淺談露天礦數(shù)字化礦山建設(shè)的意義及發(fā)展規(guī)劃

摘 要：數(shù)字化礦山是礦山技術(shù)發(fā)展的根本方向，適應(yīng)了世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展的潮流和方向。目前世界各國(guó)都在積極推動(dòng)礦山技術(shù)的智慧化，一方面，為眾多的設(shè)備制造廠商指明了技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的的方向和時(shí)機(jī)。另一方面，也為礦山技術(shù)發(fā)展指明了方向。本文著重闡述了煤礦企業(yè)露天礦數(shù)字化礦山建設(shè)的意義和發(fā)展規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化礦山；露天礦；信息系統(tǒng)；規(guī)劃原則；規(guī)劃內(nèi)容

近年來，中國(guó)礦業(yè)企業(yè)遇到了空前的生存與發(fā)展困境，例如安全事故多、效率低、虧損、失業(yè)等，此外，來自國(guó)際市場(chǎng)的高產(chǎn)、高效、高質(zhì)量、低成本的競(jìng)爭(zhēng)，給我國(guó)礦山造成了巨大壓力。

數(shù)字化礦山建設(shè)的目標(biāo)就是通過技術(shù)手段和管理體系的再造，建設(shè)本質(zhì)安全、智能高效、節(jié)能減排、綠色環(huán)保的智慧型礦山，為礦山企業(yè)提供可持續(xù)發(fā)展的恒久支持。通過泛在感知和互聯(lián)互通的一系列信息化技術(shù)的運(yùn)用，建立礦山新型應(yīng)用系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和管理體系，打造安全、高效、和諧的數(shù)字化礦山，促進(jìn)礦山可持續(xù)發(fā)展。

因此，數(shù)字化礦山建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期性的系統(tǒng)工程，必須明確目標(biāo)，制定建設(shè)原則和建設(shè)步驟，在統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施的總體要求下，要針對(duì)礦山的自身實(shí)際，采取針對(duì)性措施，選擇重點(diǎn)突破，重視實(shí)效，并著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)。

目前許多煤礦企業(yè)露天礦信息化建設(shè)屬于起步階段，其露天礦信息化建設(shè)剛剛開始。在這樣的背景下，更應(yīng)該在建設(shè)初期按照數(shù)字化礦山建設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，進(jìn)一步完善基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在全面梳理業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)企業(yè)的信息化建設(shè)，最終為數(shù)字化礦山的建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。

數(shù)字化礦山的建設(shè)對(duì)于許多煤礦企業(yè)在傳統(tǒng)礦山轉(zhuǎn)型升級(jí)，壯大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)方面具有積極作用，可有效促進(jìn)企業(yè)與環(huán)境、社會(huì)共贏發(fā)展。

數(shù)字化礦山建設(shè)的首要任務(wù)是確立數(shù)字化礦山框架，明確現(xiàn)階段的關(guān)鍵技術(shù)難題并組織攻關(guān)，并建設(shè)成為全國(guó)性的數(shù)字化礦山示范樣板，推廣數(shù)字化礦山技術(shù)，而智慧礦山最終成為數(shù)字化礦山建設(shè)的理想目標(biāo)。

通過多年的建設(shè)實(shí)踐，礦山在智慧生產(chǎn)系統(tǒng)、智慧職業(yè)安全健康環(huán)境系統(tǒng)、智慧保障系統(tǒng)，形成了一定基礎(chǔ)。當(dāng)前的主要方向和任務(wù)是：

一、智慧主生產(chǎn)系統(tǒng)方面，重點(diǎn)是方向：一是，提升現(xiàn)有采礦工作面（煤礦厚、薄、中厚煤層、充填開采等）智慧化水平，制定標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)技術(shù)、生產(chǎn)、使用管理的標(biāo)準(zhǔn)化，快速在全國(guó)推廣。二是，智慧機(jī)械化掘進(jìn)工作面，加快智慧化綜掘技術(shù)研究，提高自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)無人值守。三是，提升智慧采掘工作面，面對(duì)大量的采掘面，不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的現(xiàn)實(shí)，要必要開展采掘面智慧化研究，實(shí)現(xiàn)安全。四是，以露天礦車輛GPS智能調(diào)度及管理系統(tǒng)（卡調(diào)系統(tǒng)）為主的智慧露天采礦技術(shù)。

