智能矿山建设实践及关键技术

智能矿山建设实践及关键技术

蒋深竹

身份证号： 45032919850106****

摘要：矿山竞争的核心已经由传统的资源优势竞争逐渐转化为高度信息化、集成化的科技竞争。基于此，本文针对智能矿山建设实践及关键技术进行探讨分析，以供参考。

关键词：智能矿山；建设实践；关键技术

引言

随着国家环境保护力度的加大和能源消费结构的转型，倒逼煤炭产业必须走绿色智能的清洁化生产之路，国内外煤炭企业、科研院所和装备厂商，不断加大煤矿智能开采的研发投入和应用力度，从而不断推动煤炭生产向少人化、无人化方向发展。因此，针对煤炭企业，加快推进其数字化向智能化方向的升级，持续加大智能矿山建设的推进力度，最终实现多机装备智能化协同、区域无人作业，建成智能煤矿无人化生产管控体系，将是必行之路。

１智能矿山概述

智能矿山以信息化建设为基础，以自动化建设为手段，融合5G通信、物联网、云计算、大数据、智能传感、人工智能等先进技术，最大程度地减少井下作业人数，改善矿井员工作业环境，提高工作效率，并打造跨系统多维度的数据分析平台，为管理层制定矿井发展方向与决策提供可靠数据支持。智能矿山建设技术，其包括感知层、传输层、数据层、平台支撑层和应用层。感知层将前端感知的视频监控数据、安全监测数据、生产自动化数据等通过串口、网关、PLC、综合分站、移动设备等进行集中采集。传输层利用井上下工业环网、视频专网、4G／5G无线网络等对感知数据进行传输。数据层按照统一标准对感知层数据进行分类存储^[1]。

2智能化矿山的总体规划方案、数字化矿山建设实施体系建设

2.1智能化矿山的总体规划

总的来说，智能化矿山建设的总体规划思路可归结为以下内容，1个目标：建设安全、绿色、智能、高效的新型现代化矿山；2条主线：安全生产、降本增效；3个阶段：数字化、信息化、智能化；4个平台：数据中心、技术协同、生产协同、可视化管控；5个层级：设备作业、过程控制、生产执行、企业管理、决策。智能化矿山应用系统围绕一个管控平台、一个数据中心、四条业务主线、五个应用平台构成，应用系统业务涵盖技术、生产作业及管理过程，集成矿山自动化、数据采集系统的数据，构成一个完整的管控系统平台。包括三维可视化管控、生产管理、生产技术协同、智能开采装备与系统、安全环保管理等平台与ERP系统、OA系统的互联互通。其中，以三维数字软件平台构建为核心的可视化管控平台具有三维地理信息系统、虚拟现实与模拟仿真技术、多媒体与可视化分析等技术进行可视化表达和展现，实现透明管理，成为降本增效和科技创新的动力，解放生产力；智能化矿山数据中心建立数据仓库，以企业“云”的方式实现数据共享，为管控系统提供数据支撑。并建立企业生产技术、生产过程和生产管理全要素数据标准、编码体系和接口规范，以实现覆盖全流程、全过程的业务与管理数据共享管理体系^[2]。

2.2数字化矿山建设实施体系建立

上述表明，智能化矿山建设的核心为数字化，亦即数字化矿山。“数字化矿山”（DigitalMine）是以信息化技术为基础，计算机、互联网为手段，对真实矿山本体、开发及运行过程属性数据进行数字化存储、传输、表述和深加工从而实现整体数字化再现的“虚拟矿山”。完整、适宜的具体客观条件的数字矿山建设实施体系为智能化矿山建设的主要内容，包括以数字采矿软件系统平台为基础的地质、测量、采矿、通风、品质控制的技术协同方面的数字矿山研发中心，以生产过程数据集成与管理、分析、安全监管与集成，并为决策提供数据支撑的智能管控中心，以智能设备制造与数据采集为主的智能制造中心及以数字矿山规划和虚拟实训为主的规划服务中心的建设与应用^[3]。

