露天礦智能礦山建設(shè)整體解決方案

背景

伴隨新舊動能轉(zhuǎn)換和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的不斷推進，社會發(fā)展已進入智能化發(fā)展新時代。傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展模式難以為繼，資源安全、經(jīng)濟安全、生態(tài)安全的壓力不斷增加，為了實現(xiàn)我國從礦業(yè)大國到礦業(yè)強國的轉(zhuǎn)變，塑造新時代中國礦業(yè)產(chǎn)業(yè)形象，礦山建設(shè)也必須走創(chuàng)新之路。當前，智能技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用，礦山運行智能化已經(jīng)成為一種必然趨勢，成為全球礦業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)熱點和發(fā)展方向。因此，在當今智能化礦山建設(shè)的趨勢下，利用網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)調(diào)度、指揮、決策的快捷高效，助力企業(yè)科技發(fā)展，建設(shè)一流的綠色智能礦山意義重大。

建設(shè)目標

系統(tǒng)組成及架構(gòu)

依據(jù)露天礦采礦生產(chǎn)工藝流程，主要涉及資源儲量模型建立－計劃編制－生產(chǎn)配礦－卡車調(diào)度－運輸統(tǒng)計－計劃監(jiān)控等生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)。智能礦山建設(shè)采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G通訊等系列前沿技術(shù)，依據(jù)露天開采工藝流程，將智能化技術(shù)與管理深度融合，構(gòu)建的一套全方位新型現(xiàn)代露天礦智能生產(chǎn)管控平臺。

功能架構(gòu)

智能管控中心建設(shè)

數(shù)據(jù)中心

采用先進設(shè)計理念結(jié)合成熟主流技術(shù)，將中心機房打造成先進的數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建開放、共享、協(xié)作的智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)為其主要特征的企業(yè)信息化建設(shè)的重要模式與最佳實踐，它是實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)信息管理和高效利用的必要手段，也是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的一種核心能力。

智慧決策中心

智慧決策中心利用數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，通過查詢和分析工具、數(shù)據(jù)挖掘工具、智能建模工具等對其進行分析和處理，最后將知識呈現(xiàn)給管理者，為管理者的決策過程提供支持。

智能運營中心

作為企業(yè)戰(zhàn)略分解和落實的智能運營中心，主要功能為實現(xiàn)下屬企業(yè)間、與外部相關(guān)方之間的協(xié)同運營，以及人、財、物等資源的統(tǒng)一平衡調(diào)度、協(xié)同共享和優(yōu)化配置。

智能生產(chǎn)中心

智能生產(chǎn)中心負責全礦生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)備自動化控制和管理。全廠的有線通訊、無線通訊、人員定位、閉路監(jiān)控、信息化等系統(tǒng)中心設(shè)備均安裝在生產(chǎn)中心內(nèi)。形成全廠控制、顯示、監(jiān)視中心。設(shè)立工程師站，負責全廠設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)的檢測和維護工作。

智能維檢中心

智能維檢中心通過智能維檢服務(wù)平臺對公司維護檢修進行集中統(tǒng)一管控，整合維修資源、深化維修力量，為公司生產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定運行保駕護航。

礦山三維地質(zhì)建模及儲量計算

從露天礦山鉆探數(shù)據(jù)或礦山開采分層平面圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開始，按我國露天礦山生產(chǎn)的工藝流程順序，對礦山生產(chǎn)的地質(zhì)、測量、開采計劃、采區(qū)爆破、采掘帶鏟裝生產(chǎn)、采場（臺階）生產(chǎn)驗收等工作進行可視化建模管理；并將礦山生產(chǎn)的地質(zhì)、測量（槽探驗收）、開采計劃、采區(qū)爆破設(shè)計、生產(chǎn)執(zhí)行、采場生產(chǎn)驗收等多個專業(yè)工作統(tǒng)一到同一個可視化平臺。

三維可視化管控

通過三維可視化平臺實現(xiàn)對礦山安全生產(chǎn)集中可視化，以礦山生產(chǎn)和安全監(jiān)測數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以礦山資源與開采環(huán)境三維可視化和虛擬環(huán)境為平臺，利用三維GIS、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段，將露天礦礦床地質(zhì)、礦堆、臺階、運輸?shù)缆?、等開采環(huán)境對象及生產(chǎn)工藝過程、現(xiàn)象進行三維數(shù)字化建模，實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)環(huán)境、安全監(jiān)測實時三維展示，形成三維可視一體化，支撐企業(yè)生產(chǎn)運營管控。

卡車智能調(diào)度

系統(tǒng)通過計算機對裝、運、卸的全過程進行控制與管理，做到裝點、卸點不壓車、不待車，充分發(fā)揮設(shè)備效率保證運行設(shè)備滿負荷工作，實現(xiàn)精準配礦；自動實現(xiàn)各種生產(chǎn)資源的合理配置和利用，從而實現(xiàn)效率最高，提高卡車、電鏟等設(shè)備使用效率，用相同的數(shù)量的設(shè)備和最低的消耗完成更多的生產(chǎn)任務(wù)。

