中冶北方打造智慧礦山“最強大腦”

    發(fā)布日期：2020-07-17


井下礦生產智慧管控系統(tǒng)

從礦山自動化到數(shù)字礦山，再到如今的智慧礦山，數(shù)字經濟時代，有關未來礦山建設與實現(xiàn)方式的概念不斷被刷新。智能勘探、智慧礦山、礦業(yè)物聯(lián)網的出現(xiàn)正引領傳統(tǒng)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攻關作為科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的重點，緊密結合采礦設計和現(xiàn)場實際需求展開了深入研究，取得了一系列具有自主知識產權的產品與核心技術。

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，在具體的實踐中還沒有真正意義上的成功案例可供借鑒，也沒有建立具體的行業(yè)標準。目前國內大多數(shù)礦山的升級改造還停留在以自動化設備升級、基礎網絡及通訊設施升級以及井下生產類設備升級為主要內容的初級階段，局部改造雖然可以一定程度上提高生產效率、減少人力成本投入、提高井下生產的安全性，但無異于“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”，建成的各個子系統(tǒng)沒有接口，成為“孤島”系統(tǒng)，不僅沒有實現(xiàn)礦山效益的提升，而且造成了投資浪費，無法從根本上解決制約行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的深層次矛盾。只有把礦山作為一個有機整體，從宏觀上對生產全流程進行再造，打通礦山從源頭到終端各個環(huán)節(jié)，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(wěn)度過轉型升級“陣痛期”，這也是建設“智慧礦山”的初衷和目標。


露天生產管控系統(tǒng)

中冶北方建設“智慧礦山”的優(yōu)勢在于六十余年來在采礦領域積累的先進生產工藝及礦山設計規(guī)劃經驗，對礦山企業(yè)提供的不間斷技術支持和服務也讓我們充分了解礦山企業(yè)在實際生產中的問題與訴求，這使得中冶北方在工藝技術水平、整體規(guī)劃設計能力、落地實施能力及業(yè)務場景解決能力都走在行業(yè)前列，是整合各方優(yōu)勢資源，牽頭實施智慧礦山建設的“最佳人選”。

在不斷的探索與實踐中，我們對智慧礦山概念的理解也在持續(xù)加深，并提出了中冶北方獨有的智慧礦山建設理念，即以工藝優(yōu)化、生產管控為核心，通過全流程再造為礦山賦能。全流程覆蓋了生產過程中的點、線、面，“點”是對關鍵設施設備的智能化改造升級、對礦山生產過程重要信息點的智慧化信息采集以及對核心業(yè)務單元工藝及管理的智慧化建模，“線”是對生產業(yè)務流程的科學梳理、優(yōu)化，“面”是建立大數(shù)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，實現(xiàn)對礦山生產的全流程生產管控和過程數(shù)據融合，最終實現(xiàn)為礦山設計、生產、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的“網”，中冶北方的“智慧礦山”方案將大數(shù)據、VR、AR、AI等新型技術與采礦、選礦、燒結、球團的生產業(yè)務、工藝技術深度融合，使礦山企業(yè)的效能得到充分釋放、提升，進而全面提升礦山生產的經濟效益、管理效益、安全效益。

“最強大腦”指揮高效生產

智慧礦山之所以智慧，是因為它的是一個有機整體，通過對大數(shù)據的分析讓礦山生產系統(tǒng)了有了類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(guī)劃設計體系。以智慧礦山建設理念為指導，中冶北方建立的設計體系自下而上分為設備設施改造、智慧信息采集、智慧模型、業(yè)務全流程智慧化管控、決策展示五個層級。

在規(guī)劃設計體系的框架內，結合目前國內礦山生產遇到的共性問題，中冶北方研發(fā)出了包含“1個平臺7個子系統(tǒng)”的智慧礦山“最強大腦”?！?個平臺”指的是智慧礦山管控平臺，是智慧礦山各子系統(tǒng)的基礎架構系統(tǒng)。各子系統(tǒng)的使用用戶、各級用戶的審批權限、各業(yè)務的審批流程等基礎信息都在該系統(tǒng)中統(tǒng)一配置，實現(xiàn)生產的標準化、精細化、協(xié)同化管理?！?個子系統(tǒng)”包括智慧礦山移動APP 、井下礦地測采生產執(zhí)行系統(tǒng)、井下礦生產智慧管控系統(tǒng)、井下礦生產3D管控系統(tǒng)、選礦生產管控系統(tǒng)、球團生產管控系統(tǒng)以及露天礦生產管控系統(tǒng)。

