浅谈有色金属智能矿山建设

洪行

（铜陵有色金属集团企业管理部，安徽 铜陵 244000）

1 国家智能制造战略规划及有色金属行业制造形势分析

2015年5月国务院印发《中国制造2025》（国发〔2015〕28号），明确要求：加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。

2020年4月，工业和信息化部、发展改革委、自然资源部联合公告了《有色金属行业智能工厂（矿山）建设指南（试行）》（2020年第19号）。

我国有色金属行业信息化与智能化的整体水平：有色行业<钢铁与石化行业<先进制造业。总体而言，我国有色金属行业智能化建设尚处在起步、试点和探索阶段。

2 有色金属行业矿山智能制造研究探讨

有色金属矿山主要分为井下采矿和地表选矿两大部分。井下采矿生产工艺主要包括凿岩、装药与爆破、出矿、支护、运输（有轨、无轨）、提升等工序，以及配套的通风、排水、充填、供风、供电等环节；选矿工艺主要有碎矿、磨矿、选别、精矿脱水、排尾等工序。两者都属于较为典型的流程工业。

矿山智能制造建设的目标应该是基于物联网、大数据，集成应用各类传感感知、数据通信、自动控制、智能决策等技术，对矿山信息化、工业自动化深度融合，完成矿山所有信息精准适时采集、信息集成、实时可视化展现、生产环节自动化运行，为各类决策提供智能化服务，并对人-机-环的隐患、故障和危险源提前预知和预防，建设成一个具备生产管理自我学习、分析和决策能力的现代化智慧矿山。

接下来我认为可以从生产运行智能化和企业管理智能化两方面对智能矿山建设进行研究探讨。

2.1 生产运行智能化重点建设内容

2.1.1 生产制造智能化

实施采矿、运输、选矿、排水、通风、充填、配电、供风供水等工艺的自动化操作。所有自动化系统提供通讯接口，向矿山工业实时数据平台交换数据。

（1）采矿作业部分：做到井下网络全覆盖，结合自动控制和人工智能技术，实现采矿设计、计划、生产、调度和决策等过程的智能化。

采矿计划：根据地质和矿床分布情况，通过三维地质软件建模，根据选矿处理要求制定出矿计划并实现自动配矿。

智能无轨设备：利用机器视觉、人工智能、控制技术、网络技术和视频监控技术实现凿岩机或凿岩台车无人操控或者远程控制；实现铲运机无人操控或者远程控制。

（2）运输作业部分：在水平运输巷道，利用定位技术、网络技术、控制技术、信集闭技术实现电机车等有轨设备无人操控，自动运行。

利用视频监控和远程控制技术实现提升系统自动控制和集中控制，提高人员作业效率。

（3）选矿作业部分：

配矿：根据多个矿仓矿石品位在线分析结构，针对选矿优化给矿模型，通过给料机进行二次配料，实现矿石性质均匀相对稳定，提高选矿回收率。

自动加球：学习建立磨机模型，根据半自磨机、球磨机工况实现自动加球，保障磨矿效率。

自动加药：通过学习建立矿浆浓度成分及加药量模型，根据矿浆在线分析结果自动加药，提高选矿回收率。

专家系统：通过专家系统内置的选矿模型，通过对选矿矿石、矿浆、设备和环境参数学习后，对矿山选矿模型优化，提高选矿回收率。

充填：实现自动配料，从料浆制备、管道输送、到充填体结晶状态、强度监测全部实现自动化。

利用无线通讯技术、精确定位技术、自动控制实现精矿仓行车无人操控，根据任务指令自动运行，提高作业效率。

利用激光测量技术、多维建模技术实现精矿仓实时盘库，随时了解库存精矿量。

（4）其它工辅作业部分：

自动排水：根据液位和避峰就谷用电综合控制的自动排水系统；实现高可靠高安全性，同时通过避峰就谷和水泵效率提升实现能耗下降效率提升。

通风自动控制系统：在原有风机、风门、通风构筑物的基础上，引入智慧通风系统管理，通过设定各个巷道属性参数、摩擦阻力系数、断面面积、人员数量等快速调节风机、风门、风墙等矿井常用通风调节措施，以达到按需供风，减少风能浪费、降低能源消耗。

自动计量：利用定位技术、车牌识别技术、人证比对技术、网络技术实现自动计量，并与供应链业务打通，实现磅房无人化、计量集中化。

2.1.2 生产保障智能化

（1）设备管理智能化

设备管理智能化主要包括设备管理信息系统和设备健康状态智能诊断两大方面。建立设备管理信息系统，实现矿山设备全生命周期管理；对关键设备的状态实时监控，实现关键设备的可预测性维护管理，减少因设备非计划性检修导致的产线停工，避免其带来的经济损失，有效保障生产安全可持续进行，提高生产效率。

