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互联网时代数字化矿山的研究与发展

2021-01-04刘培雄

中国金属通报 2020年13期
关键词:矿山企业矿山工作者

王 雷,刘培雄

(甘肃辰州矿产开发有限责任公司,甘肃 甘南州 747000)

2013 年之后,我国经济开始呈现高速增长趋势,地质行业逐渐受到冷落;同时,也逐渐遗留下不少历史问题。当前,我国转高速度发展为高质量发展,地质行业的工作范围也逐渐扩大,不再是简单的矿产探索,还包括地质资源研究等;但矿产仍是地质行业中尤为重要的一环。信息化是当下所有产业的趋势,以互联网技术对传统产业进行改造,为其能动性增值。矿产企业作为资源开发的主导者,也必须适应时代要求,走发展数字化的道路;建立数字化矿山,实现探矿智能化,达到真正的科学采矿。将数字化概念融入每个生产环节中,以期形成绿色矿山,助力整个行业以及相关行业的发展。通过研究分析、发掘问题、提出发展建议,旨在揭示互联网时代下,数字化矿山的重要性。

1 数字化矿山的研究分析

1.1 现状研究

1.1.1 我国矿山企业的特点

矿山企业是建立数字化矿山的主体,因此要科学规划数字矿山建设,首先要厘清我国矿山企业的特点所在。

(1)周期长、风险高、效率低。矿山建设一项综合性与复杂性的长战线工作。地质成矿规律导致了我国的矿产资源分布不均,因此大多数的建设工作都需要在不明朗的情况下,进行探矿、选址与开发。加之我国地质环境的复杂性,将矿山建设周期无限延长,效率也由此降低。近来年,随着社会需求的不断加大,对矿山建设与矿产资源提出了新的要求,进一步加剧的工程当中的风险因子。

(2)经济效益递减。从开采前到完成开采,矿山企业的经济效益呈现递减趋势。在建设初期到投入生产,相应的配套设备需要不断进行调试,工艺流程也需要不断核对,这一过程大致估算需要1 年~2 年。这一阶段的特点就是耗时长且几乎没有经济效益的流入。在开采过程中,又会出现诸多不确定的因素,影响建设工作的进行。在一个周期的开采起后,矿山逐渐步入衰老期,矿产资源开始不可逆的减少,开采的成本也开始增加,这个时候矿山的经济收益已经开始出现“入不敷出”的情况。

(3)工作环境艰苦。矿山工作由于需要长期深入地下通道,进行探矿、采矿工作;但通道内大多狭长黑暗,给工作带来了难度;在作业时,设备机械的噪音大。通道里通讯条件差,现代设备也难以在这样的环境下,进行精确的信息传达与操作控制。矿山工作长期处于艰苦的环境中,已是常态现象。

1.1.2 建设数字化矿山的现状

21 世纪初,我国开始致力于建设数字化矿山,相较于发达国家,我国在这一领域的建设起步较晚。但随着我国互联网技术的不断创新与发展,数字化矿山还是获得了显著的成果。

(1)尚未建设完善成熟。目前,我国尚处于数字化矿山的初期阶段,关于实现集成信息与动态信息传达,仍未形成系统的建设体系,还在摸索之中。从数字化矿山的发展理念来看,我国尚未实现真正意义上的数字化,仍需通过不断的地质发现与矿业探究,逐步去完善成熟。

(2)由单一化转向多元化。我国的数字化矿山虽暂不成熟,但也朝着规范化、系统化的方向发展。近几年,数字化矿山正逐渐从单一化转向多元化,即从原先的分散孤立个体化建设,发展为集成产业化发展,逐步向全面融合的方向努力,以期实现互联网技术辅助下,数字化与行业的融合,助推科学规划,全面管控矿业发展与矿山开采。

(3)落实安全高效的生产。随着数字化理念在矿山企业中的贯彻,数字化矿山已经成为了实现安全高效生产的最佳路径。我国国内大多数的大型企业,都建立了综合的管理平台;用以进行自动化控制、安全监管、探矿采矿、确定矿山地质以及探究地质资源等多元化的操作平台。这不仅给行业带来了新的机遇,给企业带来了效益,最重要的是,保障了矿山工作者的安全与及时的信息传达。同时,利用数字技术进行实时的沟通交流,打破了传统的工作信息传播屏障,无形之中设置了企业与员工、员工与员工之间的“互联网”,促进工作的高效完成。

(4)逐步实现安全管理。矿山工作者的安全问题,是国家与企业一直以来重点关注与头疼的问题。数字化矿山破解了这一难题,利用数字化建设,实现企业的安全管理。利用AR 与数字模拟等方式,对工作流程进行预先模拟,分析预设突发事件,进行专业的安全培训,帮助工作者进行处理。数字化矿山的建设,不仅提高了安全意识,还锻炼了危机处理的实战能力。同时,利用互联网技术,建立数字化的安全管控制度,将安全因素纳入员工的日常考核中。