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計由眾多子模塊組成，包括：智能調(diào)度、二維電子地圖、智能報表、智能配礦、燃油管控、防碰撞、防疲勞駕駛、倒車影像、車載視頻、胎壓管理、稱重管理、鉆機高精度自動布孔等模塊。

人員定位系統(tǒng)

在室外區(qū)域采用GPS/北斗高精度定位和5G網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，通過佩戴胸牌、手環(huán)、安全帽等可穿戴設(shè)備，實施進行定位和信號回傳，能夠在三維可視化平時實時展示，并可以實時查詢位置分布，實現(xiàn)目標追蹤，軌跡查詢、報表自動生成等功能。

全礦區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)從視頻監(jiān)控、信號傳輸、中心控制、遠程監(jiān)管等各方面提出全方位的解決辦法，可以實現(xiàn)礦山與監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，使礦山安全管理工作向科學化、規(guī)范化、數(shù)字化管理軌道邁進，提高安全管理水平。視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用AI技術(shù)自動識別人員不戴安全帽、開采越界等各種違規(guī)行為。

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)集成了PM2.5、PM10監(jiān)測、環(huán)境溫濕度及風速風向、噪聲監(jiān)測等多種功能，同時還具備在線實時監(jiān)控、視頻監(jiān)控、繼電器控制、數(shù)據(jù)管理、告警管理等功能。

邊坡自動在線監(jiān)測系統(tǒng)

采用GPS/北斗高精度定位和5G網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實現(xiàn)對整個采礦區(qū)的雨量實時在線監(jiān)測，對正在開采的易滑坡區(qū)域、已開采完并環(huán)境修復完畢區(qū)域，進行邊坡表面位移監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測實時在線監(jiān)測，監(jiān)測影響邊坡位移和礦區(qū)環(huán)境，同時提供預警和分析功能，可以預演邊坡的變化，為邊坡安全監(jiān)測提供一份可靠的全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測結(jié)果實時上傳至控制中心，并在三維可視化平臺實時展示。

礦山生產(chǎn)指揮中心

生產(chǎn)指揮中心顯示系統(tǒng)采用液晶屏拼接技術(shù)、多屏圖像處理技術(shù)、多路信號切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、集中控制技術(shù)等進行設(shè)計實現(xiàn)，是一套擁有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法最先進的大屏幕顯示系統(tǒng)。

卡車無人駕駛系統(tǒng)

利用高精衛(wèi)星定位+慣性導航，輔助加裝少量的感知設(shè)備與控制原件，根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)線路制定設(shè)備運輸軌跡，通過調(diào)度平臺為每臺設(shè)備下發(fā)運輸軌跡，實現(xiàn)無人運輸設(shè)備按照固定路線自動循跡駕駛，完成裝載、運輸、卸載全流程作業(yè)，以及必要的加水、加油等保障作業(yè)。

鏟裝設(shè)備遠程遙控

鏟裝設(shè)備遠程遙控具有廣泛的應(yīng)用場景，尤其在惡劣環(huán)境和危險區(qū)域，如無人區(qū)、礦區(qū)采空區(qū)等人員無法達到的區(qū)域，將極大提升操作效率并節(jié)省人力和保障人員的安全。

應(yīng)用效果效益

應(yīng)用效果

為礦山科學技術(shù)的發(fā)展提供了強大的動力

智能礦山的建成將改變礦山的資源管理及生產(chǎn)方式，在礦山設(shè)計、施工、開采、安全、管理、教育、可持續(xù)發(fā)展、土地利用規(guī)劃以及科學決策等方面產(chǎn)生廣闊的社會和經(jīng)濟效益，促進產(chǎn)業(yè)的增長，提供更多的產(chǎn)業(yè)機會、安全監(jiān)測及決策管理服務(wù)等。

成為智能礦山標桿企業(yè)，為國內(nèi)礦山提供借鑒

智能礦山的建設(shè)將為我國礦山行業(yè)智能礦山建設(shè)提供借鑒，為行業(yè)依靠信息化建設(shè)，進行科技創(chuàng)新從而提升公司競爭力提供寶貴的實施經(jīng)驗。

經(jīng)濟效益

智能礦山建設(shè)將優(yōu)化了露天礦山資源的合理配置，提高管理水平，降低了安全事故率，生產(chǎn)效率提升3%-12%，柴油消耗降低5%-9%，輪胎消耗降低8%-30%，可降低穿爆成本2%-4%，延長了礦山的服務(wù)年限；提高了配礦管理水平，通過系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)組織中影響效率和配礦穩(wěn)定的瓶頸。實現(xiàn)了資源綜合利用，踐行了無廢開采和綠水青山就是金山銀山的理念，資源綜合利用后，礦山減少了廢石排放土地占用。