二、智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)方面，提升排水、供電、通風(fēng)、運(yùn)輸、提升、壓風(fēng)等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的無人值守的可靠性，制訂相應(yīng)的技術(shù)、生產(chǎn)、使用管理的標(biāo)準(zhǔn)，使技術(shù)快速在集團(tuán)推廣。

三、智慧職業(yè)安全健康環(huán)保系統(tǒng)，推動(dòng)以安全和潔凈生產(chǎn)，關(guān)愛健康為目標(biāo)的有關(guān)系統(tǒng)建設(shè)。在云計(jì)算技術(shù)、激光傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，二氧化碳防滅火技術(shù)、邊坡穩(wěn)定性監(jiān)控系統(tǒng)，智慧防塵監(jiān)控系統(tǒng)、智慧礦震（沖擊地壓）監(jiān)控系統(tǒng)、智慧人員精確定位系統(tǒng)、智慧通風(fēng)系統(tǒng)方面實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)分析和自動(dòng)調(diào)節(jié)、智慧水害監(jiān)控系統(tǒng)、智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)人員設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別等。

四、構(gòu)建數(shù)字化礦山平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化可靠化可視化，遠(yuǎn)程化操控、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、扁平化管理、智能化決策。

五、建立數(shù)字化礦山技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和規(guī)范，將先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)為集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)（可參考行標(biāo)），進(jìn)而引領(lǐng)全行業(yè)的技術(shù)水平，這在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為慣例。

在數(shù)字化礦山建設(shè)方面，我們也要借鑒這一成熟的經(jīng)驗(yàn)。數(shù)字化礦山的標(biāo)準(zhǔn)體系，包含兩類。一類是對(duì)整個(gè)礦山的數(shù)字化礦山系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，一類是子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，每一類都要包含技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)整個(gè)數(shù)字化礦山系統(tǒng)方面，應(yīng)該分不同的礦種、不同的采礦條件建立不同的標(biāo)準(zhǔn)。例如，對(duì)于煤礦來講，要建立智慧薄煤層開采礦井系統(tǒng)、智慧厚煤層放頂煤開采系統(tǒng)，智慧中厚煤層開采系統(tǒng)、智慧普掘普采開采系統(tǒng)等系統(tǒng)，其中的智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)許多東西可以統(tǒng)一，智慧安全環(huán)保系統(tǒng)、智慧保障系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)開采條件和自然條件等條件選擇。

數(shù)字化礦山建設(shè)任務(wù)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題：1）、礦山的智慧化是一個(gè)不斷進(jìn)步的過程，這就像人類的智慧的發(fā)展是一個(gè)不斷提高的過程一樣。數(shù)字化礦山的建設(shè)過程是一個(gè)科技創(chuàng)新的過程，科技創(chuàng)新既是生產(chǎn)力、生命力、也是驅(qū)動(dòng)力。因此，數(shù)字化礦山建設(shè)不能一刀切，要根據(jù)礦井的條件不同、技術(shù)水平不同，發(fā)展智慧化技術(shù)，只要能夠通過智慧化實(shí)現(xiàn)提高效率、促進(jìn)安全、促進(jìn)管理就要發(fā)揚(yáng)。2）、數(shù)字化礦山體系建設(shè)任務(wù)可以按照三個(gè)階段進(jìn)行，近期（1-3年內(nèi)）可以實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)作為第一階段目標(biāo)，中期（3年左右）可以應(yīng)用的技術(shù)作為第二階段目標(biāo)，長(zhǎng)期（3-10年左右）可以應(yīng)用的技術(shù)作為長(zhǎng)期目標(biāo)。制定規(guī)劃和方案是，按照實(shí)現(xiàn)的容易程度進(jìn)行劃分，便于技術(shù)的快速推廣應(yīng)用。3）、數(shù)字化礦山系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，主要立足于自主產(chǎn)權(quán)技術(shù)，也不能拒絕外來先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