“智慧礦山移動APP”是智慧礦山管控平臺的移動應用。利用移動互聯(lián)技術，實現(xiàn)礦山生產部分基礎業(yè)務的移動化數(shù)據采集、查看，辦公流程的協(xié)同，生產實況的一覽和生產報表的移動管理。

“井下礦地測采生產執(zhí)行系統(tǒng)”是一套以輔助地質測量、資源估計、儲量計算、采礦設計和采掘進度計劃編制的工具插件系統(tǒng)。通過與“井下礦生產智慧管控系統(tǒng)”和“井下礦生產3D管控系統(tǒng)”的數(shù)據共享和交換，實現(xiàn)生產業(yè)務的智慧管控，使地質工程師、測量工程師、采礦工程師等礦山技術人員的業(yè)務操作和管理更加便捷化、高效化和智能化。

“井下礦生產智慧管控系統(tǒng)”是國內首個涵蓋井下礦開采全業(yè)務流程的智慧管控系統(tǒng)，涵蓋了井下礦開采從計劃編制、過程管控，到驗收、績效反饋的全業(yè)務流程管控，為井下礦生產搭建了一條一體化聯(lián)動生產管理路徑,實現(xiàn)從生產管理層到生產執(zhí)行層自上而下的精準指令下達以及從生產執(zhí)行層到經營管理層的精確績效反饋。

“井下礦生產3D管控系統(tǒng)” 以井下礦生產的三維、全景、可視化管控為目標，實時展現(xiàn)井下生產狀態(tài)，解決井下礦生產的“黑盒子”問題，實現(xiàn)井下礦的生產信息在同一時空內虛擬環(huán)境下的仿真展示、直觀可視化管控，輔助生產的決策和指揮。

“選礦及球團生產管控系統(tǒng)”主要是通過OPC或API對選廠相關基礎控制系統(tǒng)、業(yè)務管理系統(tǒng)數(shù)據進行采集、存儲、WEB發(fā)布，實現(xiàn)對選礦生產數(shù)據的遠程、實時，監(jiān)控，并通過業(yè)務功能，實現(xiàn)業(yè)務與數(shù)據的聯(lián)動管控功能。

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

全面提升礦山綜合效益

中冶北方“智慧礦山”系統(tǒng)通過新建一套高水平的智慧管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了全業(yè)務流程再造，從而大大提升了礦山的本質化安全，為企業(yè)帶來了效率、效益和安全的數(shù)量級提升。

在提升經濟效益方面，系統(tǒng)建成后，可實現(xiàn)電機車有軌運輸無人化以及多個車間無人值守，減少現(xiàn)場作業(yè)人員30%，提高全員勞動生產率9%；實現(xiàn)智能通風、環(huán)水系統(tǒng)平衡優(yōu)化，可以有效降低能耗3%；通過全業(yè)務流程的精細化管理，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%，年新增精礦產量10％。綜合計算后，可實現(xiàn)年增凈利潤12％以上。

在提升安全效益方面，“智慧礦山”系統(tǒng)可大大提升礦山的本質化安全，主要體現(xiàn)在自動化減人、危險品全過程在線監(jiān)管、井下環(huán)境在線監(jiān)測、井下機械設備實時管控、井下生產各個工序、流程的有效合理銜接等。智慧管控結合大數(shù)據分析可提高事故發(fā)生時的快速疏散效率及應對能力，提升風險源的分級能力，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(tǒng)核心優(yōu)勢，可為礦山在管理方面帶來質變提升，包括優(yōu)化地質、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全貌的實時把控能力；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(guī)范化；減少生產過程中的數(shù)據錄入時間；增強生產過程數(shù)據記錄的完整性、真實性和時效性；減少各類生產數(shù)據的統(tǒng)計工作量；降低因書面作業(yè)失誤造成的損失；生產過程中的所有設計、計劃和數(shù)據都可以實時共享和展示；各工序審批流程全部通過計算機在線實現(xiàn)，并且支持手機APP審批，簡單快捷。

在提升人文效益方面，采礦業(yè)一直以來被認為是安全風險高、工作環(huán)境差的行業(yè)。國內礦山企業(yè)，別特是一些遠離城市，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(shù)，提高員工對企業(yè)的歸屬感，更有利于企業(yè)培養(yǎng)人才、留住人才，對建設“和諧企業(yè)、綠色企業(yè)”有著很好的推動作用。 （中冶北方　劉召勝）