智慧矿山设计创新构想

2018-01-30叶会师刘小伟王建胜

世界有色金属 2018年10期

董健，叶会师，刘小伟，王建胜，徐菲

（河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司，河北滦县 063700）

自2012年起，在习总书记的指示倡导下，国务院、发改委等相关部门相继出台了“智慧城市”建设的指导意见与扶持政策；在中央进行了顶层设计之后，地方经过了多年的技术积累，目前正争先恐后的进行智慧应用建设。矿山领域在1999年首次提出数字矿山的概念后，经过了近20年的技术攻关，在国际上实践了大量的科技研究成果，发达国家在数字矿山领域拥有30年以上的实际应用，但在我国仅在首钢、宝钢矿山进行了应用，未得到广泛推广，所以造成了矿山整体上依旧是劳动密集、科技水平低，落后的生产模式，最终导致我国铁矿石生产在国际市场上无任何竞争力，因此，智慧矿山符合中央供给侧改革的目的意义，发展智慧矿山符合社会进步的需求。

1 智慧矿山的实施构想（以车间为例）

（1）采矿。首先在爆破设计上，运用软件根据贫化率、损失率，自动确定矿岩界限，利用岩石硬度、孔隙率、含水率、炸药性能等参数，优化炮孔布置，实现布孔、装药、爆破网络设计自动化，并对起爆顺序、矿岩抛掷方向、爆破能量分布进行模拟，制作爆破施工图，达到控制爆破振动、毒气、烟尘等爆破危害，减少炸药使用量最高可达70%，结合环保及对周边村民的影响综合计算，仅司家营北区分公司节约成本保守估计在5000万元以上。目前，爆破设计软件已经出现，我们可以在前期炮孔地质测量上实施创新，进行现有软件的程序升级改造，拥有我们独立知识产权的新软件。利用现有技术（快速矿石品味测定仪）对矿石分布进行精准测度，然后结合供矿设备的操作性能，进行模糊修正，在供矿设备上加载全息投影技术，实现对配矿的网格化高精度控制，从源头上解决矿石利用率，从而完成在全工艺流程中的成本节约。

（2）运输。随着矿山职工年龄的不断增大，由身体原因引起的偶发性晕厥甚至休克，发生机率将持续增加，并且具有一定的不可预见性；同时由于倒班，身体长期疲劳，班中瞌睡的发生客观存在，在司机以及其他具有瞬发危险性的岗位，引入健康检测手环等健康检测设备，在此基础上整合健康检测端口与设备自动运行系统的对接，实现危险预警、报警、处置及救援的全系列措施，具有重大的安全科学管理意义，拥有极大的前景。节约石油资源，充分利用可再生能源━电能，进行矿用车辆的改造。现在国产纯电动矿车（比亚迪V60，售价4000万）已经在实际中应用，说明电动技术在矿车上应用是可实施的。如果能把贝拉斯等现有矿车改造成电动，不管是经济效益，还是环保效益都是颠覆性的，假设我单位暂时无法完成完全改造，实现部分改造也是具有重大实际意义的；比如给贝拉斯加装机械发电装置和储电装置，在下坡时，还有刹车时把机械能转化为电能，那么此项成果也是具有重大意义的。智慧交通的建立，在采场生产或者地下矿生产中，利用雷达扫描技术以及地磁感应技术等进行数据采集，然后系统自动进行交通指挥。比如在司家营矿区的红绿灯处，设置智慧交通指挥系统，在东西向矿内道路没有车辆时，系统自动识别不亮起绿灯，这样就大大提高了平青大公路的通过效率。把雷达技术加front-projected holographic display技术进行技术融合创新，在采场、地下矿等将有广泛应用价值。

（3）碎矿。在运输皮带的关键位置利用雷达技术进行三维监测，编写程序建立系统，实现关键位置的预警、设备紧急刹车等功能；在列车装运过程中，三维技术的运用可以实现列车装载最大化、站台无人监测、月台监测等功能，同时在井下生产中，雷达技术可以实现更多功能，比如井下机车无人驾驶、井下人车防碰撞预警等功能。

（4）选矿。运用MATLAB等工程计算软件，把生产数据化，并采集所有数据，建立数据库，根据大数据的支撑，进行云计算，得出精准的生产要素过程。选矿在智慧矿山的投入是最大的，需要一个庞大的数据库进行相关性分析，正确选择运算规则是最重要的环节，通过不断的修正，形成我们拥有自主知识产权的核心数据库，试选矿成本明显降低。

（5）尾矿。在现有尾矿库安全监测的基础上进行创新，加入更多的数值模拟计算，运用front-projected holographic display计划实时呈现尾矿库安全状态。结合大数据下的资源合理利用，为尾矿的利用率、利用途径进行全区域配置。建立阿里云、北斗、front-projected holographic display技术相结合的边坡、尾矿坝安全监测系统，实现毫米级位移监测，保障安全生产。

（6）物业。对现有应用程序进行适应性改进，取消饭卡，直接用手机刷卡，同时还可以添加自助选菜等个性化订制食堂服务（在物业可以满足职工需求的情况下，提供服务职工的多种举措）。

（7）办公。推进电子公章、签字系统，并进行配套加密程序，做到节约人力资源成本、用车成本等一系列成本消耗，同时做好保密工作。党群、团委建立子系统，编入党员、困难职工等电子档案，进行精准帮扶、对接。协同办公，根据智慧矿山大数据测算，合理计算成本任务。比如把化工厂炸药生产成本、采矿爆破、装运成本和碎矿成本进行全数据计算，然后再细分步骤成本，做到联动生产，不出现为完成本环节成本，而不管下步成本的现象。

2 突破性创新

沙盘系统：不管是在总部的沙盘模型，还是在生产指挥中的平面CAD模型，沙盘有着体现企业形象、展示企业科技水平以及合理指挥生产的重要作用，国外现有沙盘是三维高仿真数字沙盘，如果我们运用front-projected holographic display技术制作沙盘，将是革命性的创新成果，front-projected holographic display沙盘可将现场直接立体呈现在您面前，对于提高企业形象，全区域指挥生产具有重大意义。（分辨率对比：苹果7—705ppi，三星S7—509ppi，全息投影—5000ppi）。无人机系统：利用无人机技术进行矿山救援搜救，矿山地形、地质测绘等等多领域的创新项目的设立。front-projected holographic display技术的全方位应用，比如应用到采场车辆管理，可以模拟出道路分隔线、无盲区道路呈现等，此技术如果能在我公司矿山得以，将具有世界领先水平。