智慧矿山系统的发展与应用

智慧矿山系统的发展与应用

何贵兵1,2

（1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆  400039；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037）

摘要：传统的矿产资源开采方式以露天开采、地下开采为主，针对近几年煤矿生产的传统工艺模式进行了研究发现，煤矿在开采后缺乏合理的收尾工作，对周围的环境与生态产生众多的污染与破坏，传统的生产作业方式也严重影响着煤矿企业矿业所在地区经济的可持续发展与生态文明建设。基于此现状提出了智慧矿山系统的发展与应用进行了探讨，对贯彻落实《关于开展“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动的通知（安监总科技【2015】63号）》文件的推进作用具有积极指导意义，以供参考。

关键词：智慧矿山；应急装备；发展与应用；分析

引言

20世纪80年代开始，中国逐步提出知识工程的概念。人工智能主要是将对技术的推理、数据的积累、自然语言的解读以及机器视觉效果作为主要切入点，进行不确定性推理、定性推理、非单调推理等方法的研究与探索。20世纪90年代人工智能与专家系统在一定程度上得到发展，机器视觉、机器翻译、问题求解、专家系统等各个方面的研究成果逐步产生实际应用，与此同时，人工神经网络和机器学习研究工作的深入开展形成了高潮。信息过滤、信息分类、数据挖掘等都属于机器学习的知识获取范畴。另外，不同学派间的争论也变得异常激烈，这些都进一步促进了人工智能的发展。

1智能矿山建设背景

利用露天矿车辆智能调度管理系统的可视化，实时监控和优化调度矿山生产作业车辆、工程车辆等设备，形成一种快速智能可视化的新型现代矿山调度指挥系统。通过在行业内多年的经验和技术积累，为实现水泥矿山现代化建设，结合现场情况，设计了数字化智能矿山系统解决方案，建设方案共包含几个部分内容：三维可视化管控平台、智能管控软件平台、视频及环境监测智能感知系统。通过绿色矿山建设，在矿容矿貌、环境保护、生态修复等方面得到显著改善与提升，有力促进了企业的长期健康、稳定发展，大大提升了企业带的经济效益、社会效益和生态效益。

2国内矿山领域智能化现状

中国大多数煤矿的智能化水平还基本处于萌芽阶段，生产数据往往不能得到及时的整理和处理，从而导致生产效率低下，同时容易造成人身伤害以及财产损失。目前，中国一些煤矿普遍存在智能化领域投入严重不足，生产设备落后，无法满足新时代煤矿自动化生产要求的现状。鉴于煤矿复杂多变的生产环境以及难以克服的现实困难，例如矿山单位的生产成本及经济效益、职工的职业健康、矿山企业从业者家庭的健康和睦等与民生息息相关的问题，以人工智能系统逐步取代传统劳动力的新思想逐渐展露其本质安全化的优势。实现人工智能乃至智慧矿山的完全打造必将是时代和科技发展与进步的结果，也将在未来的方方面面改变人们对“矿工”的传统认识，改变人们对煤矿开采工作压力大、危险性高的刻板认识。

3智慧矿山系统的发展与应用

3.1无人矿山装备

针对露天矿山的产运一体化控制，形成北奔重卡90吨宽体矿卡车辆体系、矿卡L4级无人驾驶系统和优化调度平台，通过产运协同提升效率，降低设备损耗。目前已具备无人挖机自动控制、远程车辆辅助监控、L4级别场区自动驾驶、作业区安全预警、装运排自动化作业调度，极大提升了矿山安全和开采效率。

