矿业变脸,智能矿山的未来已来

2019-04-16

来源:中国矿业报

 

  全球矿业正经历一场新的革命,大数据、人工智能、物联网等技术和矿山的结合越来越密切。矿山生产模式不断更新,采矿业向规模化、集约化、协同化方向发展,开始迈入智能化新阶段,智能化作为绿色矿山建设的一个重要方向,已引起矿业界高度关注,在4月11日召开的2019中国绿色矿山建设高峰论坛上,众专家对此各抒己见,其中不乏真知灼见,引发与会者共鸣。

 

  建设智能矿山是时代的召唤

 

  “华为也要干采矿啦。”中南大学教授、博士生导师周科平在论坛上表示,煤炭产业作为我国的传统产业,采煤技术先进,与智能化拥抱的新时代已经到来,可谓“过去未去,未来已来。”

 

  其所指,华为近日与精英科技、煤科院正式签署“煤矿大脑”战略合作协议,并发布了全新的“煤矿大脑”解决方案。据了解,“煤矿大脑”采用了云、边、端的技术架构,不仅融合了华为在华为云、边缘计算和人工智能等众多新技术,还融合了精英科技人才在煤炭行业多年的积累经验,对于煤矿的安全生产及数字化、智能化的管理具有重要意义。

 

  “要想从根本上破解金属矿山安全高效生产难题,采矿工业必须由劳动密集型升级为技术密集型,从简单粗放型向精准开采型转变。”周科平指出,探索智能化无人采矿技术,提高资源回收率,解决矿井可持续发展问题,实现“无人则安”,把矿工从艰苦危险的环境和高强度体力劳动中解放出来,既解决了矿山安全发展的问题,又实现了创新驱动发展。

 

  周科平认为,21世纪的矿业,就是要构建一种新的智能模式,实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。智能化成为矿山行业转型升级的必由之路,这在业界已达成共识。

 

  中鸿重机作为智能化铲装运设备的领军企业,也是山东省新旧动能转换企业,该集团董事长宁晓峰表示,随着地下矿山对智能化设备需求量增多和智能化要求越来越高,已有越来越多的矿山和设备厂家加入到智能化、数字化矿山建设的行列中,共同推动智能化矿山的发展。智慧矿山是新时代对矿山人提出的新要求,建设信息化、数字化、智能化、无人化的现代化矿山,不仅是党和国家交给矿业人的政治任务和目标,也是现实环境的要求。

 

  在他看来,随着矿山数字化建设的进展,许多大中型矿山已经具备了实现铲装运智能化控制的基础条件,井下通讯系统、互联网络已经到达地下矿山作业的主要工作面。

 

  论坛上,北京安瑞斯矿山装备有限公司作为智能矿山一体化建设方案提供商,该公司总经理安月阳认为,智能化技术已经有了长足发展,将助力绿色矿山建设,目前该公司主要产品系列包括远程智能采矿系统、凿岩台车自动钻孔系统、煤矸智能分选机器人系统、自动灭火系统等,已成功在中国五矿集团、山东黄金集团、马钢集团、招金集团、开滦集团等单位矿山应用。

 

  国内外智能矿山技术侧重点不同

 

  北京科技大学教授、博士生导师胡乃联表示,随着信息技术、人工智能技术的快速发展,矿山智能化已成为全球矿业领域的技术热点和发展方向。上世纪90年代,矿业发达国家就开始投入力量,开展矿山自动化、智能化的研究,并取得了进展。受装备水平、管理模式、技术条件的限制,我国矿山智能化水平明显落后于矿业发达国家。

 

  对比国内外智能矿山建设的技术侧重点,他认为,矿业发达国家侧重于智能矿山、自动化采矿技术的研究与应用,并已取得了丰硕成果;我国矿山则通过建设“数字矿山”来实现矿山的信息化、数字化,以此为基础开展研究与开发建设工作。

 

  据其介绍,我国科技部从“十一五”开始,通过“863”计划项目,支持矿山数字化、智能化方面的研究。“十一五”期间开展了“数字化采矿关键技术与软件开发”研究,“十二五”期间开展了“数字矿山建设关键技术研究与示范”和“地下金属矿智能开采技术”研究;“十三五”期间,目前我国立项支持的项目主要有两个,一个是作为国家重点研发计划的“地下金属矿规模化无人采矿关键技术研发与示范”,另一个是工信部智能制造综合标准化项目——“面向黄金生产行业的数字化车间通用模型标准与试验验证”。

 