1.2 体系结构研究

数字化矿山是一个系统且复杂的体系,它涵盖了多学科、多领域的相关理论知识与实践经验。基于理论知识与前人研究,建立了数字化矿山的体系结构。如图1 所示。

由图可知,数字化矿山的体系结构大致由以下几个部分组成。

图1 数字化矿山的体系结构

1.3 技术研究

1.3.1 安全与预警技术

安全与预警技术是数字化矿山的重要技术,以快速、实时定位的方式,建立穿透性的矿井可视化模型,利用信息分层,实现矿井内外的关联作业。保证工作者的安全,在突发事件发生时能够有效定位预警。同时,基于对矿山灾害事件的研究,设计评价机制,通过选取多类数据,进行数据挖掘与分析;结合地质行业与矿业的特点,对潜在的风险因素进行剖析,利用互联网技术制定安全监测系统以及应对危机处理对策。建立数字化矿山,研究矿井内部装置最大接触距离,利用超高频的高精度测距技术,进行精确的测量,划出矿井距离“红线”,在趋近危险距离时,发出警告。全方位实现对工作者的安全保障机制。

1.3.2 高效生产技术

在建立数字化矿山初期,存在诸多种类不一网络通讯方式,方式繁杂且不统一,使用起来常前后矛盾。当前,数字化矿山为破解这一问题,基于物联网技术,建立了统一的网络通信协议,制订了系统的编码体系;实现了矿山之间的信息传达与共享,加快了高效生产的实现。同时,利用数字化研究矿山生产运作过程,提出优化协同方案;利用互联网技术衔接好每一个工作流程。开发综合性一体化平台,将信息进行分层处理,进行自动化的数据录入与存储;达到整个作业流程智能化与高效化。

1.3.3 新型传感技术

基于云数据算法,利用矿井大数据,进行数据转录与储存;同时,研究传感技术,设计智能传感器,监测数据的真实流动,防止伪数据的出现,做好工作过程前中后期,数据动态性的检测。

2 互联网时代数字化矿山存在的问题

目前,我国的数字化矿山建设成效良好,但由于起步较晚,相关的体系与制度尚不完善,还存在着不少亟需破解的问题。

2.1 平台建设尚不成熟

目前,我国的数字化矿山建设平台尚不成熟,还不能系统的进行运作,无法实现统一的空间与数据集成管理。由于平台的不完善,导致大多数的矿业企业与工作者的对于数字化建设存在疑惑,消极的心态因素一定程度上,阻碍了数字化矿山的建设。

2.2 专业人才匮乏

在矿井作业的工作者,大多是一些农民工;年轻的矿工,普遍专业知识基础薄弱,再加上开采方式基本是以人力为主,导致整个工作流程效率较低。而经验丰富的矿工又临近退休。因此,应大力吸纳本土或外来专业人士,同时积极开设专业培训课,培养新一代矿业工作者;多措并举地建立专业的人才队伍。

2.3 缺乏关键技术

由于相关的体系制度尚未建立齐全,理论知识支撑也相对较少。应基于国外与我国的成功案例,优化与补充数字化矿山的关键技术。

3 发展建议

建设数字化矿山是一个系统工程,也是一个动态过程。需要按需出发,以矿山的实际情况,选择最优方案进行科学规划。

3.1 构建完善的系统平台

通过构建模型,利用云数据采集海量有效信息;基于3DGIS 技术将平台规范化、系统化。利用数字编码将信息进行组织、融合,再整体放入平台中进行运作。确保在矿山企业中流转的数据能够实时动态的被监测。

3.2 建立人才队伍

人是一切产业劳动与发展的主体,鉴于我国矿山专业工作者的缺失,吸纳与培养人才已迫在眉睫。要建立人才队伍,首先要做好安全保障与福利待遇,要给矿井工作者营造安全的工作环境,提高待遇,避免人才流失。

3.3 借鉴国外先进技术

国外在数字化矿山的建设方面较为先进,技术与理论也较为成熟全面。因此,我国在建设数字化矿山时,可以积极借鉴国外的先进技术,取其优势,弃其劣势。从借鉴技术到融合技术、再到创新技术与发展技术,不断在学习与创造中,探索出适应我国建设数字化矿山的最佳路径。

4 结语

我国已然迈入新时代,地质行业的重新兴起,矿业也受到了前所未有的重视。互联网时代的全面覆盖,给数字化矿山的建设带来了新的机遇;将数字化融入到基层,助推矿山的发展。机会的同时也有挑战,矿山企业与工作者必须意识到,数字化矿山的建设不是一蹴而就的,需有的放矢地统筹规划、科学管理、培养人才。借鉴国外技术与理论,创新与发展适应我国的新技术,助推矿山的稳健发展。

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