智慧露天矿山规划发展路径研究

智慧露天矿山规划发展路径研究

徐建明

重钢西昌矿业有限公司 四川省凉山州西昌市 615000

摘要：随着我国智能化技术的快速发展，在露天矿山规划过程中，智能化就似乎起到了重要的作业。基于目前智慧露天矿山的目标及内涵,分析了智慧露天矿山发展现状,指出智慧露天矿山的建设规划。

关键词：智慧露天矿山；规划；发展路径

引言

矿产资源在人类历史长河的社会发展中起着不可或缺的作用，也是工业化进程中的重要物质基础，尤其在高质量发展的今天，城市化进程的不断加快，矿产资源消耗量不断增加，社会对各类资源的需求量与日俱增[1]，为了更高效、安全的开采资源，采矿企业要不断创新采矿技术。当前智慧化作为颠覆性的创新技术，已深入社会发展中的各个领域。露天矿山的智慧化还在起步阶段，所以，将智慧化运用在露天矿山中，进行更深入的探讨非常有必要。

1智慧露天矿山的目标及内涵

智慧露天矿山涵盖了矿山的各个环节，也是绿色矿山建设的更高层级，其最主要的目标就是针对开采过程中“人、机、环、管”构成的复杂系统，利用先进的传感、通讯、控制技术，使系统具备相对独立的“状态感知、实时分析、科学决策、精准执行”功能。从建设的阶段性来看，智慧露天矿山的发展是将“无人”的程度不断提升的过程，由单项技术、单个系统的智慧化，达到“点上的无人”，再将上述系统进行集成，达到“面上的无人”，最终实现“矿山系统的无人”，即矿山生产、安全、运输等一级系统的全面无人作业，整个矿山都在智慧机器人和智慧设备下操作完成。所谓智慧露天矿山，就是基于物联网、云计算、大数据等技术，集成各类传感器、自动控制器、组件式软件等，形成一套智慧体系，能够对矿山生产、技术支持及后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理，依据深度学习的知识库，形成最优决策模型并对各环节实施自动调控，最终实现安全矿山、无人矿山、高效矿山、绿色矿山的建设。

2智慧露天矿山发展现状

国内的露天矿山智慧系统建设虽然起步较晚,但受到工业4.0模式的影响,在具体的建设进程上发展较为快速,受到一定的技术限制,整个系统并不是一个集合体,互相之间构成了相应的子系统,并没有实现集成化建设。

目前国内的露天矿山开采系统本质上还是独立建设,信息之间并没有实现互联互通。比如现场远程监测系统、工程车辆调度系统、办公自动化系统等,都属于不同的部门管辖,且没有建立统一的平台将所有系统进行统一管理,导致数据采集完成后需要经过繁琐的程序才能实现系统化分析。目前的各系统版本独立,使用的软件更多也是以单机形式为主,导致目前的露天矿山系统建设本身存在很多漏洞。其中最主要的就是信息沟通不及时,各个系统间的网络不互通。另外,由于工作系统的相互独立,相应的系统工程维护也成为目前智慧露天矿山系统建设的主要问题之一,维护成本高,受版本老化影响,维护时间也逐渐变长,一些深层次的问题往往需要花费大量时间进行修正,从而导致整个系统的工作效率降低。

3智慧露天矿山的建设规划

3.1基础支撑平台建设

在露天矿生产管理内容异常复杂的情况下，要想建设智慧露天矿山，为多种先进技术的集成应用提供支持，首先就必须要将完善的基础支撑平台建设起来，依托各类基础设施为智慧露天矿山的各项功能作用发挥提供支撑。从目前来看，智慧露天矿山的基础支撑平台建设，主要可分为网络环境建设、软件基础设施建设与硬件基础设施3部分。其中网络基础设施通常包括数据通信系统建设与网络安全管理2部分，能够为整个系统内部所有数据信息的高效传输、实时共享提供支持，同时防范系统遭到网络攻击、感染网络病毒等信息安全事故，为系统正常运行与内部数据信息的安全性提供保障[1]；硬件基础设施建设包括数据中心建设、管控指挥中心建设、通信感知设施建设、办公环境建设、高性能计算机配置等，能够为采矿生产过程中的各类数据信息采集、存储、传输、分析以及整个智慧露天矿山系统的统一管控提供硬件支持；软件基础设施建设包括专家知识库建设、大数据分析平台建设、智能终端系统建设等，主要是为大数据分析、采矿生产管理智能决策与优化及各业务单元应用的有效实现提供支持。

