智慧礦山，你想了解的元宇宙在這里|動(dòng)態(tài)焦點(diǎn)

礦產(chǎn)在現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位舉足輕重，因?yàn)閷?duì)礦產(chǎn)的大規(guī)模應(yīng)用人類開啟了工業(yè)化時(shí)代，可以說是一根扁擔(dān)兩頭挑，一頭挑國(guó)計(jì)一頭挑民生。在全球范圍內(nèi)，礦產(chǎn)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，礦工費(fèi)時(shí)費(fèi)力工作效率卻難有保障，又與警察、消防員等職業(yè)一樣高危。不僅是工作環(huán)境的險(xiǎn)象環(huán)生，各種職業(yè)病也是屢見不鮮。因此推進(jìn)建設(shè)智慧礦山是堪稱利國(guó)利民的積極事業(yè)。智慧礦山的顯著標(biāo)志就是“少人化”到“無人化”，即從開采到掘進(jìn)等全流程場(chǎng)所，設(shè)備等都逐漸過渡到“少人化”，“無人化”，直到最終整座礦場(chǎng)都實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)，礦場(chǎng)內(nèi)外各個(gè)方面都在智慧機(jī)器人和智能設(shè)備下操作完成。

從技術(shù)發(fā)展的角度說，礦山的發(fā)展大體經(jīng)歷了四個(gè)階段：原始階段-機(jī)械化階段-數(shù)字化與信息化階段-智慧化階段，下面簡(jiǎn)要介紹一下。

1、原始階段：礦工主要通過手工和簡(jiǎn)單的工具如鎬刨、锨挖進(jìn)行礦山的采掘活動(dòng)，生產(chǎn)主要依靠人力，效率極為有限，開采范圍也僅限淺層地表，且受外部條件如天氣等的影響很大。

【資料圖】

2、機(jī)械化階段：礦山在采掘、生產(chǎn)等方面開始使用炸藥、雷管、導(dǎo)火索等爆破設(shè)備，在運(yùn)輸、勘探、后勤等方面大量使用機(jī)械化設(shè)備，在原有礦山的基礎(chǔ)上順著礦脈發(fā)掘，礦石產(chǎn)量和生產(chǎn)效率大大提高，礦井用人數(shù)量大大減少。

3、數(shù)字化與信息化階段：電腦的飛速發(fā)展與普及，給礦場(chǎng)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大機(jī)遇?？萍几锩晒倪\(yùn)用給礦場(chǎng)帶來翻天覆地的變化，生產(chǎn)效率前所未有的提高?，F(xiàn)代的信息化則是主要是解決數(shù)據(jù)傳輸與呈現(xiàn)問題，“少人化”，“無人化”也邁進(jìn)了一大步。

4、智慧化階段：目前發(fā)達(dá)國(guó)家在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域都快速邁向智慧時(shí)代，我國(guó)也在逐步加強(qiáng)有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施等的建設(shè)部署。隨著智能化水平不斷提高，智慧礦山一詞作為新興概念也逐漸被各國(guó)接受。

智慧礦山雖然目前更多的還處于藍(lán)圖階段，但僅憑現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)推測(cè)也不難發(fā)現(xiàn)，它需要的設(shè)備是不可能畢其功于一役的。下面簡(jiǎn)單說幾點(diǎn)本人的見解，歡迎補(bǔ)充。

一、物聯(lián)網(wǎng)

1.感知層；主要負(fù)責(zé)識(shí)別物體、收集信息，主要設(shè)備有GPS，AR，傳感器等，具體過程是通過傳感器等設(shè)備收集數(shù)據(jù)，利用藍(lán)牙設(shè)備等技術(shù)手段傳遞數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)獲取的題。

2.網(wǎng)絡(luò)層；利用網(wǎng)絡(luò)將感知層采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、認(rèn)證以及實(shí)時(shí)傳輸。在傳統(tǒng)的礦產(chǎn)開采過程中，信息傳遞主要靠架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)和利用局域網(wǎng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，全國(guó)范圍內(nèi)開始推廣4G/5G井下地面網(wǎng)絡(luò)全覆蓋等技術(shù)，為礦產(chǎn)信息的收集與傳輸提供了行之有效的保障，也為智慧礦山的建設(shè)提供了更多可行性依據(jù)。

