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什么样的矿山才是智能矿山
字号:[    ] 发布时间:2018-10-26 来源:中国矿业报

  “我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。”这是习近平总书记在党的十九大报告中作出的重大判断。

  伴随新旧动能转换和供给侧结构改革的不断推进,社会发展已进入智能化发展新时代。在2018中国国际矿业大会上,有专家表示,为了实现我国从矿业大国到矿业强国的转变,塑造新时代中国矿业产业形象,矿山建设也必须走创新之路。当前,智能技术已经在各个领域发挥越来越大的作用,矿山运行智能化已经成为一种必然趋势,成为全球矿业领域的技术热点和发展方向。

  据了解,西方发达国家从上世纪60年代就开始研究自动化、数字化、智能化开采技术,为取得在采矿工业中的竞争优势,曾先后制定了“智能化矿山”和“无人化矿山”的发展规划。近年来,随着我国不断重视和扶持,国内部分大中型矿山企业数字化设计工具普及率、关键工艺流程数控化率已经得到一定程度的提高,智能化水平也在不断提升。

  那么,究竟什么样的矿山才是智能矿山,未来的智能矿山应该被建设成什么样子,目前又已经有哪些先进的技术?带着这些疑问,记者在2018中国国际矿业大会多个相关论坛上寻找到了答案,让我们一起来听听专家们怎么说。

  什么是智能矿山?

  北京矿冶科技集团公司智能矿山中心主任张元生:

  对于智能矿山,很多人有不同的理解,根据当前的发展阶段,我们可以归纳一个大概的框架结构。首先是两大基础平台,即大数据存储与分析平台和矿山物联网平台,这是矿山实现智能化生产管理的基础。其次,从运营模式来说,智能矿山应该具备几个特点:生产管理全面实现网络化、远程化、遥控化乃至无人化,采矿作业环节要实现智能化,选冶过程要实现自动化乃至智能化,运输调度要实现无缝化。从管理的角度来说,未来智能矿山从生产的各个环节,从地质勘探到采选,再到数据的管理环节,都应该基于前面说到的两大基础平台。

  总体来说,智能矿山建设的核心主体内容包括:智能化三维采矿设计、井下全覆盖的光纤网络系统、井下物联网平台、地下精确定位和导航系统、井下快速测量手段的使用、井下爆破新技术的使用、设备实现自主作业和智能化作业、一体化调度系统、安全监测系统、大数据采集系统等。

  中国恩菲矿山事业部信息化智能化中心主任葛启发:

  目前,智能矿山的概念没有一个统一的定义。在我们看来,智能矿山的建设,必须包含四个方面:生产工艺自动化、物流管理智能化、固定设施无人化、生产管理全面信息化,最终实现矿山的安全、绿色、高效开采,做到理念创新、体制创新、管理创新、技术创新。

  东方测控技术股份有限公司副总工程师吕涛:

  智慧矿山的主要内容不再是狭义的三维地质建模,而是包括设备、子对话控制、生产执行、经营管理、智能决策、无人操作等整体化的解决方案。从1999年数字矿山概念的提出到2010年智慧矿山概念的形成,再到今天,经过18年的发展,目前行业内形成了稳定的5级技术架构,在基础建设过程当中很多技术和产品已经成熟,智慧矿山的理念也已经深入到各个企业。另外,智慧矿山的技术已经形成了一些标准。例如,今年5月1日发布的《智慧矿山信息系统通用技术规范》。智慧矿山的发展,成为矿山企业减员增效的工具,是企业降本提质的技术保障,很多矿山企业把自己的利润增长点和核心竞争力放在这方面,也成为我们发展智慧矿山的主攻方向。

  为啥要建智能矿山?

  北京矿冶科技集团公司智能矿山中心主任张元生:

  目前,全球进入了一个智能化发展的新时代,在我国,经济由高速发展转变为高质量发展。而在这样的大背景下,矿业面临着很多挑战——矿产品价格相对处于低位、资源开采越来越深、作业环境恶劣等。此外,从业人员老龄化严重、人才短缺,人力成本攀升,安全环保要求越来越严格等都为矿业发展带来了极大的挑战。

  全球矿业目前也正经历着一场新的革命,大数据、人工智能、物联网这些技术和矿山的结合越来越密切。矿山生产模式不断更新,采矿工业向规划化、集约化、协同化方向发展,采矿工程迈入遥控化、智能化乃至无人化阶段,选冶过程全面实现自动化,逐步拓展到智能化阶段。从勘探数据到储量数据,从产量数据到运营数据,矿山大数据也正逐步展露出强大的生产力。全球矿业已经全面进入以资源全球化配置为基础,以企业国际化经营为保障,以跨国合作为手段,以绿色、生态、智能、和谐为目标的全新历史阶段。因此,发展智能化乃至无人化采矿技术,革新矿山开采模式、减少井下工作人员,是全球矿业的必由之路。

