數(shù)字化礦山現(xiàn)狀及發(fā)展展望

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【摘 要】分析了我國數(shù)字化礦山建設(shè)的現(xiàn)狀及存在問題，并結(jié)合實(shí)際情況從轉(zhuǎn)換管理方式、優(yōu)化平臺、建立專業(yè)級控制中心、加強(qiáng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用和管理、完善信息采集和展示方式幾個方面提出了相應(yīng)對策，為最終建立完整的可預(yù)測、預(yù)控、輔助礦方科學(xué)決策的可視化礦山平臺，實(shí)現(xiàn)減人提效、人本安全提供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化礦山；管理方式；大數(shù)據(jù)；科學(xué)決策

本文針對數(shù)字化礦山建設(shè)現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行分析，為最終建立完整的可預(yù)測、預(yù)控、輔助礦方科學(xué)決策的可視化礦山平臺，實(shí)現(xiàn)減人提效、人本安全提供參考。

一、中國礦山企業(yè)基本特征及數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)狀

1.1中國礦山企業(yè)基本特征

1）礦山建設(shè)周期長，效率低，風(fēng)險(xiǎn)高。地質(zhì)成礦規(guī)律導(dǎo)致的礦產(chǎn)資源分布不均勻性，影響了礦山選址及礦產(chǎn)資源開發(fā)工作的進(jìn)行。礦山的地質(zhì)情況與所在地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性密切相關(guān)，礦山企業(yè)進(jìn)行礦山建設(shè)只能在未知中摸索進(jìn)行，這樣就導(dǎo)致了礦山建設(shè)見效慢，再加上市場需求的不斷變化，增加了礦山建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)。

2）礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益時間短。在礦山建設(shè)初期到投產(chǎn)期，礦山設(shè)備及工藝流程的調(diào)試需要1～2年時間，這期間礦山企業(yè)很難產(chǎn)生好的經(jīng)濟(jì)效益；在均衡生產(chǎn)期，許多不確定因素會隨著開采的進(jìn)行而出現(xiàn)； 在礦山衰老期，礦產(chǎn)資源的不斷減少，開采條件惡化，生產(chǎn)成本也隨之增加。在以上3個階段，由于開采障礙因素的出現(xiàn)，開采深度的加大，導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)效益遞減。

3）礦山企業(yè)工作環(huán)境艱苦。地下礦山由于通道狹長，作業(yè)噪聲大、通訊條件差等因素，現(xiàn)代化設(shè)備難以在里面作業(yè)，由此也導(dǎo)致了難以對生產(chǎn)過程進(jìn)行有效地控制。

1.2中國礦山企業(yè)數(shù)字化建設(shè)的現(xiàn)狀

1）中國數(shù)字化礦山建設(shè)仍處于初級發(fā)展階段，成熟地能夠統(tǒng)一管理和集成空間信息、實(shí)時動態(tài)信息和管理信息的基礎(chǔ)平臺還未見報(bào)道。從數(shù)字化礦山的內(nèi)涵和發(fā)展目標(biāo)來看，實(shí)際上目前中國各類礦山完全意義上的數(shù)字化還沒有建成。

2）數(shù)字化礦山系統(tǒng)正從分散孤立向集成化方向發(fā)展。當(dāng)前，數(shù)字化礦山建設(shè)促進(jìn)安全生產(chǎn)工作正在由分散、單一的安全信息系統(tǒng)建設(shè)向融合、全面、集成的安全管理平臺方向發(fā)展。有些先進(jìn)企業(yè)正從單項(xiàng)應(yīng)用向集成化發(fā)展，從安全、健康、環(huán)境等進(jìn)行全方位的統(tǒng)籌安排，逐步實(shí)現(xiàn)了整體管控。

3）數(shù)字化建設(shè)促進(jìn)安全生產(chǎn)和提高管理效益正成為礦山企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。多數(shù)大型企業(yè)建立了集自動化控制、調(diào)度指揮、監(jiān)測監(jiān)控和診斷維護(hù)等于一體的綜合信息化自動化管控平臺，逐步實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、節(jié)能減排、洗選加工、現(xiàn)代物流等全過程的數(shù)字化平臺。

4）安全生產(chǎn)數(shù)字化已經(jīng)成為企業(yè)落實(shí)安全管理制度的重要載體。一些企業(yè)利用虛擬現(xiàn)實(shí)及數(shù)字模擬等手段，對安全操作的流程、突發(fā)事故處理進(jìn)行模擬，為安全生產(chǎn)培訓(xùn)等提供了新手段，提高了工作人員對安全管理制度的理解和實(shí)踐能力。這些數(shù)字化手段使得各項(xiàng)安全生產(chǎn)制度得到落實(shí)，尤其是在安全生產(chǎn)責(zé)任落實(shí)和考核、安全生產(chǎn)流程標(biāo)準(zhǔn)化等方面起到了重要作用。

5）數(shù)字化礦山建設(shè)理念提出已久，為降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和市場競爭力，各礦山企業(yè)在礦山開采過程中已逐步在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦山建設(shè)。

二、國外數(shù)字化礦山的研究現(xiàn)狀

國際上，數(shù)字化礦山發(fā)展的非常迅速，發(fā)達(dá)采礦國家的礦山信息化建設(shè)已邁出堅(jiān)實(shí)的步伐。國外已有大部分礦山企業(yè)將三維礦山設(shè)計(jì)軟件、礦山生產(chǎn)計(jì)劃類軟件、GPS卡車優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)及ERP企業(yè)資源管理系統(tǒng)等礦業(yè)信息化、數(shù)字化產(chǎn)品應(yīng)用到礦山生產(chǎn)實(shí)際中并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