3数字软件系统平台主要技术概况

3.1数字采矿软件系统平台概述

数字采矿软件系统平台是结合数据库、CAD和三维可视化技术，涵盖矿山地质、采矿和生产计划等功能于一体的作业软件系统平台，是建设数字化矿山实施体系的核心内容之一。在地下矿山采矿生产实践运用以及科研院校教学中发挥着重要作用，不仅改善和提高矿山生产管理过程中的技术信息交流水平和工作效率，进而提高了矿山企业的技术及生产管理水平。采用数字采矿软件平台在矿山应用具有显著优势：①数据库功能强大。可实现矿山数据的同步和共享、数据安全性控制；②与矿山安全生产调度系统进行数据共享。采用系统平台建立的模型可在管控平台中自动生成三维模型，实现由几何建模到开采设计建模的跨越；③系统平台与广泛使用的AutoCAD具有很好的一致性；④变块技术可实现矿山巷道、采场等目标的精确统计；⑤三维环境下自动化生成图表并按AutoCAD格式输出功能；⑥用户界面友好，同时支持32、64位系统，可实现多平台成果直接发布模式。

3.2系统平台特色、主要功能及运用场景

数字采矿软件平台在矿山生产实践运用中具备的主要功能及运用场景：①地质应用。主要功能包括建立地质工程数据库，在矿山生产实践中，可利用矿体模型创建品位模型等块段模型。同时可进行储量计算，生成动态储量报告；②测量应用。既支持传统采用经纬仪测量的支距法测量数据的导入，也支持采用全站仪测量的断面法、腰线法、三维激光扫描仪测量数据的快速导入，自动生成采场现状坡顶线、坡底线、三维采场现状模型；根据每月的测量验收也可自动计算每月的采矿量、矿石平均品位、剥岩量及剥采比等。③地下采矿。实现包括：中心线、巷道净断面、巷道边线、联通巷道或非联通巷道自动标注；实现开采储量、品位、金属量和贫化率、损失率指标的精确计算；实现生产计划的自动编制、动画模拟生产计划的执行过程等结果输出形式；④爆破设计。提供地下矿山进行爆破精确设计排位设计、爆破边界、装药及矿量计算、工程出图等的全部功能；⑤露天采矿应用。实现露天开采境界优化、露天采场设计、爆破设计、露天矿自动配矿优化、采剥顺序优化及道路设计等；⑥企业数据库。基于数据库的数字采矿软件系统，支持各种主流数据库管理系统，实现数据的同步和共享、用户数据版本控制、数据安全性控制，为其它信息系统共享数据成果提供技术上的可能。实现一个矿山、一个集团只维护一套数据，解决协同作业，矿山数据分级管理等问题；⑦数字采矿软件系统功能完善、操作简便。实现了矿山地质、测量、采矿的精细化管理，使采矿设计与优化便捷

^[4]。

结束语

新工艺、新技术应用的最终目的促进指标进步、提升生产及管理效率、质量和安全管理水平并获取经济效益。构建新的智能模式，实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化，实现“安全、高效、智能、绿色”矿山，提高矿山企业核心竞争力，是矿山企业生存和发展的必经之路。矿山智能化的建设是一个较为长期、系统完善的过程，涉及多个异构的、不同类别的系统组成。每个系统承载着不同的业务功能，系统之间又通过系统集成、数据共享、流程协同相互紧密联系、互相作用。

参考文献

[1]阎俊豪,贾宗璞,李东印.智能矿山车联网体系架构与关键技术[J].煤炭科学技术,2020,48(07):249-254.

[2]周雁斌.智能矿山大数据关键技术与发展研究[J].世界有色金属,2020(11):13-14.

[3]张元生,战凯,马朝阳,金枫,刘旭,韩志磊.智能矿山技术架构与建设思路[J].有色金属(矿山部分),2020,72(03):1-6.

[4]马小平,杨雪苗,胡延军,缪燕子.人工智能技术在矿山智能化建设中的应用初探[J].工矿自动化,2020,46(05):8-14.