3.動(dòng)態(tài)處理層；利用大數(shù)據(jù)、視頻圖像處理等技術(shù)，對(duì)礦壓預(yù)測(cè)、應(yīng)急事故實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)管理，提高數(shù)據(jù)管理與推送的準(zhǔn)確性，提高礦山信息可視化建設(shè)水平。動(dòng)態(tài)處理系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析調(diào)整，指導(dǎo)日常生產(chǎn)，降本增效。

4.應(yīng)用層；這層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸出，可以直觀的反應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效果，保證建設(shè)效果。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，合理處理傳輸協(xié)議，組建物聯(lián)網(wǎng)的信息編碼。同時(shí)為了保證對(duì)礦井下生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還需將信息及時(shí)反饋，實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)做好遠(yuǎn)程故障的應(yīng)急處理工作。

這里要說一家企業(yè)和新聞，近日，京能集團(tuán)（北京能源集團(tuán)有限責(zé)任公司）所屬昊華能源西部能源的首個(gè)6.5米大采高智能化綜采工作面正式投入生產(chǎn)。此外，這套系統(tǒng)還集成了快速掘進(jìn)工作面，以及對(duì)主通風(fēng)系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，主運(yùn)輸系統(tǒng)，主排水系統(tǒng)，和壓風(fēng)系統(tǒng)的智能化改造，加快建設(shè)智慧礦山、綠色礦山，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為集團(tuán)“三個(gè)京能”建設(shè)貢獻(xiàn)智慧力量。

二、無人駕駛

礦場(chǎng)基本都處于荒郊野外，且環(huán)境污染也較重，基本不適宜人類生活。即便有健全的勞動(dòng)安全保障，安全事故，職業(yè)病等還是令人談之色變。礦場(chǎng)因?yàn)閮?nèi)外交通線路相對(duì)簡(jiǎn)單，也利于自動(dòng)駕駛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)一些企業(yè)如百度正在積極探索發(fā)展無人礦用卡車，也漸入佳境。本月中旬，低速無人駕駛產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟將在杭州舉行“2022中國(guó)低速無人駕駛行業(yè)發(fā)展年會(huì)”，屆時(shí)還有《礦區(qū)無人駕駛行業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書（2022版）》公布，值得關(guān)注。

這里要介紹全球工程機(jī)械的龍頭企業(yè)之一，美國(guó)的卡特彼勒。早在1985年時(shí)，卡特彼勒就啟動(dòng)了自主研發(fā)采礦卡車的計(jì)劃，同時(shí)也積極參與開發(fā)自主采礦系統(tǒng)。據(jù)官網(wǎng)報(bào)道，卡特彼勒裝備MineStar（礦山之星）的無人礦卡已在全球范圍內(nèi)安全運(yùn)輸了超過50億噸的貨物，其中10億噸都是在近九個(gè)月內(nèi)完成的。卡特彼勒無人礦卡正在每年刷新紀(jì)錄，預(yù)計(jì)今年的運(yùn)輸量將超過15億噸。

卡特彼勒的成就離不開其自研的礦山之星系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了全面的采礦作業(yè)和移動(dòng)設(shè)備管理系統(tǒng)，由五個(gè)智能模塊構(gòu)成：車隊(duì)、地形、探測(cè)、車況、指令。從車隊(duì)分配到情況監(jiān)控，再到遠(yuǎn)程或自主控制等一切事務(wù)，礦山之星系統(tǒng)都能應(yīng)對(duì)自如，提高了生產(chǎn)效率和安全性，進(jìn)而幫助礦區(qū)進(jìn)行更好地管理。得益于這套系統(tǒng)，卡特彼勒目前已經(jīng)在全球三大洲的礦場(chǎng)里實(shí)現(xiàn)了7X24小時(shí)完全無人運(yùn)行。?

