備管理系統、物流系統、OA系統等集成，通過數據和位置信息結合，實現礦山地上地下透明管理和智能決策，實施生產計劃自動編排、重點設備工藝監控、產量實時精確計量與計效、環境與設備報警與處置、調度指令發布和信息反饋、實時成本計算、監測監控三維展示、生產過程追溯等。為礦山生產提供一個可視化的三維操作平臺。將復雜的生產系統三維建模，重要的數據集中顯示，主要生產過程虛擬展示，同時結合先進的測量硬件，實現實時監控，實時統計生產數據 ，實時生產財務報表，為綜合輔助決策提供重要數據依據。

2.2.2 一站式、移動化的協同辦公管理

協同工作管理主要覆蓋礦山日常行政事務管理、公司管理制度的流程化執行管理、日常工作聯絡、信息和報表發布、共享獲取、消息通訊、移動化辦公等內容，其目標是實現公司文件管理、制度運行管理流程化、可視化，實現管理流程風險控制機制系統化、自動化，實現公司內部信息安全共享與傳遞。通過實施協同工作管理平臺將提高公司內部工作協同效率，有效實現公司管理制度的系統化落地，提升公司內控管理水平。

2.3 生產經營決策支持智能化

管理決策支持智能化主要目標是梳理建立多層次生產經營監管指標體系，實施縱向業務數據集成，實現公司生產經營管理關鍵績效指標數據可視化，公司管理層借助系統即可實現對公司生產和經營管理的態勢感知，有效預知生產經營風險、管控風險。

3 總結

有色金屬智能礦山是一項建設時間周期長、投資金額巨大、體系極其復雜的系統工程，需要結合礦山兩化融合實際場景，進行規劃、建設、實施。最終建立生產運行智能化、經營管理智能化的現代化智慧礦山。