為提高露天礦的生產(chǎn)、安全水平，提高效率，增強(qiáng)安全，提高礦山管理水平，借助現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)和信息化手段，促進(jìn)礦山可持續(xù)發(fā)展需要做出規(guī)劃。規(guī)劃性質(zhì)主要是圍繞露天礦的一系列應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃的。

規(guī)劃原則

·國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際先進(jìn)

·統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施

·高端先進(jìn)、穩(wěn)定可靠

·合理投資、追求回報(bào)

·集團(tuán)一體、標(biāo)準(zhǔn)一致

規(guī)劃內(nèi)容

根據(jù)對(duì)露天礦信息化建設(shè)的總體要求，以及結(jié)合本地露天礦的實(shí)際需求，本文規(guī)劃內(nèi)容主要包括以下方面：

·露天礦車輛GPS智能調(diào)度及管理系統(tǒng)（卡調(diào)系統(tǒng)）

·鉆機(jī)自動(dòng)布孔及導(dǎo)航系統(tǒng)

·礦山車輛燃油監(jiān)控系統(tǒng)

·卡車視角盲區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

·采場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

·電鏟牙尖完好性視頻監(jiān)控系統(tǒng)

·設(shè)備維修調(diào)度及管理系統(tǒng)

·調(diào)度中心大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)

·邊坡穩(wěn)定性監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

·無線集群對(duì)講系統(tǒng)

·電鏟用電電量監(jiān)測(cè)

·礦山車輛輪胎胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

·司機(jī)防疲勞駕駛系統(tǒng)

·物資管理系統(tǒng)

·采礦MES（管控一體化系統(tǒng)）

露天礦是一個(gè)現(xiàn)代化露天開采的生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備密集，信息化項(xiàng)目可使生產(chǎn)管理和設(shè)備管理同步提高。

建立卡車調(diào)度系統(tǒng)可以較大幅度提高礦山設(shè)備利用效率及整體產(chǎn)量；便于實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與及時(shí)故障排查、維修；有利于開采質(zhì)量的搭配與調(diào)度控制；形成礦山生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)信息管理及決策支持系統(tǒng)；提升大型運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的使用效率、降低燃料和備件消耗，從而提高汝箕溝露天礦的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平。

建立邊坡穩(wěn)定性預(yù)警系統(tǒng)，可避免滑坡而導(dǎo)致的設(shè)備和人員事故。

建立礦山車輛輪胎胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以提高安全保護(hù)，卡車由于輪胎而引起的安全事故時(shí)有發(fā)生，許多措施均是“事后被動(dòng)” 型安保，即在事故發(fā)生后才起到保護(hù)人身安全的作用。而輪胎胎壓管理屬于“事前主動(dòng)” 型安全保護(hù)，即在輪胎出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆時(shí)及時(shí)文字和語音報(bào)警，駕駛員和管理人員可采取措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

建立司機(jī)防疲勞駕駛系統(tǒng)則為排除疲勞駕駛這項(xiàng)礦山安全重要隱患和改善礦山運(yùn)輸安全狀況有著重大的意義。

總之，數(shù)字化礦山是礦山技術(shù)的發(fā)展方向，數(shù)字化礦山技術(shù)的發(fā)展，一方面為我國(guó)礦山設(shè)備制造業(yè)提供了大好的時(shí)機(jī)，從而快速實(shí)現(xiàn)技術(shù)的跨越，成為引領(lǐng)世界采礦技術(shù)的排頭兵；另一方面，數(shù)字化礦山的建設(shè)要為扎穩(wěn)打，尊重科學(xué)，尊重客觀規(guī)律，絕不能空喊口號(hào)而誤了發(fā)展的機(jī)遇。數(shù)字化礦山將使礦山生產(chǎn)效率提高20-100%以上，安全效率提高30-90%以上，為礦山的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了重要的機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

智慧礦山的構(gòu)架及其建設(shè)的思考 毛允德

作者簡(jiǎn)介

馬成章（1973—），男，寧夏石嘴山市，現(xiàn)職稱： 助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)，研究方向：礦井綜合自動(dòng)化。