矿山智能化升级的实践探索

卢 晓

（江西铜业集团有限公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

1 引言

矿业智能化成为矿山行业转型升级的必然之路，依据《全国矿产资源规划（2016-2020年）》，江西铜业集团有限公司结合三年创新倍增计划，大力推进矿业领域科技创新，加快建设数字化、自动化、智能化、信息化矿山，大力发展“互联网+矿业”［1-2]。

江铜城门山铜矿按照集团统一安排，围绕互联网+物联网+矿山的发展方向，积极推进智能化带动传统矿业的转型和升级，着力打造“安全、高效、智能、绿色”矿山［3]，全面开展智能化建设的探索试点工作，目标是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的新型生产经营与管理模式［4]。

2 建设战略

目前，国内有色金属行业尚没有比较成熟的智能化矿山建成案例，各矿业集团均在进行积极的探索和试验。本着解决发展瓶颈、实施长远布局的原则，城门山铜矿对顶层设计和系统性规划给予高度重视，通过与国内外多家矿业技术公司开展全方位交流，联合国内有关矿业设计和智能制造等多家企业，在学习和吸收国际上成熟技术的基础上，充分结合矿山实际情况，形成人工智能、大数据、互联网等技术与矿山生产管理深度融合的推进机制和整体框架［5]。项目的总体规划：建立城门山铜矿数据中心和业务一体化集中管控平台，利用互联网技术、大数据技术、建模优化技术虚拟现实技术整合矿山生产、设备、安环、能源等业务，按照“基础提升、集约管控、持续优化”的路线稳步实施，最终形成城门山铜矿在资源高效开发利用和矿山科学经营管理方面的技术实力、产业实力。

3 技术路线

（1）建设“一云三网”系统，即矿山私有云（数据中心）、管理网、控制网、监控网 ，实现矿山业务数据的高效集成和管控。

（2）打造提高作业效率的操作智能与运维智能相应模块，以“无人化”和“少人化”为目标，减少操作过程人为因素的干扰［6]；促进固定资产“增值保值”。

（3）开展以提升“作业品质”为目标的流程智能优化，通过改善生产技术经济指标获得技术红利。

（4）通过“采选联动”和建模优化实现采选协同优化生产，提高矿山经营决策能力。

（5）矿山数据中心成为“智能化矿山”运行和发展的核心要素，为后续推进“虚拟矿山”研究奠定基础，“虚拟矿山”不仅是实体矿山的数字复制品，更是引导实体矿山生产优化、高效的大脑，是实体矿山再生产的基因，形成企业柔性效益的创造平台。

4 建设内容

4.1 平台建设

（1）数字化基础的完善：解决制约智能化矿山建设的基础装备不足、不优的问题，主要包括矿山4G移动网络和光纤有线网络、数据采集和传输、网络结构优化和部分设备终端智能化，为矿山全面数据集成、信息即时应用和业务集中管控提供高速公路。

（2）采选流程管控平台：建立采矿生产管控平台，包括采矿流程化设计与排产、智能配矿、采矿装备和调度系统智能化、固定设施无人值守、采场安全监测等系统升级和平台建设，通过实现关键工序和关键装备的智能化作业，提高采矿生产效率。开发选矿全流程智能控制系统（包括尾矿库监测及水处理系统），重点实现磨浮和浓密脱水作业的操作智能化和生产指标优化控制，包括SAB磨矿智能控制系统开发、浮选生产操作优化控制系统、浮选全流程优化控制系统、浓密脱水流程智能控制系统。建设矿山生产安全监控平台，健全远距离、高风险地区的视频监控设施、实现矿山“无死角”监控，达到稳定生产、提升质量、优化岗位、提高效率的目的［7]。