三、數(shù)字孿生

目前任何一種大規(guī)模的工業(yè)設(shè)施都在積極探索數(shù)字孿生的應(yīng)用，礦場(chǎng)也不例外。基于數(shù)字孿生建立礦場(chǎng)智能管控系統(tǒng)，保證對(duì)礦場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控，便于礦工更好的提供遠(yuǎn)程服務(wù)，采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行智能分析，優(yōu)化礦山運(yùn)營(yíng)，保證礦山生產(chǎn)安全，高效地進(jìn)行。

數(shù)字孿生不僅限于建模，可用于礦山生產(chǎn)流程的各部分。以露天礦場(chǎng)為例，其開采范圍線、開采深度與開采量、礦量消耗數(shù)據(jù)是需要監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵信息，是評(píng)判企業(yè)是否依法開采的重要依據(jù)。因此更需要及時(shí)準(zhǔn)確地掌握露天礦山資源已開采的概要信息、變化存儲(chǔ)量、礦坑挖掘節(jié)點(diǎn)、礦量消耗情況，應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)露天礦山開采全程進(jìn)行全天候多方位監(jiān)測(cè)，縮短工期，打破傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)形式，為資源管理部門提供全面、客觀的數(shù)據(jù)支持。

當(dāng)露天礦場(chǎng)發(fā)展到地下階段時(shí)，數(shù)字孿生及其豐富的可視化圖表和動(dòng)畫效果，集成供水、通風(fēng)、運(yùn)輸、設(shè)備運(yùn)作及井下漫游畫面，形象的對(duì)井下多種應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行詳盡的數(shù)據(jù)解釋。同時(shí)還可結(jié)合智能感知設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井的生產(chǎn)環(huán)境、工作視角、設(shè)備分布、工藝流程、產(chǎn)量走勢(shì)、巷道劃分、設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的真實(shí)復(fù)現(xiàn)，達(dá)到礦井上下管理透明化，扁平化等目的。

這里要介紹下南京奧特智慧數(shù)字科技有限公司，擁有一流的數(shù)字孿生技術(shù)水平。其智慧礦山以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ)，整合礦企各部門現(xiàn)有信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，深度融合5G、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)應(yīng)用，覆蓋安監(jiān)生產(chǎn)、綜合集控、智能巡檢、經(jīng)營(yíng)管理、智能掘進(jìn)、智能開采、智能運(yùn)輸?shù)榷鄻I(yè)務(wù)領(lǐng)域。在系統(tǒng)流程中可以實(shí)現(xiàn)

礦山全要素可視；匯聚人員、環(huán)境、設(shè)備等全要素信息，在系統(tǒng)中構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)完全一致數(shù)字孿生礦山。

礦山全態(tài)勢(shì)感知；通過對(duì)不同專業(yè)的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、治理和分析，實(shí)現(xiàn)看到系統(tǒng)即是了解現(xiàn)場(chǎng)。

礦山辦公數(shù)字化；將日常辦公、報(bào)表分析、智能巡檢等業(yè)務(wù)流程和表單的管理數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理，確保業(yè)務(wù)安全可控。

礦山業(yè)務(wù)分析智能化；構(gòu)建調(diào)度指揮、安全生產(chǎn)、綜合集控、智能巡檢和經(jīng)營(yíng)管理五大中心，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。

智慧礦山是礦產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略方向和目標(biāo)，它的核心在于智能化?，F(xiàn)在，新一代信息技術(shù)，主要是5G技術(shù)帶來的發(fā)展機(jī)遇非常難得，并且需要兼顧數(shù)字化與信息化礦場(chǎng)建設(shè)，以及礦產(chǎn)的安全高效開發(fā)和清潔利用。技術(shù)創(chuàng)新永無止境，信息化、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的使用對(duì)提升和改造傳統(tǒng)礦產(chǎn)業(yè)是顯而易見的，因此不斷開創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的智慧礦山發(fā)展新模式就很有意義。

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