安徽開發礦業信息化建設分析

刁文靜

摘 要：安徽開發礦業是五礦礦業目前信息化建設程度較高的礦山，已經建社了較多的自控系統和信息系統，而各個信息系統目前處于“信息孤島”狀態，為了全面了解安徽開發礦業的信息化建設及采選工藝流程，為了將各類信息進行整合、共享，完成對安全、生產、管理的實時監管以及為領導層提供決策支持，我們對安徽開發礦業進行了調研。

關鍵詞：礦山信息化 可持續化 生產工藝

中圖分類號：F270.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0080-04

1 調研主旨

（1）學習了解安徽開發礦業的生產工藝流程、自動化控制系統的設計原理。

（2）全面了解各個業務部門的職能、工作流程及業務部門間的邏輯關系。

（3）發現ERP系統存在的問題，以及系統外各業務部門工作的問題和需求。

（4）了解生產自動化數據、管理信息化數據、非結構化數據的來源和走向。

（5）確定哪些數據可以采集，以及將各類數據進行整合的策略和工具。

2 調研流程

按照鐵礦石生產過程這條主線，從采礦工藝流程開始，由底向上的方向開始學習和調研，圖1為安徽開發礦業礦山信息化架構圖。

3 調研內容

3.1 采、選工藝流程

（1）開拓。從地表掘進一系列井巷工程通達礦體，以形成提升、運輸、通風、供水、排水、供配電、供氣、充填等工程。

（2）采準。在開拓工程完成的基礎上，在-325～-375 m水平掘進沿脈巷、鑿巖巷、切巷、切井。在-400 m水平掘進沿脈巷、出礦巷、出礦進路、受礦巷。

（3）中深孔。采準工程完成后進行中深孔施工，介于淺孔爆破與深孔爆破之間的以專用鉆鑿設備鉆孔作為炸藥包埋藏空間的一種爆破作業，其直孔徑一般為50～350 mm，孔深為5～20 m。

（4）爆破。中孔施工結束后從上向下進行爆破，即從-325 m水平開始爆破，然后-350 m，-375 m，-400 m，每個水平留出4～5排的一個臺階。

（5）出礦。-375 m水平以采用松動出礦，出1/3礦。采場拉透后從-400 m水平集中出礦。

（6）運輸。-425 m水平通過信集閉系統調度機車，到指定地點接礦，然后機車將礦石卸載到指定的溜井中。

（7）提升。安徽開發礦業采用立井提升系統，以箕斗作為提升容器，一個箕斗在井底礦倉自動裝載后，被提升到地面卸載；另一箕斗由地面下降到井下礦倉處裝礦。提升機用纏繞卷筒式或多繩摩擦輪式，這種提升系統主要用作大、中型礦井的主井提升。

（8）選礦。選礦的目的是提高礦石品位。包括以下3個工藝過程：破碎、磨礦、選別。其中，破碎又分為粗破、中破和細破；選別依方式不同可分為磁選、重選、浮選；選礦方法：重選、磁選、浮選；選礦后的產品：精礦、中礦和尾礦。選礦流程如下。

①分選前的準備作業。包括對原礦的破碎、洗礦、預選拋廢巖石、篩分、磨礦、分級等工序作業。該過程的目的是使有用礦物與脈石礦物單體分離，使各種有用礦物相互間單體解離，此外，這一過程還為下一步的選礦分離創造適宜的條件。

②選別作業。借助于重選、磁選、浮選的選礦方法將有用礦物同脈石分離，并使有用礦物相互分離獲得最終選礦產品（精礦、尾礦）。

③選后產品的處理作業。包括各種精礦、尾礦產品的脫水，細粒物料的沉淀濃縮、過濾、干燥和洗水澄清循環復用等。

（9）排尾。將尾礦排放到尾礦庫的過程。

（10）排水。李樓和吳集共用一個水倉，設在李樓-525 m水平，-525 m水平以上的水通過巷道和泄水井自流到-525 m水倉，再由水泵直接排到地表。

（11）充填。將選礦排放的尾礦砂經尾礦庫短暫沉淀后，利用砂漿泵管道進入充填砂倉中，為防止沉淀壓倉，采用空壓機供風使其滾動保持漿狀，然后通過砂倉下部管道上調節閥控制其流量，再配以另一個攪固粉倉中一定比例的攪固粉，加合適的水分，利用雙軸攪拌機進行混勻攪拌，最后在高速攪拌機的作用下進入填充管道，直接下到井下作業面進行充填。