3.2研发构建智能选矿平台

（1）实施现场无人操作。先后实施河粗、细破碎机远程控制，由现场岗位操作，改为主控室远程操作，释放现场操作岗位8人；水厂选矿新厂一键启停，实现磨选一键启动，释放现场岗位4人；干排砂圆筒筛远程控制，改由干排主控岗位操作，释放现场操作岗位4人；水厂尾矿无人值守优化升级，实现尾矿区域设备集控室远程控制，释放4名现场操控岗位；水厂新破碎智能监控，在线检测11台破碎机油箱液位、供油压力、进口油温等，实现异常预警，减少现场点检工作量，提高设备状况掌控时效性，释放现场岗位4人；水厂火车自动装车，集成火运装车精度控制系统，自动获取应装车量，自动检测车号，匹配应装车量，自动检测车辆位置，自动控制定量给料机按应装车量一键装车，释放人力资源5人；水厂干选矿自动装车，实现自动叫车、自动指挥对位、自动装料，取消装车岗位，释放人力资源8人；水厂破碎站自动监翻，实现3个破碎站与皮带系统一键启停，自动指挥车辆翻卸，取代现场指挥人员，释放现场岗位17人；水厂、实业公司通过搭建技防系统实现减少固定看护岗位，释放现场人员23人。（2）实施一个产线一个集控中心的集中控制。以“现场无人操作、一键经济启停”为目标，搭建建材产线一张图操控系统。在取消现场操作的同时，实现按中间仓料位分段自主经济启停，减少人为调控，集成破碎机、除尘器、制砂楼等成套控制系统，避免设置分散控制室，最大限度压减集控人员。（3）实施流程产线自主调控。总结岗位操作规则，摸索调控模型，纳入自动控制，推进流程自主调控。河水源智能经济供水，实现全智能自主运行，取消人工操作，释放现场岗位11人；设置峰谷平启停泵水位，实现深井泵按电网时段智能经济运行，降低电价；按末端压力恒压供水，避免浪费出口压力，降低吨水电耗。水厂采区智能排水、生活供水智能运行、井下排水智能运行项目，在取消人为操控、调整的基础上，实现了谷期多运行、峰期少运行的智能经济运行目标。

3.3矿山应急装备

研发了矿山指挥车、电子哨兵、消防车辆，以及边坡安全监控和透地磁通信等监检控装备及系统，构建了完整的矿山应急装备体系；充分利用网络化、智能化监测手段，结合采矿设计优化、矿山动力灾害预测防控；实现了装备移动部署、风险实时监控、应急一站式指挥，全面提升矿山监管监察以及救灾探查装备科技水平，完善防灾治灾救灾体系。北奔重汽的应急救援装备体系全面完善灾害抢险救援类车型，充分发挥第三代高机动军用平台，发挥奔驰全驱越野技术，打造具备高机动性、高通过性及越野涉水能力底盘，面对艰险路段，复杂地况能够快速到达核心救援区域；高通过性及良好的涉水行驶能力，也能从容应对洪涝灾害及其他复杂地况。搭载全方面、多功能、多维度的上装产品模块，具备运人、破拆、指挥、随车携带救援器材（如生命探测仪、电动剪扩钳、无人机）的多功能、一体化专业救援装备；具备信息化功能，保障通信及时，同时可做现场多功能综合指挥车。

3.4构建了移动监测平台系统，实现了矿山管理的移动化

以手机为终端，主要实现手持端数字化管理，作为电脑终版的补充，形成对矿山管理的全方位化。移动监测平台系统可用于管理人员在手机端查看现场生产情况，方便远程即时指挥及管理；管理人员可完全脱离时间及空间限制实现全天候随时随地查看生产状况等信息。

结束语

未来在“双碳”背景下，中国矿业急需进行系统性的战略调整，绿色环保智能矿山建设以绿色开采为理念，以高新技术为手段，实现国家产业政策的发展要求，推进矿山可持续性发展，践行“绿水青山就是金山银山”的生态文明理念。同时在露天矿绿色智能矿山化建设方面，虽然取得一些成果，但仍存在很多不足需要在下一步中继续努力：按照国家政策，全面推广应用智能化技术，达到智能化在矿业领域大范围应用；智能产品更新换代迅速，加快智能矿山技术的研发力度，不断进行技术的更新与创新。

参考文献

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作者简介：何贵兵（1987.5），男，重庆巫山人，工程师，本科学历，毕业于西南大学，现从事矿山安全技术、智能化、自动化相关工作。联系人：何贵兵，E-mail：747940692@qq.com，电话/手机：17623777357