從礦山自動(dòng)化到數字礦山，再到如今的智慧礦山，數字經(jīng)濟時(shí)代，有關(guān)未來(lái)礦山建設與實(shí)現方式的概念不斷被刷新。伴隨疫情而來(lái)的“新基建”熱潮，也更加確定了礦業(yè)領(lǐng)域轉型升級的主要途徑是大數據、人工智能、云計算、移動(dòng)互聯(lián)等現代信息技術(shù)的應用。智能勘探、智慧礦山、礦業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的出現正引領(lǐng)傳統礦業(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與核心技術(shù)攻關(guān)作為科技創(chuàng )新戰略的重點(diǎn)，緊密結合采礦設計和現場(chǎng)實(shí)際需求，從總體方案設計到礦山虛擬現實(shí)應用、從基于物聯(lián)網(wǎng)的數據采集到大數據的管理應用、從設計數據和項目管理的科研業(yè)務(wù)建設到智慧礦山數據服務(wù)與展現的核心產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域展開(kāi)了深入研究，取得了一系列具有自主知識產(chǎn)權的產(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(shí)踐中還沒(méi)有真正意義上的成功案例可供借鑒，也沒(méi)有建立具體的行業(yè)標準。只有把礦山作為一個(gè)有機整體，從宏觀(guān)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(gè)環(huán)節，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)平穩度過(guò)轉型升級“陣痛期”。這也是建設智慧礦山的初衷和目標。

中冶北方建設智慧礦山的優(yōu)勢在于60余年來(lái)在采礦領(lǐng)域積累的先進(jìn)生產(chǎn)工藝及礦山設計規劃經(jīng)驗，對礦山企業(yè)提供的不間斷技術(shù)支持和服務(wù)也讓中冶北方充分了解礦山企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題與訴求。這使得中冶北方在工藝技術(shù)水平、整體規劃設計能力、落地實(shí)施能力及業(yè)務(wù)場(chǎng)景解決能力上都走在行業(yè)前列，是整合各方優(yōu)勢資源，牽頭實(shí)施智慧礦山建設的“最佳人選”。

在不斷的探索與實(shí)踐中，中冶北方對智慧礦山概念的理解也在持續加深。為此，中冶北方提出了獨有的智慧礦山建設理念，即以工藝優(yōu)化、生產(chǎn)管控為核心，通過(guò)全流程再造為礦山賦能。全流程覆蓋了生產(chǎn)過(guò)程中的點(diǎn)、線(xiàn)、面，“點(diǎn)”是對關(guān)鍵設施設備的智能化改造升級、對礦山生產(chǎn)過(guò)程重要信息點(diǎn)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(xiàn)”是對生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程的科學(xué)梳理、優(yōu)化;“面”是建立大數據管理平臺，在礦山三維空間模型和虛擬化集成管控平臺上，實(shí)現對礦山生產(chǎn)的全流程生產(chǎn)管控和過(guò)程數據融合，最終實(shí)現為礦山設計、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(jiàn)的“網(wǎng)”，智慧礦山方案將大數據、VR、AR、AI等新型技術(shù)與采礦、選礦、燒結、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)而全面提高礦山生產(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，是因為其是一個(gè)有機整體，通過(guò)對大數據的分析讓礦山生產(chǎn)系統了有了類(lèi)似于人腦的分析決策功能。而讓“大腦”運轉的第一步，就是從頂層設計角度繪制建設藍圖，建立完整的智慧礦山規劃設計體系。

在規劃設計體系的框架內，結合目前國內礦山生產(chǎn)遇到的共性問(wèn)題，中冶北方研發(fā)出了包含“1個(gè)平臺7個(gè)子系統”的智慧礦山“最強大腦”：“1個(gè)平臺”指的是智慧礦山管控平臺，是智慧礦山各子系統的基礎架構系統，各子系統的使用用戶(hù)、各級用戶(hù)的審批權限、各業(yè)務(wù)的審批流程等基礎信息都在該系統中統一配置，實(shí)現生產(chǎn)的標準化、精細化、協(xié)同化管理;“7個(gè)子系統”指的是包括智慧礦山移動(dòng)APP 、井下礦地測采生產(chǎn)執行系統、井下礦生產(chǎn)智慧管控系統、井下礦生產(chǎn)3D管控系統、選礦生產(chǎn)管控系統、球團生產(chǎn)管控系統以及露天礦生產(chǎn)管控系統。

“智慧礦山移動(dòng)APP”是智慧礦山管控平臺的移動(dòng)應用，利用移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現礦山生產(chǎn)部分基礎業(yè)務(wù)的移動(dòng)化數據采集、查看，辦公流程的協(xié)同，生產(chǎn)實(shí)況的一覽和生產(chǎn)報表的移動(dòng)管理。