3.2 六大安全系統

（1）監測監控。監測監控系統的功能有：一是“測”，即檢測各種環境安全參數、設備工況參數、過程控制參數等；二是“控”，即根據檢測參數去控制安全裝置、報警裝置、生產設備、執行機構等。安徽開發礦業環境監控系統采用的是重慶煤科院產品，采用SQL2008數據庫進行數據存儲，整套環境監測系統由監控分站、傳感器、傳輸線路、服務器、監控軟件組成。

（2）通信聯絡。安徽開發礦業采用的是鎂思銻科技中國有限公司生產的人員定位和無線通訊二合一系統。無線通訊均采用WiFi技術方式，無頻段沖突，實現井下人員的精確定位和通信暢通。該無線通信系統是基于SIP協議，并搭建了相關服務器，負責建立網絡中所有的SIP電話通話，如該SIP服務出現問題，則整個無線通信將無法正常使用。

（3）人員定位。井下人員及設備定位系統是集井下人員考勤、跟蹤定位、災后急救、日常管理等一體的綜合性運用系統。安徽開發礦業人員定位系統采用的是鎂思銻科技中國有限公司綜合通信ImPact礦用通信系統。數據庫為PostgreSQL。基于穩定且安全的LUNIX系統開發，基于WEB頁面方式瀏覽，系統采用二維界面展現井下各水平地圖。

（4）緊急避險。安徽開發礦業井下設有避災硐室，其中有供氧、供水、氣體檢測、通訊等硬件設備。

（5）壓風自救。為了保證井下人員安全，安徽開發礦業井下設置壓風自救系統。在礦山發生災變時，壓風系統即為自救系統，為井下提供新鮮風流的系統，包括空氣壓縮機、送氣管路、三通及閥門、油水分離器、壓風自救裝置等。

（6）供水施救。在礦井發生災變時，為井下重點區域提供飲用水的系統，包含清潔水源、供水管網、飲用水的系統。安徽開發礦業設有供水施救系統，硬件設施主要是由管線組成。

3.3 自動控制系統

安徽開發礦業的自動控制系統有信集閉系統、軌道衡計量、汽車衡計量、提升系統、井下風機遠程檢測系統、李樓-525 m變電所電力系統（未整合在一體化平臺）等。一體化綜合平臺將110 kV電力系統數據、選礦系統數據、提升系統數據進行實時采集，界面采用模擬畫面，模擬整個工藝流程，動態顯示主要設備的電流、速度、溫度、液位等動態參數。

（1）信集閉。信集閉系統安裝在李樓-425 m信集閉硐室，其功能是實現礦車的遠程遙控。在調度室終端顯示臺，調度員根據溜井的實時礦量，通過系統下達指令，系統自動實現道岔分合，控制紅綠燈，安排機車到指定的地點裝礦，并將礦石卸載到指定的溜井中。調度員可以隨時掌握各個礦車的位置、行駛狀況。

現狀：目前調度室每日三班手工填報“運輸車間生產情況臺賬”表（表樣以后要改），臺賬里只填報三班的川脈號、車數、噸數。

（2）軌道衡。軌道衡計量系統安裝在李樓-425 m水平調度室，數據庫為SQL2000，實現對原礦石的自動稱重，計量人員在顯示臺遠程監控。軟件系統內部設定每節空車的具體重量和車輛標示H001，當載礦礦車駛過稱臺，計量軟件會通過每節礦車的稱重峰值自動記錄礦車重量，通過與設定的空車重量對比，計算出每節礦車實際運載礦石重量，并統計出單趟運輸總重量，系統同時支持報表查詢等功能。