  分析国内外智能采矿的成功案例,他认为,其成功之处主要得益于合理高效的开采工艺、智能化的凿岩设备、智能化的出矿设备、自动化的提升和运输设备、先进的生产管控模式。

 

  据了解,我国金属矿山有近两万座,其中地下开采矿山多,大致可分为三类:少数现代化大型矿山,技术装备水平和资源综合利用程度接近矿业发达国家水平;相当数量的中型矿山,装备为上世纪70年代水平,资源综合利用率较低,管理粗放;大量的小型矿山,机械化程度低、管理粗放、安全和环境问题突出。

 

  最近几年,国际智能化采矿的研究方兴未艾,部分国际厂商已经在一些国际知名大型矿山进行了工业化试验,如基律纳铁矿、智利国家铜矿等矿山,但这些系统投资巨大,对设备要求高。

 

  与国外大规模矿山相比,我国矿山更为复杂,小矿山众多,分布散,因此我国矿山智能化不能完全照搬国外模式,应该通过持续的技术创新来实现。

 

  在我国相关国家政策的鼓励下,一些矿山企业、设备制造公司、研发单位,积极投入力量开展智能矿山技术研发,在某些领域已经初见成效。

 

  智能化矿山建设应走出误区

 

  周科平认为,我国智能矿山建设应走出以下误区:

 

  一是引进自动化生产线等实现智能化。一些矿山企业在进行智能化改造的过程中,由于对智能化建设的认识不足,以及考虑成本投入因素,认为只要引入自动化生产线、生产设备或工艺系统,就是实现了矿山智能化建设。

 

  自动化生产线的引入只是矿山智能化改造最具代表性的一步,但不是全部。智能矿山体系自下而上包括设备层、控制层、生产执行层、经营管理层和决策支持层等,还有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。任何环节的缺失或不足都会导致无法发挥先进生产线的优势。

 

  二是智能化过程似乎可以一步到位。部分矿山企业负责人单纯地认为,只要采用先进技术或设备,实现企业生产运营、监管、救援等关键环节的机械化和信息化,实现“固定岗位无人值守,井下作业人员减少,生产率和设备利用率提升,安全事故数量降低”的目标就是实现了智能化。事实上,智能化过程是一个复杂的过程,欲速则不达,需要不断努力,逐步实现目标。

 

  三是效仿好像就能追赶或缩小与优势企业的差距。我国大部分矿山企业依然采取模仿龙头企业的做法,照搬其技术或经营模式,看到龙头企业采用自动化、信息化生产线,也学着引入相应的技术或设备,由于每个矿山的条件不一样,所以,应从自身实际需求出发积极开展关键技术研究,建立自主知识产权的智能矿山体系。

 

  四是盲目依靠高投入来代替智能化规划。买一堆先进装备,虽然花了很多钱,但是如果没有一支高素质的职工队伍,智能化也是行不通的。矿山智能化过程需要人力、物力、财力等多方面的投入和统筹配置,一些企业管理人员在没有对智能化进行充分认知的前提下盲目进行高投入,希望能在较短的时间内实现智能化改造,导致没有完全发挥先进工艺和设备的优势。因此,没有经过合理充分的科学规划和正确的智能化体系运作,高投入不一定能达到高收益的效果,不但会造成资源浪费,更阻碍了企业智能化发展道路。

 

  不同矿山应采取不同策略

 

  周科平表示,智能矿山建设的途径是,首先有智能装备,然后做一个小范围的智能采场,再建成智能矿山。智能矿山是一个综合的系统工程,绝不仅仅是几套三维建模软件就能支撑,需要“软+硬”的相互支撑,以及产业部门的大力合作支撑。

 

  胡乃联认为,我国中小型矿山多,集约化开发程度低,技术管理水平差距大,建设智能矿山的条件并不好,因此不同矿山建设智能化矿山应采取不同的策略。一些生产规模大,开采条件好,具有一定创新能力的矿山,应成为推动矿山智能化的主力,要走在前头,形成示范效应。大部分中小型矿山应从实际出发,不求整体推进,要有选择地移植、集成、开发、应用相关成果,逐步提升矿山技术、装备和智能化水平。随着信息技术、智能化技术的进步,智能矿山的内涵也在不断丰富,智能矿山建设不可能一蹴而就,矿山应根据自身条件和具体需求,有目的地选择建设项目,使其发挥最大的效益。我国是一个矿业大国,但还不是矿业强国,智能矿山是两化融合、“互联网+”战略在矿业的具体体现,具有远见卓识的矿业人应以建设矿业强国为目标,积极推进矿山的智能化建设,为我国矿业现代化做出历史性的贡献。


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