□劉召勝
從礦山自動化到數(shù)字礦山，再到如今的智慧礦山，數(shù)字經(jīng)濟時代，有關(guān)未來礦山建設與實現(xiàn)方式的概念不斷被刷新。伴隨疫情而來的“新基建”熱潮，也更加確定了礦業(yè)領域轉(zhuǎn)型升級的主要途徑是大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、移動互聯(lián)等現(xiàn)代信息技術(shù)的應用。智能勘探、智慧礦山、礦業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)正引領傳統(tǒng)礦業(yè)加速向綠色、安全、智能、高效方向發(fā)展。
作為冶金采選領域設計與研發(fā)的“排頭兵”，中冶北方也乘勢而上，將智慧礦山整體架構(gòu)與核心技術(shù)攻關(guān)作為科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的重點，緊密結(jié)合采礦設計和現(xiàn)場實際需求，從總體方案設計到礦山虛擬現(xiàn)實應用、從基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集到大數(shù)據(jù)的管理應用、從設計數(shù)據(jù)和項目管理的科研業(yè)務建設到智慧礦山數(shù)據(jù)服務與展現(xiàn)的核心產(chǎn)品開發(fā)等多個領域展開了深入研究，取得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品與核心技術(shù)。
全流程再造為礦山賦能
智慧礦山在我國的發(fā)展還處于起步階段，在具體的實踐中還沒有真正意義上的成功案例可供借鑒，也沒有建立具體的行業(yè)標準。只有把礦山作為一個有機整體，從宏觀上對生產(chǎn)全流程進行再造，打通礦山從源頭到終端各個環(huán)節(jié)，使其發(fā)揮出最大效能，才能打破發(fā)展瓶頸，使礦山企業(yè)平穩(wěn)度過轉(zhuǎn)型升級“陣痛期”。這也是建設智慧礦山的初衷和目標。
中冶北方建設智慧礦山的優(yōu)勢在于60余年來在采礦領域積累的先進生產(chǎn)工藝及礦山設計規(guī)劃經(jīng)驗，對礦山企業(yè)提供的不間斷技術(shù)支持和服務也讓中冶北方充分了解礦山企業(yè)在實際生產(chǎn)中的問題與訴求。這使得中冶北方在工藝技術(shù)水平、整體規(guī)劃設計能力、落地實施能力及業(yè)務場景解決能力上都走在行業(yè)前列，是整合各方優(yōu)勢資源，牽頭實施智慧礦山建設的“最佳人選”。
在不斷的探索與實踐中，中冶北方對智慧礦山概念的理解也在持續(xù)加深。為此，中冶北方提出了獨有的智慧礦山建設理念，即以工藝優(yōu)化、生產(chǎn)管控為核心，通過全流程再造為礦山賦能。全流程覆蓋了生產(chǎn)過程中的點、線、面，“點”是對關(guān)鍵設施設備的智能化改造升級、對礦山生產(chǎn)過程重要信息點的智慧化信息采集以及對核心業(yè)務單元工藝及管理的智慧化建模；“線”是對生產(chǎn)業(yè)務流程的科學梳理、優(yōu)化；“面”是建立大數(shù)據(jù)管理平臺，在礦山三維空間模型和虛擬化集成管控平臺上，實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)的全流程生產(chǎn)管控和過程數(shù)據(jù)融合，最終實現(xiàn)為礦山設計、生產(chǎn)、管理、安全等提供優(yōu)化管理和決策支持。
利用信息化這張看不見的“網(wǎng)”，智慧礦山方案將大數(shù)據(jù)、VR、AR、AI等新型技術(shù)與采礦、選礦、燒結(jié)、球團的生產(chǎn)業(yè)務、工藝技術(shù)深度融合，使礦山企業(yè)的效能得到充分釋放、提升，進而全面提高礦山生產(chǎn)的經(jīng)濟效益、管理效益、安全效益。
“最強大腦”指揮高效生產(chǎn)
智慧礦山之所以智慧，是因為其是一個有機整體，通過對大數(shù)據(jù)的分析讓礦山生產(chǎn)系統(tǒng)了有了類似于人腦的分析決策功能。而讓“大腦”運轉(zhuǎn)的第一步，就是從頂層設計角度繪制建設藍圖，建立完整的智慧礦山規(guī)劃設計體系。
在規(guī)劃設計體系的框架內(nèi)，結(jié)合目前國內(nèi)礦山生產(chǎn)遇到的共性問題，中冶北方研發(fā)出了包含“1個平臺7個子系統(tǒng)”的智慧礦山“最強大腦”：“1個平臺”指的是智慧礦山管控平臺，是智慧礦山各子系統(tǒng)的基礎架構(gòu)系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的使用用戶、各級用戶的審批權(quán)限、各業(yè)務的審批流程等基礎信息都在該系統(tǒng)中統(tǒng)一配置，實現(xiàn)生產(chǎn)的標準化、精細化、協(xié)同化管理；“7個子系統(tǒng)”指的是包括智慧礦山移動APP 、井下礦地測采生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、井下礦生產(chǎn)智慧管控系統(tǒng)、井下礦生產(chǎn)3D管控系統(tǒng)、選礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)、球團生產(chǎn)管控系統(tǒng)以及露天礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)。
“智慧礦山移動APP”是智慧礦山管控平臺的移動應用，利用移動互聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)礦山生產(chǎn)部分基礎業(yè)務的移動化數(shù)據(jù)采集、查看，辦公流程的協(xié)同，生產(chǎn)實況的一覽和生產(chǎn)報表的移動管理。