現狀問題。空車來回拉礦石，礦石不可避免的會在空車上有殘留，而系統空車重量是設定不變的，所以，在統計原礦運輸量時會存在誤差；軌道衡系統數據獨立存儲，未和其他系統創建接口，所以，數據上報都由人工來完成。

（3）汽車衡。安徽開發礦業汽車衡采用托利多稱重系統，采用SQL2000數據庫實現數據統一管理，系統具有完整報表查詢功能并支持報表打印和導出，汽車衡地磅均為150 t地磅，安徽開發礦業東門汽車衡配備有2套稱重軟件和2套稱重稱臺，安徽開發礦業新東門汽車衡同樣也是采用托利多稱重軟件，跟東門汽車衡實現聯網，數據共享，整個安徽開發礦業汽車衡系統設計可實現鐵精粉運銷的自動計量、出票。

現狀問題。該系統是內部獨立網絡，并未與工業環網和辦公網絡相連接，稱重數據并未進行整合；稱重系統在記錄車輛空車信息時，并非讀卡掃描車輛信息，而是通過人工輸入的方式。

3.4 生產執行系統

安徽開發礦業的生產執行系統有750聯合選廠、主井提升系統、數據的采集、生產數據報表等。

（1）選礦系統。此系統實時數據已集成在一體化平臺，具備實時在線監測現場工況功能，并提供設備開停的事件查詢功能。

（2）主井提升系統：此系統實時數據已集成在一體化平臺，可以在監控室實時在線監測現場功能，并提供實時報警與歷史記錄的查詢功能，以及模擬量實時顯示、歷史數據的趨勢分析等功能。提升系統包括1#主井提升、2#主井提升、3#主井提升、聯合副井提升系統、南風井提升系統。

問題現狀：實時服務器（iHyperDB）有數據轉儲的功能，可以將數據導出到關系型數據庫，但是有500多個點，怎樣與上位機數據庫字段一一匹配，工作量很大。

（3）數據的采集。目前可以采集到數據的系統或設備有：運輸（軌道衡、汽車衡）、監測監控系統、人員定位、提升系統、選礦系統、110 kV變電系統、通風系統。

問題現狀：提升系統、選礦系統、110 kV變電系統已在一體化平臺實現數據整合和共享，其他系統和設備的數據只是獨立存儲；數據的自動采集只是涉及到提升和選礦，采場環節數據未實現自動采集。

解決方法：寶信實時服務器（iHyperDB）可以通過配置OPC，采集設備的運行數據。

3.5 信息管理系統

（1）應用系統現狀。目前信息管理系統已上線運行的有：安全、財務、采購、工程、銷售、人力管理模塊，辦公自動化系統。其中現ERP系統已集成財務、采購、工程、銷售、人力管理模塊，生產管理和設備管理等未在ERP系統實現；安全管理方面正在使用的系統有安全隱患排查系統、在線考試系統、尾礦庫在線檢測系統。

（2）目前存在的問題。只是在ERP系統里集成的5個管理模塊，可以給管理者提供決策幫助的應用模塊少之又少，所以可拓展的空間很大，如設備運行管理、經營管理、專家決策支持系統等等。

4 組織結構和業務職能

（1）采礦事業部業務職能。

①采礦生產計劃技術科。完成采礦工藝過程中產生的報表統計。

現狀：數據報表全部是人工錄入，效率低；會產生數據滯后，導致上報的數據會有不實的情況。

②采礦機動科。主要負責管理物資、炸藥、攪固粉等出、入庫的手續；負責提升、通風、排水、無軌移動設備、供電、運輸、充填設備系統的運行管理；設備的檔案資料、技術革新的管理。

問題現狀有：現在沒有一套系統可實現查詢出對每臺設備運行、維修記錄統計的報表、每周五做統計的功能；系統設計可以與生產技術接口，避免設備數據與調度數據不符，兩部門相互指責，職責不明的情況發生；添加設備維修的提醒功能。

