牛世剛

（新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司）

1 前言

隨著智慧制造的推進，礦山企業(yè)也迎來了智慧礦山建設(shè)的一次好機遇。但是由于礦山企業(yè)性質(zhì)、礦山規(guī)模、礦山服務(wù)年限及礦山盈利狀況等差異較大，礦山企業(yè)對如何建設(shè)智慧礦山各持己見。筆者通過對礦山行業(yè)的特點、礦山發(fā)展歷程進行分析，對在當(dāng)前情況下礦山企業(yè)如何基于自身的特點來進行智慧礦山建進行了分析思考。

2 對智慧礦山的理解

近兩年一些礦山企業(yè)為尋求自身的發(fā)展也在積極探索并進行智慧礦山建設(shè)，礦山發(fā)展是工業(yè)化、信息化及礦山自身技術(shù)發(fā)展的綜合體現(xiàn)，一般認(rèn)為礦山的發(fā)展要經(jīng)歷幾個階段：傳統(tǒng)礦山、規(guī)模礦山、數(shù)字礦山、感知礦山和智慧礦山[3]。

在規(guī)模礦山階段礦山主要系統(tǒng)及作業(yè)活動全面實現(xiàn)機械化，隨著機械化的實現(xiàn)小礦山已經(jīng)不適應(yīng)市場，被關(guān)?；虮淮笮偷V山企業(yè)整合；在數(shù)字礦山階段，礦山企業(yè)將礦山地理、地質(zhì)、礦山建設(shè)、礦山生產(chǎn)、礦山安全、運輸?shù)染C合信息全面數(shù)字化，基本完成綜合自動化系統(tǒng)的完善與集成，并利用管理信息化與工程數(shù)字化的建設(shè)成果來管理礦山；在感知礦山階段[3]，礦山企業(yè)以綜合自動化信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進一步深入建設(shè)與推進管理信息化與工程數(shù)字化的構(gòu)建與實施，擴大泛在感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，達到信息系統(tǒng)與礦井開采的各項生產(chǎn)流程、業(yè)務(wù)的充分銜接，并以此對生產(chǎn)管理、安全管理、經(jīng)營管理提供計算機輔助決策來管理礦山。

根據(jù)礦山在各發(fā)展階段工業(yè)化發(fā)展、礦山地測采技術(shù)發(fā)展及通信發(fā)展情況，將礦山各發(fā)展階段特征列入表1。

表1 礦山各發(fā)展階段特征

2.1 關(guān)于信息共享

在數(shù)字礦山和感知礦山建設(shè)階段[3]，一些礦山為確保各系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院捅Ｗo知識產(chǎn)權(quán)，采用的開發(fā)技術(shù)、編碼規(guī)則、數(shù)據(jù)命名和數(shù)據(jù)描述各不相同，系統(tǒng)開發(fā)各自為政，這導(dǎo)致建設(shè)的各礦山子系統(tǒng)無法互聯(lián)互通，更無法對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行深度挖掘，隨著系統(tǒng)建設(shè)越多信息越難以融合。礦山各系統(tǒng)建設(shè)成的實際運營中，還會出現(xiàn)井下系統(tǒng)之間、井上系統(tǒng)之間及井上和井下系統(tǒng)之間都無法互聯(lián)互通的現(xiàn)象?！皵?shù)字鴻溝”[3]和“信息孤島”[3]現(xiàn)象的凸顯,使得數(shù)據(jù)無法共享，信息無法共享，各系統(tǒng)產(chǎn)生的珍貴數(shù)據(jù)無法發(fā)揮作用。這不僅難以對礦山企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者提供生產(chǎn)經(jīng)營管理方面的決策支持，而且還不利于生產(chǎn)經(jīng)營管理類數(shù)據(jù)的管控，嚴(yán)重阻礙了整個礦山信息化的發(fā)展。因此，這也是礦山企業(yè)急需要智慧礦山建設(shè)解決的一難題。

智慧礦山階段就需要礦山企業(yè)通過綜合自動化、管理信息化和工程數(shù)字化“三化”的融會貫通，從根本上解決生產(chǎn)過程中不斷移動的人員設(shè)備管控及管理信息無阻礙傳輸這些問題，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、虛擬仿真、可視化等先進信息技術(shù)，通過這些技術(shù)的應(yīng)用在礦山人、財、物、產(chǎn)、供、銷、存、采、掘、機、運、通、安全監(jiān)測等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，實現(xiàn)礦山人員、設(shè)備、環(huán)境、災(zāi)害等的主動全面感知，實現(xiàn)礦山人與人、人與物、物與物的互聯(lián)互通，以及礦山開采、礦山生態(tài)、礦山安全預(yù)警、礦山運輸與銷售等環(huán)節(jié)的智能化管理。最后以高效、安全、綠色開采為目標(biāo)，建設(shè)高度智能化、自動化、人性化的智慧礦山，以創(chuàng)建“無人開采”生產(chǎn)模式為最終目標(biāo)。

