矿山自动化的现状及未来发展趋势

2020-12-08

世界有色金属 2020年13期

（贵州盘江精煤股份有限公司火烧铺矿，贵州六盘水 553539）

矿山自动化是指应用现代控制产品、自动化技术、信息技术、网络技术和视觉技术，对矿井设备和生产过程进行全方位的监控，保证矿山生产的安全性，提高能源生产效率。

1 矿山自动化的现状

1.1 矿山自动化的发展状况

通过国家的政策引导和矿产资源开采自身的发展需求，矿山自动化在最近几年取得了一定的成果，但由于发展时间较短，又缺乏统一的标准指导，在自动化的改造过程中仍然存在一些问题，还存在一些盲区，如果能将大数据管理、物联网技术、视觉技术、智能传感器与矿山自动化相结合，就可以助力产业实现精准监测、数据可靠采集和传输，继而提高生产效率。

现阶段，大多数矿山自动化只是指在能源生产辅助环节实现自动化操作，从矿山生产的全过程来说，离自动化还有很长一段距离。可以说，我国矿山自动化仅仅实现了在局部或单个系统的自动化，远远没有达到全矿井自动化的整体要求。这种不均衡的“自动化”发展，是我国矿山自动化的目前现状，主要表现在以下几方面。

1.2 采掘设备自动化程度不够

随着现代控制技术和信息技术的快速发展，发达国家在对矿山采掘设备进行自动化升级时，会强化设备的自诊断能力和远程操控能力，便于计算机能对各种设备进行统一控制和统一管理，实现矿山采掘工作的自动化。此外，在采掘设备中运用自诊断技术，还能对设备的状态进行实时监控，准确找到出现故障的地方。矿山采掘设备最初都是以满足现场控制要求设计的，如要实现自动化、智能化，需要对设备进行升级改造，在设计阶段就要考虑满足智能化控制要求，现在也有很多智能化检测技术在矿企中使用，比如机电卫士等，但都是与设备现场结合的，匹配度、准确性、可靠性都较差，如能在设备设计、生产环节加入必要的检测传感器，将大大提高检测得准确性、可靠性。

1.3 检测传感器自动化程度不够

实现矿山自动化、智能化的核心是检测传感器，目前使用的传感器准确性、可靠、智能性都不能满足自动化、智能化要求，是自动化、智能化最大的短板，例如，对于传感器的具体配置数量并没有明确，对于系统数据分析、融合联动也没有进行具体细化，特别是在传输协议、数据结构等方面没有明确，非常容易导致矿企监控系统出现各种类型的“信息孤岛”，各个方面的应急联动效应不能充分发挥出来。

1.4 技术力量不足

矿本身艰苦的工作和生活环境、相对较低的福利待遇，对技术人才的吸引力不高，是自动化、智能化最大的忧虑，人才是企业之本，也是市场竞争之本。矿企要想在未来发展和竞争中站稳脚跟，务必从现在开始，立足当前，放眼长远，加快技术人才队伍建设，抓紧解决矿山专业技术人才需求与短缺问题。

2 矿山自动化过程中存在的问题

自二十世纪九十年代起，我国矿山自动化就在不断发展，但从总体上来说，我国目前的矿自动化技术和西方发达国家相比还存在一定差距，主要体现在两个方面。

2.1 自动化发展不平衡，并且缺乏统一的标准

虽然我国在矿山自动化建设方面的资金投入非常大，也收获了一定的成果，但从发展状态上来看，矿山自动化处于一种发展极不平衡的情况。一方面，由于资金投入和技术指导等方面的差异，国有重点矿企的自动化进程远远快于地方中小矿山；另一方面，由于企业在管理和决策方面存在的差异，部分企业认识到只有加快矿山自动化进程，才能增强企业的竞争力，在决策时会主动推进矿企生产的自动化改造升级，但也有一些企业受现状和条件限制，考虑对生产的短期影响及设备后期维护管理的忧虑，对自动化有一定的排斥，这就造成了矿山自动化发展不均衡。除了发展不均衡，缺乏统一的指标和自动化标准也是矿山自动化进程中遇到的重大问题，虽然现在矿山自动化供应商越来越多，愿意与企业开展深入合作的提供商也不在少数，有提供机械生产和硬件设备的，有提供系统集成管理的，还有提供矿产信息软件管理的，但由于缺乏统一的规划和标准，再加上各矿企的自动化是在相对独立的状况下实施，在信息共享方面存在落后性，这就导致一些企业的自动化设备方面缺乏统一性，不利于自动化的整体优势发挥。