“井下礦地測采生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)”是一套以輔助地質(zhì)測量、資源估計、儲量計算、采礦設計和采掘進度計劃編制的工具插件系統(tǒng)，通過與“井下礦生產(chǎn)智慧管控系統(tǒng)”和“井下礦生產(chǎn)3D管控系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)共享和交換，實現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務的智慧管控，使地質(zhì)工程師、測量工程師、采礦工程師等礦山技術(shù)人員的業(yè)務操作和管理更加便捷化、高效化和智能化。
“井下礦生產(chǎn)智慧管控系統(tǒng)”是國內(nèi)首個涵蓋井下礦開采全業(yè)務流程的智慧管控系統(tǒng)，涵蓋了井下礦開采從計劃編制、過程管控，到驗收、績效反饋的全業(yè)務流程管控，為井下礦生產(chǎn)搭建了一條一體化聯(lián)動生產(chǎn)管理路徑,為礦山生產(chǎn)的精準化決策、精細化管理、透明化生產(chǎn)提供有力的支撐，推動井下礦生產(chǎn)管控能力的持續(xù)改進，提高生產(chǎn)效益。
“井下礦生產(chǎn)3D管控系統(tǒng)”以井下礦生產(chǎn)的三維、全景、可視化管控為目標，實時展現(xiàn)井下生產(chǎn)狀態(tài)，解決井下礦生產(chǎn)的“黑盒子”問題，實現(xiàn)井下礦的生產(chǎn)信息在同一時空內(nèi)虛擬環(huán)境下的仿真展示、直觀可視化管控，輔助生產(chǎn)的決策和指揮。
“選礦及球團生產(chǎn)管控系統(tǒng)”主要是通過OPC或API對選廠相關(guān)基礎控制系統(tǒng)、業(yè)務管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集、存儲、WEB發(fā)布，實現(xiàn)對選礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)的遠程、實時，監(jiān)控，并通過業(yè)務功能，實現(xiàn)業(yè)務與數(shù)據(jù)的聯(lián)動管控功能。
“露天礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)”是基于GPS定位和行為分析的露天礦生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，可應用于智能調(diào)度及虛擬采礦，同時為礦山建設提供生產(chǎn)報表、安全在線監(jiān)測、企業(yè)微信等系統(tǒng)。
“智慧礦山系統(tǒng)”通過新建一套高水平的智慧管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了全業(yè)務流程再造，從而大大提升了礦山的本質(zhì)化安全，為企業(yè)帶來了效率、效益和安全的數(shù)量級提升。
智慧礦山整體規(guī)劃框圖
在提升經(jīng)濟效益方面，智慧礦山系統(tǒng)建成后，可實現(xiàn)電機車有軌運輸無人化以及多個車間無人值守，減少現(xiàn)場作業(yè)人員約30%，提高全員勞動生產(chǎn)率約9%；實現(xiàn)智能通風、環(huán)水系統(tǒng)平衡優(yōu)化，可以有效降低能耗約3%；通過全業(yè)務流程的精細化管理，礦石回采率可提高至87%，廢石混入率可降低至13%，直接提升礦石采出品位約0.5%，年新增精礦產(chǎn)量達10％。綜合計算后，礦山企業(yè)可實現(xiàn)年增凈利潤在12％以上。
在提升安全效益方面，智慧礦山系統(tǒng)可大大提升礦山的本質(zhì)化安全，主要體現(xiàn)在自動化減人、危險品全過程在線監(jiān)管、井下環(huán)境在線監(jiān)測、井下機械設備實時管控及井下生產(chǎn)各個工序、流程的有效合理銜接等。智慧管控結(jié)合大數(shù)據(jù)分析可提高事故發(fā)生時的快速疏散效率及應對能力，提升風險源的分級能力，提升隱患排查能力。
在提升管理效益方面，依托三維智慧管控系統(tǒng)核心優(yōu)勢，可為礦山在管理方面帶來質(zhì)變提升，包括優(yōu)化地質(zhì)、測量及采礦工序的工作流程，降低其工作強度，提高工作效率；提升礦山管理人員對井下生產(chǎn)全貌的實時把控能力；提升井巷施工驗收的精細度，做到精準驗收；工作管理便捷化、流程化、規(guī)范化；減少生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)錄入時間；增強生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)記錄的完整性、真實性和時效性；減少各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作量；降低因書面作業(yè)失誤造成的損失；生產(chǎn)過程中的所有設計、計劃和數(shù)據(jù)都可以實時共享和展示；各工序?qū)徟鞒倘客ㄟ^計算機在線實現(xiàn)，并且支持手機APP審批，簡單快捷。
采礦業(yè)一直以來被認為是安全風險高、工作環(huán)境差的行業(yè)。國內(nèi)礦山企業(yè)，特別是一些遠離城市、地處偏僻的礦山企業(yè)，常常面臨“招人難、留人更難”的局面。智慧礦山建成后，可大大改善員工的工作環(huán)境，提升員工幸福指數(shù)，提高員工對企業(yè)的歸屬感，更有利于企業(yè)培養(yǎng)人才、留住人才，對建設“和諧企業(yè)、綠色企業(yè)”有著很好地推動作用。
（作者系中冶北方工程技術(shù)有限公司副總經(jīng)理）
《中國冶金報》（2020年08月06日 04版四版）