③采礦安全科。主要負責（井下）安全檢查（日常常規的檢查）、培訓、安全費的管理；安全檢查完后，登入“安全隱患排查系統”，錄入隱患信息。

④采礦成本科。負責生產（材料、備件、設備等）、維簡工程的結算。

⑤經營預算科。負責工資結算。

（2）選礦事業部業務職能。

①選礦生產計劃技術科：主要負責維簡項目工程的預算、設計、開工、狀態跟蹤、溝通等管理。負責的工程項目有三類：安措、技措以及其他。

②選礦機動科。負責設備、能源、資產、物資的管理。

③選礦安全科。負責地表的工程、日常安全檢查、職工勞保、安全教育培訓等管理。建議做“風險辨識系統”下放到班組級，能夠對風險提供預警告知的主要功能。

④選礦成本科。負責對車間的預算分解及落實。

現狀問題：目前因為怕供貨不及時，有多領的現象，所以會出現領用的材料用在設備上數量不符的現象發生。

⑤經營預算科。負責地表預結算、業績考核、運營分析。

現狀問題：感到工作繁瑣、重復性的上報安全科、技術科等其他科室，有數據重復傳遞的現象，以及會出現數據傳遞不統一的問題。

（3）財務部。負責物資采購部分流程的操作、工程類掛賬、其他財務入賬的業務操作。

（4）銷售科。負責由運銷公司、財務部簽訂年度/月度銷售合同。

現狀問題：目前銷售數據與生產數據沒有太大的聯系，如果能掌握生產品位的數據，在談價格時，才會心中有譜，對銷售質量的異議起到很好的作用。

5 信息化難點分析和解決方案

（1）采選工藝層面。采、選工藝流程中，只有運輸、提升、選礦這3個環節實現了數據自動采集和共享，其他工藝環節以手工填報數據的方式或只是獨立的系統實現，主要的生產數據掘進延米、中深孔及充填量怎樣通過傳感器等控制系統自動計量，實現起來較為困難。

解決方案：需要采購傳感器、采集器、實時數據庫等市場上已成熟的軟、硬件產品。

（2）自動控制層。目前安徽開發礦業雖有自動控制系統，但是各個系統之間獨立存在，形成一個個的信息“孤島”，各系統之間的數據傳遞和提取還是靠人工摘抄、統計，不能達到數據共享，降低了工作效率。

解決方案：將各個系統的歷史數據和實時數據采集過來集中存儲、管理。

（3）生產執行系統。安徽開發礦業的生產執行系統只是達到了選礦工藝的可視化、采礦過程未實現可視化、自動化，所以，安徽開發礦業的生產執行系統目前是處于半自動化狀態，導致生產類報表的上報難免有延誤，也會出現一類報表重復傳遞的情況，費時、繁瑣、正確率降低，是目前生產類報表的狀態。

解決方案：只要將采礦過程的數據和自動控制系統中的數據進行采集和整合，在統一平臺下，開發一套生產管理的報表系統，滿足從段隊、班組、車間、科室等各個級別的報表自動匯總、提煉、查詢、下載等等的功能。

（4）信息管理系統。目前安徽開發礦業的信息應用系統主要在ERP系統集中管理，也達到了數據整合和共享。ERP已上線了財務、物資、銷售、工程、人力模塊的管理，而這些模塊的數據來源主要靠中間數據的人工錄入，所以，數據流會有部分失真，不能很好地為管理者提供決策支持。

解決方案：在生產數據采集成功，并與ERP系統實現數據共享（通過sap系統接口），可自行開發生產管理模塊，實現直接提取生產產生的各類數據，經過加工、計算為ERP模塊所用，減少了手工錄入的環節。

難點：預計開發量很大，前提是必須和現ERP系統各個模塊的字段進行匹配、編碼統一管理；要求開發技術要達到目前國內、外成熟的、領先的技術，例如：J2EE企業架構，目前信息中心這方面技術和力量不夠成熟，所以，開發周期較長。可以考慮分階段逐步實現的策略。

總上所述，全面提高生產自動化管理，也就是實現智慧化礦山，需要投入一定的資金和發展信息化技術力量。雖然會困難重重，但這是大勢所趨，如果能成功實現，可以提高工作效率，降低人力成本，減少安全生產事故的發生，為管理者提供決策支持等，所以，我們應不遺余力地完成這份使命。

參考文獻

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