三、數(shù)字化礦山發(fā)展展望

1）智能安全。采用動態(tài)安全管理的方式，通過崗位安全知識培訓(xùn)，下井違章執(zhí)法監(jiān)察，特種崗位跟班巡檢、崗位對標(biāo)實(shí)現(xiàn)人員本質(zhì)安全； 通過設(shè)備定期點(diǎn)檢，保障在線設(shè)備正常運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的本質(zhì)安全； 通過危險(xiǎn)源辨識、風(fēng)險(xiǎn)評估環(huán)境監(jiān)測及預(yù)警，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的本質(zhì)安全，構(gòu)建礦山災(zāi)害預(yù)警應(yīng)用系統(tǒng)； 通過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理、安全綜合評價(jià)、應(yīng)急救災(zāi)輔助管理實(shí)現(xiàn)管理本質(zhì)安全。

2）智能生產(chǎn)。通過流程協(xié)同優(yōu)化控制解決生產(chǎn)子系統(tǒng)各自獨(dú)立、在生產(chǎn)過程中銜接不順暢的問題； 通過安全監(jiān)控、人員定位、工業(yè)電視等系統(tǒng)為生產(chǎn)過程中的子系統(tǒng)提供聯(lián)動保障； 通過電力監(jiān)控系統(tǒng)提供動力保障； 通過信息引導(dǎo)、數(shù)字廣播等系統(tǒng)解決井上下信息不對稱的問題。采用生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，將礦建、掘進(jìn)、生產(chǎn)、維護(hù)檢修、及時調(diào)度等業(yè)務(wù)過程貫穿起來，同時，通過監(jiān)測自動化、物流自動化和巡檢智能化等手段，提供出生產(chǎn)過程中水、電、氣、材料、折舊費(fèi)、人工費(fèi)等生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，依據(jù)這些信息達(dá)到崗位、班組及全員績效考核的精確化，實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。

3）智能物流。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能物流體系從入庫開始，使用電子標(biāo)簽、精確定位、智能移動終端等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)用申請、出庫、裝車、運(yùn)輸、收料全過程的閉環(huán)管理。

四、中國數(shù)字化礦山存在的問題及應(yīng)對措施

4.1存在的問題

1）各類平臺不夠成熟。中國礦山數(shù)字化建設(shè)目前還處于一個初級發(fā)展階段，數(shù)字化礦山信息系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一管理以及進(jìn)行空間信息集成、實(shí)時動態(tài)信息與管理信息的基礎(chǔ)平臺還不夠成熟。由此導(dǎo)致中國大部分礦山企業(yè)對數(shù)字化礦山建設(shè)存在疑慮和消極甚至抵觸情緒，對數(shù)字化礦山建設(shè)的投入也不多，進(jìn)一步阻礙了數(shù)字化礦山建設(shè)的進(jìn)程。

2）缺乏相關(guān)技術(shù)人才。由于在礦山工作的人大多數(shù)是農(nóng)民工，長期以來他們的開采工作方式主要是人力帶機(jī)械下礦作業(yè)，不僅效率低下，而且等到他們掌握技術(shù)后又基本到了退休年齡。加上企業(yè)長期對礦山數(shù)字化建設(shè)的不夠重視，沒有重視相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)。

3）缺乏數(shù)字化礦山建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)。由于數(shù)字礦山的基礎(chǔ)理論體系尚未建立，基礎(chǔ)架構(gòu)尚不夠完善，數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。

4.2應(yīng)對措施

數(shù)字化礦山是一個科學(xué)、系統(tǒng)的概念，也是一種動態(tài)持續(xù)的過程。從礦山實(shí)際出發(fā)，根據(jù)每個礦山的具體環(huán)境，把以信息技術(shù)為核心的“數(shù)字化礦山”建設(shè)作為礦山企業(yè)信息化建設(shè)的方向和目標(biāo)。

1）建設(shè)貫穿礦山各個領(lǐng)域的高速企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字化礦山必須確保礦山在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量空間信息和生產(chǎn)過程中的環(huán)境狀態(tài)、設(shè)備工況、人員信息等實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部、外部快速傳遞。不斷開發(fā)專業(yè)分析軟件，為礦山企業(yè)安全生產(chǎn)經(jīng)營管理提供決策支持。

2）構(gòu)建數(shù)字化礦山基礎(chǔ)信息平臺。采集到大量的固有信息和實(shí)時動態(tài)信息后，需要基于3DGIS技術(shù)的概念和編碼方法規(guī)范地組織、存儲、融合和管理數(shù)據(jù)。設(shè)置示范數(shù)字礦山，這種方式并不是著眼于短期的利益，而是與礦山企業(yè)的發(fā)展趨勢相符合的一個改革措施，著眼于礦業(yè)強(qiáng)國的構(gòu)建以及采礦辦公室化的建設(shè)。

3）擅于借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)。國外在數(shù)字化采礦方面領(lǐng)先于中國，中國要取長補(bǔ)短，吸收其精華，去其糟粕。采用從消化到吸收再到創(chuàng)新的模式和路線，這樣可以在借鑒先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的同時促進(jìn)中國采礦方式的不斷創(chuàng)新，提高創(chuàng)新水平和效率從而降低生產(chǎn)成本。

五、結(jié)束語

本文分析了目前我國數(shù)字化礦山建設(shè)的現(xiàn)狀、存在問題，并提出相應(yīng)對策，下一步還要對標(biāo)國外先進(jìn)采礦國家的數(shù)字化技術(shù)，深入研究相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，解決影響數(shù)字化礦山平臺正常運(yùn)行的核心問題，并建立示范應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)減人提效、人本安全。

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