  卡特彼勒露天采矿及发展事业部国际区总裁杨彼得:

  无人化运输系统对于矿山来说是非常重要的,这意味着安全生产效率的提高,真正可以做到零受伤和零时间损失。另外,机械使用率的大数据分析也非常重要,能够使矿山提升机械化使用效率,避免因不当保养和停机造成不必要的损失。

  中国恩菲矿山事业部信息化智能化中心主任葛启发:

  目前,行业仍然面临着一些问题和挑战:从全球矿业的视角来看,主要是大宗金属市场波动、投资项目风险增大、劳动能力短缺,生产效率有待提升,创新能力有待提升。从我国来看,主要是矿业安全标准、环境标准越来越高,劳动力短缺,开采条件越来越差、开采规模越来越大、矿石品位越来越低等。

  从上世纪60年代开始,国外已经开展了智能化数字化矿山的研究工作。我国的相关工作起步于上世纪90年代。目前,包括瑞典、芬兰、澳大利亚、加拿大、南非等国家已经分别提出了矿山智能化建设的规划和智能矿山的研发计划,我国在“智能制造2025”中也有相关计划。

  山特维克公司自动化全球业务发展经理贾科科·鲁科贾尔维:

  矿业领域目前正在经历着大转型,这都与矿业的生产环境有关,特别是与井下的采矿环境有关,给生产带来了各种各样新的挑战。在传统的矿业领域,生产的各个环节相对比较保守,留下了很大的提升和改良的空间。而且,随着矿产资源开采的深度越来越深,新的挑战将会不断出现,而面对这些挑战的技术解决方案就是机器人化、电子化、数字化和远程操作等,不仅可以带来生产能力的提高,同时还可以帮助降低资本投入和生产成本,提升安全保障。

  北京踏歌智行科技有限公司创始人余贵珍:

  通过调研发现,露天矿山运输矿石、土方的车辆非常多,大矿山多的有两三千辆,一般小矿山至少也有二三十辆。而且,通常一辆车需要配备2名~5名司机,非常紧缺,对于企业来说也是非常高昂的人员成本。从司机的角度来说,矿山运输的工作环境非常恶劣,粉尘、长时间颠簸等都会对他们的身体健康造成很大的损害。因此,将运输车辆进行无人驾驶改造,一方面可以为企业节约大量的人力成本,另一方面也可以缓解目前的司机人员不足和职业健康问题。

  国内外有样板工程吗?

  北京矿冶科技集团公司智能矿山中心主任张元生:

  国际上已经有很多建设得很好的智能矿山,比如大家熟悉的巴厘克、力拓等,都在大幅度拓展智能矿山建设。力拓在西澳建立了远程综合网点中心,目前取得了很大的进展;澳大利亚Northparkes矿山,目前已经实现了一个人控制三台铲掘机进行作业,这对整个智能矿山的建设发展起到了很大的推动作用;瑞典的BOLIDEN-Garpenberg矿山智能化程度和标准化程度也都非常高,仅选矿自动化系统就投资了几千万美元,而且井下也全面实现了无线网覆盖,整个井下有150多个无线基站采集数据。

  在国内的矿山中,新疆的阿舍勒铜矿、山东的三山岛金矿、云南的普朗铜矿等,代表了国内目前智能矿山建设的较高水准。

  山东黄金集团三山岛金矿矿长杜云龙:

  三山岛金矿位于美丽的莱州湾畔,是目前我国惟一海底开采的黄金矿山,是目前国内机械化程度和整体装备水平最高的现代化金矿,在数字化、智能化建设方面已初具规模,居于国内领先地位。三山岛金矿从2007年开始起动数字化矿山建设项目,在地质资源的数字化、生产过程自动化、安全管理集成化、决策支持智能化等方面取得了一定的成绩。

  目前,三山岛金矿面临海底采矿、深井开采等难题的挑战,为此我们各级布局智能矿山的建设,以国家科技项目为依托,与北京科技大学、北京矿冶研究总院等安全全面树立了智能矿山建设的技术体系,编制实施了智能矿山建设规划。三山岛金矿智能矿山建设总体规划,以物联网平台为支撑,包含三个层次:分别为生产系统智能化、生产管理智能化和运营决策智能化。该规划为智能矿山实施奠定了坚实的理论基础。

