智慧礦山建設體系探討

1、智慧礦山建設體系探討摘要:闡述礦山生產模式的發(fā)展歷程，說明智慧礦山作為礦業(yè)發(fā)展的未來目標；概括了智慧礦山的可持續(xù)、自動、整體協(xié)同、隨時隨地的基本特征；探討了智慧礦山的三大頂層體系，即智慧生產體系、智慧人文體系、智慧管理體系。關鍵詞:智慧礦山發(fā)展特征體系我國作為一個礦業(yè)大國，金屬礦業(yè)的整體水平落后于礦業(yè)發(fā)達國家，還大量存在開采方式落后導致的資源浪費、環(huán)境極大破壞等問題礦業(yè)技術水平提升緩慢，裝備研發(fā)能力不強等。有效提升科技含量、集約資源開發(fā)、減少環(huán)境污染，促進人和自然和諧可持續(xù)發(fā)展，是我國礦山企業(yè)至關重要的迫切課題，是礦業(yè)智慧發(fā)展的未來方向。1智慧礦山的發(fā)展礦山生產模式大致經歷了四個階段：一是原始

2、階段，即主要通過手工和簡單挖掘工具進行礦產采掘活動，無規(guī)劃、效率低、資源浪費極大。二是機械化階段，即大量采用機械設備進行礦產生產活動，機械化程度較高，但仍無規(guī)劃、生產較粗放、資源浪費比較嚴重。三是數(shù)字化礦山階段，采用自動化生產設備進行作業(yè)生產，采用信息化系統(tǒng)作為經營管理的工具，實現(xiàn)數(shù)字化整合、數(shù)據共享和互操作，但仍面臨諸多系統(tǒng)集成、信息融合、數(shù)據存儲與分析等復雜問題，而且核心仍圍繞擴大開采量，對綠色開采、人文關懷、可持續(xù)發(fā)展等方面仍不夠重視。四是智慧礦山階段，通過智能信息技術的應用，使礦山具有人類般的思考、反應和行動能力，實現(xiàn)物物、物人、人人的全面信息集成和響應能力，主動感知、分析、并快速做出

3、正確處理的礦山系統(tǒng)，人為的因素將降低最低程度，礦山企業(yè)的人財物產銷存等能協(xié)同、自動運作，實現(xiàn)礦山企業(yè)的集約、高效、可持續(xù)發(fā)展。新一代互聯(lián)網、云計算、智能傳感、通信、遙感、衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)等各項技術的成熟與融合，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的管理與反饋機制，為智慧礦山發(fā)展提供了技術基礎。在芬蘭、加拿大、瑞典等發(fā)達國家已為此目標發(fā)展了20多年，我國正處于起步階段。2智慧礦山的特征與以前各階段相比，智慧礦山具有如下特征?？沙掷m(xù)。前三個階段的礦山生產模式都重在礦產生產的管理，呈現(xiàn)出從單一提高礦產生產效率到綜合提高礦產生產與經營管理的整體效率提升的發(fā)展趨勢。到了智慧礦山階段，不僅關注礦山生產，更綜合考慮了生

4、產與經營管理的協(xié)調、企業(yè)與人的協(xié)調、資源開采與環(huán)境的協(xié)調，關注企業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展，從而使礦山具有更持久的生命周期。自動。礦山生產模式的發(fā)展歷程實際上是生產工具的發(fā)展過程，智慧礦山利用遙感技術、智能技術實現(xiàn)對礦山運作的自動、實時感知;并能將歷史數(shù)據進行存儲和歸類處理，形成基于特定場景的響應處理，形成接收、分析、響應的閉環(huán)過程，具備了生物智能。人工參與的程度反映其智慧發(fā)展的程度，有學者稱無人”是智慧礦山的終極標志。整體協(xié)同。強調各系統(tǒng)的開放、信息的整合、運作的協(xié)同，發(fā)揮礦山管理的整體功能。具體體現(xiàn)如：自動采集礦井中的特定氣體指標、實時進行分析，并根據歷史數(shù)據和設定閥值在超量指標時及時發(fā)出警告甚