（3）矿山集约管控平台：通过数据中心的数据和信息共享实现矿山现有的十几个信息子系统的互通互联，并逐步整合相关业务，实现生产集中管控和扁平化管理。实现生产集中管控和智能操作，减少人为干扰因素，为长期优化创造基础。主要包括：①矿山数据中心开发：集成采矿、选矿、能源、水资源、安全环保等业务数据，解决数据孤岛和业务碎片化问题，实现全矿业务的集中调度、集中管控，提高管理水平和管理效率。②矿山生产集控系统：集成采矿数据仓库、选矿数据仓库及相关辅助业务的数据库系统，建设矿山数据中心和生产集中管控系统，实现矿山业务数据化和矿山数据业务化的“双轨制”，提高整矿山管控决策的自适应、自学习、自优化能力。

4.2 系统配套

（1）基于采矿车联网的实时数据，建立采矿装备健康诊断系统，结合整机和部件的生命周期管理，形成采矿装备中长期动态管控。通过采矿装备数字化、信息化、智能化，大幅提高采矿装备的精细化管理水平。

（2）采矿作业装备智能化改造：针对钻机开展智能化改造，分步实现钻机的本地遥控、远程控制、自主行走和自动钻进等智能化功能，实现减员增效、安全生产。针对矿区作业车辆建设智能调度系统、状态监测系统和产量管控系统，后续逐步探索车辆的无人化作业改造升级。

（3）建立采选工序各专业移动巡检体系，形成“无人值守、集中监控和移动巡检”的新型生产模式，在减人增效的基础上，达到提高技术水平、稳定生产过程、提高资源回收率的目标。

4.3 管控优化

（1）智能决策系统。建立采矿的原矿品位和选矿入选品位的闭环管理。不断完善采矿、选矿生产的经济模型和信息通路、强化采选生产联动、从而提高矿产资源的回收利用水平。

（2）虚拟矿山系统。基于数据中心、虚拟现实等技术构建虚拟矿山系统，可用于：①企业技术型人才培训；②根据资源条件模拟最佳作业条件和工艺流程；③当前生产健康状况的诊断分析；④构筑生态体系。

5 实践体验

（1）矿山智能化的持久完善理念。矿山智能化建设是一个逐步实现的，要以企业现有基础为起点，逐步完善，不能一蹴而就。误区：智能化能否一步到位？近几年，随着智能矿山概念的火热，智能矿山建设如火如荼，而在智能化发展过程中，如何规避此类误区，对矿山领域实现智能化发展有着重要意义。

（2）自动化生产线不代表实现智能化。自动化仅仅是智能化改造最具代表性的一步，智能矿山体系自下而上包括设备层、控制层、生产执行层、管理层和决策支持层等关键层次的智能化建设，还要统一架构的矿山数据库、规范的数据接口、标准化的作业流程，以及智能系统的支撑。任何一方面的缺失都会导致先进生产线的优势无法发挥、落后的生产关系无法匹配先进工艺等问题。

（3） 矿山智能化目标是工艺与管理的深度融合。矿山智能化过程要以自身实际需求出发，要立足当前工艺系统，以满足智能化运行、标准化应用、市场化运作要求为目标，实现工艺系统整体上的升级，并完成与运营管理的融合。希望通过引进先进技术或设备，实现无人值守、作业人员减少、生产率和设备利用率提升的目标，但一口吃不成一个胖子，智能化过程也不能一步到位。

（4）运维管理体系的完善。矿山智能化是一个全面而复杂的过程，它涉及智能化建设的全面认识、专业化执行团队、系统性设计、匹配的智能系统、智能化管理和决策体系、长期的优化完善等方面，需要企业循序渐进的进行升级改造，企业管理体系需要循序渐进的配套改造，最后形成智能化体系。

6 结语

开放超越和敢为人先的创新精神是江铜不断跨越发展的升级引擎。唯创而进，唯新而立，按照高质量跨越式发展要求，实现以创新为主要驱动的倍增；深刻领会高质量和绿色发展的内涵，持续推动矿山绿色智能升级，持续增强创新发展能力， 不断提高矿山企业核心竞争力。