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打造智慧矿山的“最强大脑”

作者:超管 发布时间:2021-05-10 16:23:02

从矿山自动化到数字矿山,再到如今的智慧矿山,数字经济时代,有关未来矿山建设与实现方式的概念不断被刷新。伴随疫情而来的“新基建”热潮,也更加确定了矿业领域转型升级的主要途径是大数据、人工智能、云计算、移动互联等现代信息技术的应用。智能勘探、智慧矿山、矿业物联网的出现正引领传统矿业加速向绿色、安全、智能、高效方向发展。

作为冶金采选领域设计与研发的“排头兵”,中冶北方也乘势而上,将智慧矿山整体架构与核心技术攻关作为科技创新战略的重点,紧密结合采矿设计和现场实际需求,从总体方案设计到矿山虚拟现实应用、从基于物联网的数据采集到大数据的管理应用、从设计数据和项目管理的科研业务建设到智慧矿山数据服务与展现的核心产品开发等多个领域展开了深入研究,取得了一系列具有自主知识产权的产品与核心技术。

全流程再造为矿山赋能

智慧矿山在我国的发展还处于起步阶段,在具体的实践中还没有真正意义上的成功案例可供借鉴,也没有建立具体的行业标准。只有把矿山作为一个有机整体,从宏观上对生产全流程进行再造,打通矿山从源头到终端各个环节,使其发挥出最大效能,才能打破发展瓶颈,使矿山企业平稳度过转型升级“阵痛期”。这也是建设智慧矿山的初衷和目标。

中冶北方建设智慧矿山的优势在于60余年来在采矿领域积累的先进生产工艺及矿山设计规划经验,对矿山企业提供的不间断技术支持和服务也让中冶北方充分了解矿山企业在实际生产中的问题与诉求。这使得中冶北方在工艺技术水平、整体规划设计能力、落地实施能力及业务场景解决能力上都走在行业前列,是整合各方优势资源,牵头实施智慧矿山建设“最佳人选”。

在不断的探索与实践中,中冶北方对智慧矿山概念的理解也在持续加深。为此,中冶北方提出了独有的智慧矿山建设理念,即以工艺优化、生产管控为核心,通过全流程再造为矿山赋能。全流程覆盖了生产过程中的点、线、面,“点”是对关键设施设备的智能化改造升级、对矿山生产过程重要信息点的智慧化信息采集以及对核心业务单元工艺及管理的智慧化建模;“线”是对生产业务流程的科学梳理、优化;“面”是建立大数据管理平台,在矿山三维空间模型和虚拟化集成管控平台上,实现对矿山生产的全流程生产管控和过程数据融合,最终实现为矿山设计、生产、管理、安全等提供优化管理和决策支持。

利用信息化这张看不见的“网”,智慧矿山方案将大数据、VRARAI等新型技术与采矿、选矿、烧结、球团的生产业务、工艺技术深度融合,使矿山企业的效能得到充分释放、提升,进而全面提高矿山生产的经济效益、管理效益、安全效益。

“最强大脑”指挥高效生产

智慧矿山之所以智慧,是因为其是一个有机整体,通过对大数据的分析让矿山生产系统了有了类似于人脑的分析决策功能。而让“大脑”运转的第一步,就是从顶层设计角度绘制建设蓝图,建立完整的智慧矿山规划设计体系。

在规划设计体系的框架内,结合目前国内矿山生产遇到的共性问题,中冶北方研发出了包含1个平台7个子系统”的智慧矿山“最强大脑”:“1个平台”指的是智慧矿山管控平台,是智慧矿山各子系统的基础架构系统,各子系统的使用用户、各级用户的审批权限、各业务的审批流程等基础信息都在该系统中统一配置,实现生产的标准化、精细化、协同化管理;“7个子系统”指的是包括智慧矿山移动APP 、井下矿地测采生产执行系统、井下矿生产智慧管控系统、井下矿生产3D管控系统、选矿生产管控系统、球团生产管控系统以及露天矿生产管控系统。