5、至啟動緊急救生裝置等；根據經營管理電子商務平臺收到的訂單數(shù)量、產品規(guī)格指標等，定期分析并反饋到生產部門，根據歷史產銷關系、產品指標與生產配方關系等數(shù)據，相應控制生產數(shù)量和生產冶煉配方等，實現(xiàn)產銷平衡等等。(4)隨時隨地。原始階段的生產地點局限于生產作業(yè)現(xiàn)場的單點，局限于生產作業(yè)現(xiàn)場的特定環(huán)境條件；機械化階段的生產地點可擴展到生產作業(yè)面，并擬補了特定環(huán)境條件的局限性；數(shù)字化礦山則通過信息化手段實現(xiàn)遠程操作，生產操作地點可以擴展到信息化所能達到地方;智慧礦山則通過衛(wèi)星地理定位技術、遙感技術、移動互聯(lián)、大數(shù)據處理等新一代信息技術實現(xiàn)無處不在、無時不在的隨身智能融合服務。3智慧礦山的頂層體系智慧礦山總

6、體上體現(xiàn)為三大體系，就是智慧生產體系、智慧人文體系、智慧管理體系。智慧生產體系，主要基于數(shù)字化礦山，采用新型信息技術實現(xiàn)遠程遙控、無人值守、自動機械化的采選等生產過程降低作業(yè)成本，提高開采效率;智慧人文體系是關注礦山員工的職業(yè)健康和安全，通過信息化技術實現(xiàn)生產安全監(jiān)測、人員定位、工作時長管理、自動化安全及健康預警響應，降低安全事故，提高員工健康保障;智慧管理體系是關注礦山生產經營管理，根據市場需求和礦山資源情況,動態(tài)平衡產供銷關系，實現(xiàn)資源的合理開采，提高礦山的服務期限和價值。3.1智慧生產體系智慧生產體系主要包括：礦山地質管理系統(tǒng)、生產執(zhí)行系統(tǒng)、數(shù)字化的生產設備系統(tǒng)。礦山地質管理系統(tǒng)主要采用

7、礦山地測采三維系統(tǒng)，關注礦山地質勘探、礦石儲量、礦石質量情況的掌握，并建立平順的采剝和采掘計劃，實現(xiàn)優(yōu)化開采設計，降低開采損失貧化率，降低采礦成本。以礦山三維建模為核心的礦山測量、礦p(2)生產執(zhí)行系統(tǒng)主要管理現(xiàn)場生產過程,覆蓋礦山現(xiàn)場生產、質量、設備、倉庫、檢驗、計量等多個環(huán)節(jié),強化職能部室、礦、選廠、冶煉廠之間的信息共享和業(yè)務協(xié)同，支持管理人員根據人財物各種資源的狀況和產供銷各個環(huán)節(jié)的信息，合理組織生產，協(xié)調開展生產經營活動。在生產管理方面，主要滿足生產業(yè)務單元生產計劃、現(xiàn)場調度、現(xiàn)場作業(yè)管理、生產數(shù)據收集的需要，通過系統(tǒng)的建立，強化現(xiàn)場生產制造的業(yè)務執(zhí)行，實現(xiàn)自動下達生產計劃，自動收集現(xiàn)

8、場生產數(shù)據。在計質量管理方面，強化了全過程質量管理原則，集稱重、采樣、制樣、化驗等工作流于一體，支持質量標準及檢測規(guī)則制定、各生產階段的質量檢查、產成品的質量合格信息等質量過程，實現(xiàn)全公司質量信息共享及產品生產質量數(shù)據全程可追溯。在設備管理方面，支持建立責、權、利和諧統(tǒng)一的設備管理體系，突出設備管理工作的制度化、規(guī)范化、標準化，實現(xiàn)設備信息共享。在標準管理體系上，以設備編碼、人員崗位管理為主線，設備管理四大標準為核心，實現(xiàn)設備安裝、點檢、檢修、報廢全生命周期管理。數(shù)字化的生產設備系統(tǒng)主要實現(xiàn)生產現(xiàn)場的數(shù)字化、自動化機械作業(yè),一方面，要能通過數(shù)字指令實現(xiàn)對礦區(qū)采選冶過程的機械作業(yè);另一方面，還要