2.2 關(guān)于信息溝通

在礦山生產(chǎn)組織過程中為生產(chǎn)礦石服務(wù)的人員及設(shè)備隨著時間的推移，作業(yè)空間位置也在不停的變化，這就導(dǎo)致在生產(chǎn)組織時如何進行信息傳遞、任務(wù)跟蹤及數(shù)據(jù)采集反饋成為了一個難題。

為了減少基建投入，目前一些礦山企業(yè)采用生產(chǎn)外包的經(jīng)營方式。例如一些井下礦山在運營過程中將全部施工工作承包給了多個單位，承包單位性質(zhì)的不同也決定了其組織結(jié)構(gòu)及管理方式各不相同，這種組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，更加導(dǎo)致了信息溝通的不暢，工作協(xié)調(diào)困難，影響到礦山管理人員的管理及決策。因此，通過智慧礦山建設(shè)可以解決信息溝通不暢的問題。

3 實例分析及建議

礦山企業(yè)相對于其他制造企業(yè)而言并不屬于高精尖行業(yè)，但為了保證礦石能夠順利的開采出來，不但要求為礦山服務(wù)的礦山傳統(tǒng)八大輔助系統(tǒng)及安全六大系統(tǒng)的配合和協(xié)調(diào)是最佳的，而且還要求礦山各系統(tǒng)相互之間在信息、能量和物質(zhì)的交換中，保持有機的聯(lián)系，這樣才能安全有效的保證礦石的正常生產(chǎn)。因此，為能合理判斷礦山處于礦山那個發(fā)展階段以及能在后續(xù)建設(shè)時確定最終建設(shè)的內(nèi)容，以某金屬礦山井下礦為例，對該井下礦各系統(tǒng)當(dāng)前建設(shè)情況進行對比分析，如表2所示。

表2 某金屬礦山井下礦各系統(tǒng)機械化自動化信息化程度建設(shè)情況表

通過表2井下礦中各系統(tǒng)建設(shè)情況的分析可以看出，為保證礦石生產(chǎn)的整體系統(tǒng)運行時，系統(tǒng)中一些子系統(tǒng)按照礦山發(fā)展的階段是處于高層次的，另一些是低層次的；一些系統(tǒng)處于支配地位，另一些處于從屬地位。正因為各子系統(tǒng)任務(wù)不同，這就要求礦山在建設(shè)過程中要基于對礦石生產(chǎn)過程的追蹤確定出哪個系統(tǒng)最為重要。才能確保在礦井總系統(tǒng)運行時，生產(chǎn)管理可劃分為礦、區(qū)、隊、班、組實現(xiàn)有效運行。技術(shù)管理劃分為地質(zhì)、回采、掘進、設(shè)備、運輸、安全、財務(wù)等有效運行。如此，從上到下命令有序傳達，從下到上生產(chǎn)情況逐級上報，礦山生產(chǎn)得以有序協(xié)調(diào)地進行。

因此，通過現(xiàn)狀分析并結(jié)合智慧礦山建設(shè)的最終目標(biāo)，該礦山在確定建設(shè)內(nèi)容時，應(yīng)將礦山各系統(tǒng)建設(shè)的最高標(biāo)準(zhǔn)確定為無人化；如果不能實現(xiàn)無人化，應(yīng)該盡可能減輕工人的勞動強度并能夠?qū)崿F(xiàn)過程管控。

基于這一思路對該礦山智慧礦山建設(shè)提出建議：

（1）為實現(xiàn)作業(yè)時位置不斷變化的人員設(shè)備的管控及生產(chǎn)過程的管控優(yōu)先建設(shè)高質(zhì)量通信網(wǎng)絡(luò)及高精度定位技術(shù)，并對工作設(shè)備架設(shè)隨車無線視頻監(jiān)控與定位系統(tǒng)，實現(xiàn)作業(yè)過程的管控及信息的網(wǎng)絡(luò)傳遞；

（2）利用高精度定位技術(shù)建設(shè)電機車運輸無人駕駛系統(tǒng)；

（3）同時建設(shè)礦山三維綜合管理平臺，實現(xiàn)信息的及時傳遞及工作情況的及時反饋與動態(tài)可視化虛擬顯示；

（4）推行爆破作業(yè)機械化裝藥；對處于三維空間中的設(shè)備加快自動化建設(shè)，實現(xiàn)無人值守，集中控制開停機及運行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測和異常報警。

4 結(jié)語

通過分析，筆者認(rèn)為無論采取何種方式建設(shè)智慧礦山，智慧礦山建設(shè)的最終目標(biāo)是解放人的勞動、提高效率減少人員或?qū)崿F(xiàn)無人化。但智慧礦山建設(shè)需要大的資金投入，同時要求礦山改變各系統(tǒng)均有維護隊伍的運營模式向綜合性維修隊伍發(fā)展并加強維護隊伍的能力，維修人員也需要向高技能專業(yè)化且一專多能的方向去發(fā)展。因此，智慧礦山建設(shè)是一個長期的過程，應(yīng)采取總體規(guī)劃分步實施的策略，首先應(yīng)實現(xiàn)設(shè)備自動化，同時應(yīng)通過信息化及礦山數(shù)字化建設(shè)解決好生產(chǎn)中人員及設(shè)備的過程管控、信息傳遞等最基本的問題。