“井下礦地測采生產(chǎn)執行系統”是一套以輔助地質(zhì)測量、資源估計、儲量計算、采礦設計和采掘進(jìn)度計劃編制的工具插件系統，通過(guò)與“井下礦生產(chǎn)智慧管控系統”和“井下礦生產(chǎn)3D管控系統”的數據共享和交換，實(shí)現生產(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”是國內首個(gè)涵蓋井下礦開(kāi)采全業(yè)務(wù)流程的智慧管控系統，涵蓋了井下礦開(kāi)采從計劃編制、過(guò)程管控，到驗收、績(jì)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(dòng)生產(chǎn)管理路徑,為礦山生產(chǎn)的精準化決策、精細化管理、透明化生產(chǎn)提供有力的支撐，推動(dòng)井下礦生產(chǎn)管控能力的持續改進(jìn)，提高生產(chǎn)效益。

“井下礦生產(chǎn)3D管控系統”以井下礦生產(chǎn)的三維、全景、可視化管控為目標，實(shí)時(shí)展現井下生產(chǎn)狀態(tài)，解決井下礦生產(chǎn)的“黑盒子”問(wèn)題，實(shí)現井下礦的生產(chǎn)信息在同一時(shí)空內虛擬環(huán)境下的仿真展示、直觀(guān)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”主要是通過(guò)OPC或API對選廠(chǎng)相關(guān)基礎控制系統、業(yè)務(wù)管理系統數據進(jìn)行采集、存儲、WEB發(fā)布，實(shí)現對選礦生產(chǎn)數據的遠程、實(shí)時(shí)，監控，并通過(guò)業(yè)務(wù)功能，實(shí)現業(yè)務(wù)與數據的聯(lián)動(dòng)管控功能。

“露天礦生產(chǎn)管控系統”是基于GPS定位和行為分析的露天礦生產(chǎn)調度系統，可應用于智能調度及虛擬采礦，同時(shí)為礦山建設提供生產(chǎn)報表、安全在線(xiàn)監測、企業(yè)微信等系統。

“智慧礦山系統”通過(guò)新建一套高水平的智慧管控系統，實(shí)現了全業(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(lái)了效率、效益和安全的數量級提升。

智慧礦山整體規劃框圖

在提升經(jīng)濟效益方面，智慧礦山系統建成后，可實(shí)現電機車(chē)有軌運輸無(wú)人化以及多個(gè)車(chē)間無(wú)人值守，減少現場(chǎng)作業(yè)人員約30%，提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率約9%;實(shí)現智能通風(fēng)、環(huán)水系統平衡優(yōu)化，可以有效降低能耗約3%;通過(guò)全業(yè)務(wù)流程的精細化管理，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)量達10%。綜合計算后，礦山企業(yè)可實(shí)現年增凈利潤在12%以上。

在提升安全效益方面，智慧礦山系統可大大提升礦山的本質(zhì)化安全，主要體現在自動(dòng)化減人、危險品全過(guò)程在線(xiàn)監管、井下環(huán)境在線(xiàn)監測、井下機械設備實(shí)時(shí)管控及井下生產(chǎn)各個(gè)工序、流程的有效合理銜接等。智慧管控結合大數據分析可提高事故發(fā)生時(shí)的快速疏散效率及應對能力，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核心優(yōu)勢，可為礦山在管理方面帶來(lái)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(shí)時(shí)把控能力;提升井巷施工驗收的精細度，做到精準驗收;工作管理便捷化、流程化、規范化;減少生產(chǎn)過(guò)程中的數據錄入時(shí)間;增強生產(chǎn)過(guò)程數據記錄的完整性、真實(shí)性和時(shí)效性;減少各類(lèi)生產(chǎn)數據的統計工作量;降低因書(shū)面作業(yè)失誤造成的損失;生產(chǎn)過(guò)程中的所有設計、計劃和數據都可以實(shí)時(shí)共享和展示;各工序審批流程全部通過(guò)計算機在線(xiàn)實(shí)現，并且支持手機APP審批，簡(jiǎn)單快捷。

采礦業(yè)一直以來(lái)被認為是安全風(fēng)險高、工作環(huán)境差的行業(yè)。國內礦山企業(yè)，特別是一些遠離城市、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，提高員工對企業(yè)的歸屬感，更有利于企業(yè)培養人才、留住人才，對建設“和諧企業(yè)、綠色企業(yè)”有著(zhù)很好地推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞： 礦山 最強大腦