9、能通過數(shù)字信號與后臺控制系統(tǒng)、生產執(zhí)行系統(tǒng)進行信息集成，及時獲知生產狀況，控制生產過程。主要包括：智慧無人機械開采工作面系統(tǒng)、智慧充填開采工作面系統(tǒng)、智慧炮掘無人工作面、智慧運輸系統(tǒng)、智慧提升系統(tǒng)、智慧供電系統(tǒng)等。3.2智慧人文體系一是通過生產過程的自動化，大量減少礦區(qū)艱苦環(huán)境下的現(xiàn)場作業(yè)人員，提高生產過程的技術要素，從體力型到技術型過渡，從職業(yè)上提高職工素質，大大改善隊伍結構和員工待遇水平。二是持續(xù)關注現(xiàn)場生產的職業(yè)健康，改變艱苦行業(yè)、高危行業(yè)的環(huán)境條件，提供健康、安全的生產環(huán)境，保障人身健康。在礦山生產企業(yè)中，職業(yè)健康與安全包含了：環(huán)境、防火、防水等多個方面，主要包含如下子系統(tǒng)：智慧職業(yè)健

10、康安全環(huán)境系統(tǒng)、智慧環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、智慧防滅火系統(tǒng)、智慧爆破監(jiān)控系統(tǒng)、智慧沖擊地壓監(jiān)控系統(tǒng)、智慧人員監(jiān)控系統(tǒng)、智慧壓風系統(tǒng)、智慧通風系統(tǒng)、智慧排水系統(tǒng)、智慧水害監(jiān)控系統(tǒng)、智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)，智慧應急救援系統(tǒng)，智慧污水處理系統(tǒng)等等。這些子系統(tǒng)提供安全生產的各類條件，通過各種儀器設備對各類環(huán)境指標數(shù)據進行實時的自動監(jiān)測，并能對超出預警界限的指標發(fā)出自動預警，特殊情況下還能啟動人身應急救援系統(tǒng)，從而構筑起一套完整的人文保障體系。3.3智慧管理體系智慧管理體系是運用信息技術，有效集成礦山的資金流、物流和信息流，對人、財、物、產、供、銷進行綜合管理，全面整合生產經營各類信息，提供管理決策支持。從管理運營角度

11、有效整合礦山企業(yè)的內外部資源,協(xié)同上下游關系，優(yōu)化配置內部資源，實現(xiàn)從資源的合理開采、節(jié)約消耗、有效銷售，提高企業(yè)的經營業(yè)績。智慧管理體系主要包括:以ERP系統(tǒng)所覆蓋的人力、財務、供應鏈、設備、項目、供應商、客戶關系等方面管理等，以及辦公自動化、造價管理、知識管理、審計監(jiān)控、科技項目等職能化管理方面，還有，基于各個方面的經營數(shù)據基礎上通過經營分析模型構建的決策支持系統(tǒng)，形成各層級管理人員開展經營管理的綜合體系?？v觀礦業(yè)發(fā)展的大趨勢，我國金屬礦業(yè)面臨著綠色開發(fā)、深部開采、智慧采礦這三大發(fā)展主題。智慧采礦是礦業(yè)科技創(chuàng)新的重要方向是礦業(yè)向知識經濟過渡的產業(yè)形態(tài)，是新世紀礦業(yè)發(fā)展的前瞻性目標還有一系列的技術難題有待解決，需要在持續(xù)探討和應用實踐中逐步創(chuàng)新求解。參考文獻王李管，劉曉明，黎常青，等數(shù)字礦山技術平臺總體規(guī)劃C/王李管數(shù)字礦山技術發(fā)展與應用高層