  加拿大庞巴迪运输工程服务(北京)有限公司架构师郭庆鹤:

  智利的埃尔特尼恩特矿山,可以实现每天24小时一年365天不间断运输,每列车的载重2400吨,所运输铜矿的价值超过7万美元。无人运输和驾驶系统为该矿山带来了138%的产量增长,节省了可观的人员维护和培训资金。

  中国黄金集团内蒙古矿业有限公司总经理康春德:

  近年来,随着我国科学技术的高速发展,尤其是矿业软件方面的迅速发展与企业数字化管理理念的提升,使得国内的矿山具备了建设数字化矿山的条件。现在,我国国内已经有一些矿山实现了矿山的穿孔、爆破、模型更新、配矿等功能单一或几个联合业务模块的数字化管控。但是,还没有形成一整套系统的从地质基础到采矿管控,从企业宏观生产计划到现场具体施工环节的数字化采矿集中管控系统。同时,对生产数据的分析及决策还有待投入更多的关注和开发。

  中金内蒙古公司以智慧矿山建设为载体,以采选数字化、管理化为目标,利用信息化、智能化与互联网技术,实现了采选工艺数字化管控,形成立体化办公、信息共享、市场分析、成本管控的深度融合。在采矿数字化方面,采矿管控系统包括年度采剥施工计划,月度采剥施工计划、矿岩穿爆系统、生产管控平台、三维配备矿平台、采矿mes系统和文件数据库;选矿信息化系统有三个条件:一是运用大型先进设备,为实现自动化控制奠定基础;二是配备先进的仪表,为实现智能化控制提供保障;三是建立数据库,为实现智能化分析提供依据。管理数字化是根据生产经营数据建立了涵盖生产经营权过程的、业务财务一体化的、信息流贯通的企业信息化管理系统,把管理理念固化在工作流程中,实现可靠的安全环保管理、高效生产过程管理、精准的财务管理和全过程的成本管理。

  马钢集团矿业总经理张华:

  马钢的智能矿山主要做法包括以下几个方面:一是制定了《数字化矿山三年规划》,构建了设备作业层、过程控制层、生产执行层、企业管理层、决策支撑层的“五级架构”;二是利用互联网、物联网推进矿山工业云计算平台,利用这个平台进行信息化基础平台建设,推动矿业板块的信息化和工业化深度融合;三是打造生产线数字化目标,目前,公司的18条生产线基本上70%以上已经达到数字化,尤其在选矿自动化这一块与辽宁丹东测控合作,5个选厂已经全部实现自动化;四是实现井下无人采矿和井下无人驾驶,这套系统今年6月在现场很多人进行了观摩,真正意义上实现了从溜井到自动运输整条线的自动化;五是整个系统和板块实现ERP,真正实现生产、销售、采购、财务、绩效管理系统集成,从业务、财务、管理互相集成融合。

  未来的技术发展方向怎样?

  北京矿冶科技集团公司智能矿山中心主任张元生:

  以前谈无人矿山还为时过早,但智能技术发展到目前的水平,已经到了推进无人矿山或无人采矿建设的新阶段。目前,国家的“十三五”重点研发计划已经继续立项,对无人采矿技术的研究攻关进行支持。可以说,目前从技术、装备和矿山的基础条件方面,很多矿山都逐渐具备了建设无人矿山的可能性。

  北京踏歌智行科技有限公司创始人余贵珍:

  对矿山运输车辆的无人驾驶改造将会是一个很大的市场。特别是在露天矿区,运输车辆的行驶路线基本是点对点,特别适合无人驾驶。我们现在正在研发测试的矿区无人驾驶机器人,将会成为远程控制车辆的执行者,因此仅需要在传统的车辆上进行改造安装无人驾驶机器人,这样的智能化运输比直接购买新的无人驾驶车辆成本会低廉很多。

  中国矿业联合会地质与矿山装备分会理事长周寅伦:

  对于智能矿山的智慧程度,每个人都有各自不同的理解和见解。我们每一个矿业人都应该成为用信息化改造传统矿业的推动者和践行者。对于矿企尤其是规模较大的矿企来说,更应该积极探索和实践集约化、连续化、遥控化等新的采矿模式,推进矿业信息化也一定是矿企转型升级的工作重点。对于矿业装备的生产与服务商来说,应该重点把自己的关注点放在发展智能矿山采矿设备制造和软件业务上。随着矿山智能化建设的推进,除了将面临资金短缺问题,更严峻的是行业将面临人才的不足。因此,高校和企业都应该培养面向未来的创新人才,这也是一项非常重要的任务。


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