3.2生产管理系统建设

在智慧露天矿山建设中，由于采矿生产并非是单纯的煤炭或矿石开采，而是要综合考虑生产成本、总体产能、开采效率等多方面因素，因此为保证生产管理决策的科学性，同样还需以矿山模拟系统为基础，建立面向爆破、采装、运输、排弃等生产环节的生产管理系统，用于对局部生产作业细节进行推演分析，并以控制生产成本、提高开采效率等目标为导向，完成各生产环节的智能化设计决策。例如在穿孔爆破环节中，就需要根据岩层条件、矿石分布情况等数据信息，对最佳钻孔位置、钻孔深度、钻孔孔径、炸药用量等参数进行测算，得出最佳的穿孔爆破设计参数组合，以达到降低爆破对环境影响、减少单耗等目的。

3.3设备管理系统建设

智慧露天矿山具有无人化（少人化）的特点，如生产计划、采矿方案、车铲调度、安全管理等方面的很多工作都是由系统控制完成，而要想实现设备的设备管理系统建设智慧露天矿山具有无人化（少人化）的特点，如生产计划、采矿方案、车铲调度、安全管理等方面的很多工作都是由系统控制完成，而要想实现设备的自动化、智能化控制，则需要建立完善的设备管理系统，用于对钻机、混装炸药车、电铲、自卸卡车、排土机、破碎站、带式输送机等设备进行集中管控与远程智能控制。一般来说，智慧露天矿山的设备管理系统都是依靠物联网、传感器设备与中央控制系统来实现。实际采矿生产通常会由中央控制系统按预定程序发出控制指令，控制各机械设备完成规范生产动作，同时借助传感器来获取设备运行、设备周边环境条件等方面的数据信息；待中央控制系统对多个设备采集的数据信息进行综合分析后，再依托知识库中储存的信息来迅速做出针对性控制决策，使机械设备的自动化控制能够灵活应对各种生产状况，并实现多个机械设备间的有效协同配合。在采掘设备的作业控制中，系统就会借助矿用传感器来获取电铲当前位置、岩石块度、卡车位置、车斗内物料堆积形状等方面的数据信息，根据这些信息来完成采掘设备下一步操作，发送电铲移动幅度与方向、铲斗挖掘方式、铲斗移动悬停位置、铲斗悬停时间等控制指令，使采掘设备能够根据实际生产情况自动完成物料挖掘、装车等生产作业，并实现与装载卡车的有效协调配合。在排土设备的作业控制中，系统则会借助传感器及卫星导航定位系统来采集铲刀状态、机械臂状态、周边区域地面情况、推土机实时位置等数据信息，根据这些数据来发出设备移动距离、移动速度、移动方向、铲刀动作方式、机械臂动作方式等相应控制指令，使排土设备能够根据现场情况完成绕开障碍物行驶、正常排土等生产作业活动。

结束语

智慧露天矿山的建设虽然比较复杂，但矿山企业，只要能够从基础支撑平台建设、矿山模拟系统建设、设备管理系统建设、生产管理系统建设、综合管理系统建设等方面入手，对智慧露天矿山系统的建设进行合理规划，实现企业高质量发展。

参考文献

［1］付恩三，刘光伟，赵浩，等．智慧露天矿山总体框架及关键技术研究［J］．工矿自动化，2021，47（8）：27－32．

［2］龙永祥，王健．露天煤矿网络发展与智慧矿山建设的关系［J］．露天采矿技术，2020，35（1）：119－121．

［3］付恩三，刘光伟，王新会，等．基于＂互联网＋＂智慧露天煤矿建设发展新构想［J］．中国煤炭，2020，46（2）：35．

［4］王祥生．智慧露天矿安全系统平台建设［J］．煤矿安全，2019，50（8）：97－99．