“智慧矿山移动APP”是智慧矿山管控平台的移动应用,利用移动互联技术,实现矿山生产部分基础业务的移动化数据采集、查看,办公流程的协同,生产实况的一览和生产报表的移动管理。

“井下矿地测采生产执行系统”是一套以辅助地质测量、资源估计、储量计算、采矿设计和采掘进度计划编制的工具插件系统,通过与“井下矿生产智慧管控系统”和“井下矿生产3D管控系统”的数据共享和交换,实现生产业务的智慧管控,使地质工程师、测量工程师、采矿工程师等矿山技术人员的业务操作和管理更加便捷化、高效化和智能化。

“井下矿生产智慧管控系统”是国内首个涵盖井下矿开采全业务流程的智慧管控系统,涵盖了井下矿开采从计划编制、过程管控,到验收、绩效反馈的全业务流程管控,为井下矿生产搭建了一条一体化联动生产管理路径,为矿山生产的精准化决策、精细化管理、透明化生产提供有力的支撑,推动井下矿生产管控能力的持续改进,提高生产效益。

“井下矿生产3D管控系统”以井下矿生产的三维、全景、可视化管控为目标,实时展现井下生产状态,解决井下矿生产的“黑盒子”问题,实现井下矿的生产信息在同一时空内虚拟环境下的仿真展示、直观可视化管控,辅助生产的决策和指挥。

“选矿及球团生产管控系统”主要是通过OPCAPI对选厂相关基础控制系统、业务管理系统数据进行采集、存储、WEB发布,实现对选矿生产数据的远程、实时,监控,并通过业务功能,实现业务与数据的联动管控功能。

“露天矿生产管控系统”是基于GPS定位和行为分析的露天矿生产调度系统,可应用于智能调度及虚拟采矿,同时为矿山建设提供生产报表、安全在线监测、企业微信等系统。

“智慧矿山系统”通过新建一套高水平的智慧管控系统,实现了全业务流程再造,从而大大提升了矿山的本质化安全,为企业带来了效率、效益和安全的数量级提升。

智慧矿山整体规划框图

在提升经济效益方面,智慧矿山系统建成后,可实现电机车有轨运输无人化以及多个车间无人值守,减少现场作业人员约30%,提高全员劳动生产率约9%;实现智能通风、环水系统平衡优化,可以有效降低能耗约3%;通过全业务流程的精细化管理,矿石回采率可提高至87%,废石混入率可降低至13%,直接提升矿石采出品位约0.5%,年新增精矿产量达10%。综合计算后,矿山企业可实现年增净利润在12%以上。

在提升安全效益方面,智慧矿山系统可大大提升矿山的本质化安全,主要体现在自动化减人、危险品全过程在线监管、井下环境在线监测、井下机械设备实时管控及井下生产各个工序、流程的有效合理衔接等。智慧管控结合大数据分析可提高事故发生时的快速疏散效率及应对能力,提升风险源的分级能力,提升隐患排查能力。

在提升管理效益方面,依托三维智慧管控系统核心优势,可为矿山在管理方面带来质变提升,包括优化地质、测量及采矿工序的工作流程,降低其工作强度,提高工作效率;提升矿山管理人员对井下生产全貌的实时把控能力;提升井巷施工验收的精细度,做到精准验收;工作管理便捷化、流程化、规范化;减少生产过程中的数据录入时间;增强生产过程数据记录的完整性、真实性和时效性;减少各类生产数据的统计工作量;降低因书面作业失误造成的损失;生产过程中的所有设计、计划和数据都可以实时共享和展示;各工序审批流程全部通过计算机在线实现,并且支持手机APP审批,简单快捷。

采矿业一直以来被认为是安全风险高、工作环境差的行业。国内矿山企业,特别是一些远离城市、地处偏僻的矿山企业,常常面临“招人难、留人更难”的局面。智慧矿山建成后,可大大改善员工的工作环境,提升员工幸福指数,提高员工对企业的归属感,更有利于企业培养人才、留住人才,对建设“和谐企业、绿色企业”有着很好地推动作用。

(作者系中冶北方工程技术有限公司副总经理)

《中国冶金报》(2020080604版四版)

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