（2）能源管理智能化

能源管理智能化建设内容是以企业有效节能为最高目标，全面提升设备感知、协同和分析优化能力，在数字化的基础上充分显示能源利用情况，在信息化的过程中充分展示用能绩效，制定行之有效的能源管理策略，实现管理的智能化。

（3）安全管理智能化

地下矿山生产作业相比冶炼加工更注重安全，安全措施的建设、预警、报警、事故后的应急救援，是保障矿山安全生产重要内容。

矿山安全管理智能化建设应以矿山现有的安全监管平台系统为基础，对系统功能进行扩展和优化，整合集成、扩展安全环保监管系统和视频监管系统，结合矿山安全避险六大系统检测内容，利用网络技术、现代通讯技术、视频监控技术、数据采集技术，建立矿山安全监视系统和应急救援指挥系统。对采集的环境、设备、工艺等实时工业数据以及视频进行处理分析，对涉及到人员安全和主要设备的溢出的指标进行预见和报警；建立安环预警、重大灾害预警系统。实现有毒有害气体预警、温度过限预警、水文预警、地压变化预警、应力变化预警、用能过荷预警、设备故障预警、环保排放预警、尾矿库位移预警、人员危险操作预警等。

通过安全管理平台实现人、机、物的生产安全监管的数字化、可视化，安全风险多级预警，工作流程闭环控制，保障矿山生产安全、可持续运行。

（4）安保管理智能化

安全保卫智能化主要目标是实现对进出矿区的车辆、访客与员工或业务进行系统化的智能协同管理；应用基于视频入侵检测预警技术实现重要场所的智能化安全保卫管理。

（5）工业数据平台建设

建立矿山工业数据平台，应用物联网技术和数据采集技术实施安全、人员、设备、环境等传感感知，向矿山工业数据平台交换数据，以及视频监控系统、计量、质检、ERP等系统集成与数据采集。

矿山可依托现有能源管理系统资源，扩充许可容量，建立矿山统一实时数据库，实现物联采集数据，采集有毒气体监测、矿压监测、地应力监测、水文监测、地表沉降监测、尾矿库监测等环境数据，以及提升、选矿、排水、通风、能源等工艺和设备运行数据，结合安全避险六大系统、视频监控系统、质量计量系统、ERP系统的数据集成，形成矿山工业数据平台。为生产管理可视化提供数据源，同时为矿山工艺优化、设备改进的大数据分析提供历史数据。

2.2 运营管理智能化重点建设内容

2.2.1 生产经营综合管理平台

基于矿山工业数据平台建立矿山生产经营综合管理平台，结合与ERP、质量计量系统、能源系统、设备管理系统、物流系统、OA系统等集成，通过数据和位置信息结合，实现矿山地上地下透明管理和智能决策，实施生产计划自动编排、重点设备工艺监控、产量实时精确计量与计效、环境与设备报警与处置、调度指令发布和信息反馈、实时成本计算、监测监控三维展示、生产过程追溯等。为矿山生产提供一个可视化的三维操作平台。将复杂的生产系统三维建模，重要的数据集中显示，主要生产过程虚拟展示，同时结合先进的测量硬件，实现实时监控，实时统计生产数据 ，实时生产财务报表，为综合辅助决策提供重要数据依据。

2.2.2 一站式、移动化的协同办公管理

协同工作管理主要覆盖矿山日常行政事务管理、公司管理制度的流程化执行管理、日常工作联络、信息和报表发布、共享获取、消息通讯、移动化办公等内容，其目标是实现公司文件管理、制度运行管理流程化、可视化，实现管理流程风险控制机制系统化、自动化，实现公司内部信息安全共享与传递。通过实施协同工作管理平台将提高公司内部工作协同效率，有效实现公司管理制度的系统化落地，提升公司内控管理水平。

2.3 生产经营决策支持智能化

管理决策支持智能化主要目标是梳理建立多层次生产经营监管指标体系，实施纵向业务数据集成，实现公司生产经营管理关键绩效指标数据可视化，公司管理层借助系统即可实现对公司生产和经营管理的态势感知，有效预知生产经营风险、管控风险。

3 总结

有色金属智能矿山是一项建设时间周期长、投资金额巨大、体系极其复杂的系统工程，需要结合矿山两化融合实际场景，进行规划、建设、实施。最终建立生产运行智能化、经营管理智能化的现代化智慧矿山。