2.2 在矿山自动化发展进程中，企业重硬件投资，轻软件投资

据调查数据显示，近几年矿企在自动化、智能化方面的投资比重逐渐增加，但大多投入到了硬件设备中，硬件设备占整个投资的71%，软件投入仅占18%。许多矿企都建立了大型局域网，通过采买大型服务器来维持网络运转，但却忽视信息技术中最重要的信息数据开发，导致数据库无法给生产环节和研究项目提供数据支撑。随着物联网和云科技的出现和发展，给矿井自动化建设提供了新的机遇，为我国矿井自动化建设提供了新的技术支持，但想要将这些技术运用在矿井自动化进程中，还有一系列的难题需要解决。

3 矿山自动化未来发展趋势

矿山自动化、智能化是企业发展的必然选择，但由于受到经济水平和技术水平的限制，矿山自动化在发展进程中仍存在许多问题，接下来就根据具体的问题为我国矿山自动化指明未来的发展趋势。

3.1 提高矿山设备自动化水平，完善自动化发展机制

矿山自动化的发展可以通过自动化设备体现，如果设备智能化程度高，就能使矿山自动化更上一层楼。想要提高矿山设备自动化水平，主要有两种方法：一是运用现代检测技术、信息技术、通讯技术，拓宽矿山设备设计、生产的思路，加快产品的机、电一体化融合，自动化产品的发展渠道，计算机对炭自动化提供系统储存和数据计算，二是加强矿产品的质量，使生产出来的设备拥有更高的性价比，这样就会使矿山自动化得到市场和企业的认可，从而使企业继续增加在自动化环节的资金投入，促使矿山进行优化和升级，进一步提高生产效率，更好地为矿山的可持续发展服务。除了要提高矿山自动化产品的质量，还要完善矿山自动化发展机制，好的机制是促进产业良性发展的前提条件，完善矿山自动化发展机制，主要得从加强先进技术的引进，将先进技术应用到我国矿山自动化的发展进程，从根本上改变我国矿山自动化不彻底的局面。

3.2 加强现场信息采集

能源开采是一项十分复杂的系统工程，包括采掘、运输、通风、压风、排水抽采各系统，由于能源生产的过程复杂，且自然条件恶劣，在生产过程中经常会遇到一些无法控制的意外事件，在这样的条件下，简单地单个系统的自动化已无法满足生产的需要。近几年，矿山综合自动化在我国发展的速度十分迅猛，国外不少与信息技术有关的企业都参与到我国矿山自动化的发展进程中。想要实现矿山综合自动化，就必须加强各自动化控制系统的相互配合，这对现场信息采集有严格的要求，需要大量采集现场信息。将各生产环节和工况通过传感器进行收集，通过对各种数据的采集、分析、处理，对现场设备进行控制，协调现场各个系统各个设备之间的工作进度，获得全面丰富的现场信息，并将这些信息传输到地面的监控调度室，通过监控软件对矿井内的系统和设备进行集中控制和管理。

3.3 使自动化控制基于企业级集控系统

回顾矿企的发展历程，不难发现自动化是其最终的归路。矿企通过建立自动化的远程监控系统、自动化的远程操控系统和自动化的生产系统，实现了综合自动化生产过程与信息技术的有机结合，加快了矿山生产和发展过程中的信息化进程。就目前矿山自动化的市场来说，实现综合自动化是企业发展的必由之路，矿山自动化的市场主要集中在改造项目，自动化产品的进入必将使市场对产品的需求由单一型向机电一体型转变，因此需要建立一个能控制矿井所有自动化设备的跨专业管理部门，对现阶段拥有的自动化设备进行全面维护和管理，提高企业的生产效率，通过这个集成控制系统可以有效地衔接所有生产环节，全面详细地分析判断矿井下的工况、状态，对可能出现的故障进行预警。

3.4 加快采掘机械自动化建设

在矿山自动化较为发达的国家，采掘机械普遍使用计算机来控制，通过计算矿山开采环境，对采掘机械进行科学的参数设计，实现矿山自动化采掘。而我国矿山自动化在发展过程中，对新技术和开发和研究没有发达国家那么积极，虽然使用机械提高了开采质量，但从高强度开采工作的装备上来说，自动化的程度还远远不够。矿山机械想要真正朝着自动化的方向发展，就得加强远程操控机械的技术，使矿工作实现无人化操作，同时还得提高矿机械成套装备系统的综合技术，使采矿技术和环境、安全问题相协调。在未来，矿山自动化将不仅仅局限于单个系统的自动化，矿井自动化将成为矿企发展的主要方向，使矿井朝着安全、高效、可持续性的方向发展。但在现阶段，矿综合自动化的重点是在采矿过程中实现机械的自动化，加快锚杆支护速度的巷掘进高效快速成巷成套技术，岩巷掘进机械化快速成巷成套技术，以及适应不同条件的高效安全辅助运输系统成套技术。