淺談某大型礦業(yè)公司智慧礦山的系統(tǒng)架構(gòu)與實現(xiàn)

劉玉青，田 偉

（河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司，唐山 063000）

0 引言

近年來，隨著“兩化融合”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家發(fā)展規(guī)劃的影響，礦山行業(yè)也迎來了智能化建設的浪潮。在國際潮流的推動以及國內(nèi)政策的引領(lǐng)下，面對當前低迷的行業(yè)環(huán)境，礦山企業(yè)需努力提升礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級，以此來提升礦業(yè)的信息化和自動化水平，通過“機械化換人，自動化減人”實現(xiàn)降本增效，是目前礦山企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1 礦業(yè)公司智慧礦山整體規(guī)劃方案

1.1 公司智慧礦山整體架構(gòu)

根據(jù)礦業(yè)公司信息自動化建設的定位及現(xiàn)狀，智慧礦山建設的總體思路是將圍繞智能化開采、選尾全流程自動化生產(chǎn)、安全管控一體化指揮與企業(yè)信息化管理四個方面開展。打造六層平臺整體建設構(gòu)架，即決策支持層、企業(yè)管理層、生產(chǎn)執(zhí)行層、安全保障層、過程控制層和基礎(chǔ)設備層六個層面，礦業(yè)公司智慧礦山建設的著重點在決策支持層與企業(yè)管理層，各礦山智慧礦山建設的著重點在安全保障層、生產(chǎn)執(zhí)行層、過程控制層與基礎(chǔ)設備層。

第一層基礎(chǔ)設備層：以礦山生產(chǎn)裝備智能化、生產(chǎn)設備及各類傳感器自動化、調(diào)度指揮中心、應急救援指揮中心、機房工程、企業(yè)管理網(wǎng)、工業(yè)光環(huán)網(wǎng)作為建設目標。

第二層過程控制層：以DCS 分布式控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)、可視化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為建設目標實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝、環(huán)境、安全的自動監(jiān)視監(jiān)測。

第三層安全保障層：以礦山的本質(zhì)安全為建設目標，通過信息自動化系統(tǒng)，提高人員、設備的安全系數(shù)，實現(xiàn)安全管理預警與完善的閉環(huán)管理。

第四個層面生產(chǎn)執(zhí)行層：包括礦山技術(shù)管理、生產(chǎn)管理，是智慧礦山建設的核心，包括以下方面：

（1）在生產(chǎn)管理上以MES 系統(tǒng)為主導，實現(xiàn)以生產(chǎn)成本管理為核心的工藝流程、指標、計劃、調(diào)度、統(tǒng)計、成本、設備工況、材料能源、計量質(zhì)量管理。

（2）在礦產(chǎn)資源管理及設計和技術(shù)管理上利用GIS地理信息系統(tǒng)，以礦業(yè)工具軟件作為支撐平臺，實現(xiàn)資源勘查、地質(zhì)建模、資源儲量及資源技經(jīng)評價。

（3）在管控指揮上以MPS 礦山平行系統(tǒng)為中心，將設計、計劃、生產(chǎn)、調(diào)度、指揮與管理集成在一個三維可視化平臺上，實現(xiàn)安全環(huán)境監(jiān)測、設備巡檢維護、生產(chǎn)調(diào)度指揮、事故應急指揮、崗位培訓演練的集成管理，在設計階段實現(xiàn)仿真模擬，在生產(chǎn)階段實現(xiàn)在線展現(xiàn)與集成監(jiān)控，在技改階段實現(xiàn)回放與分析。

第五層企業(yè)管理層：以ERP 企業(yè)資源計劃系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)、設備全生命周期管理系統(tǒng)，SRM 招投標和供應商管理系統(tǒng)，OA 辦公自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的企業(yè)管理平臺作為建設目標。

第六層決策支持層：以企業(yè)經(jīng)營計劃管理、業(yè)務智能分析、企業(yè)績效考核管理、企業(yè)決策支持管理作為建設目標。

1.2 智慧礦山數(shù)據(jù)流

圖 智慧礦山數(shù)據(jù)流圖

智慧礦山各平臺的數(shù)據(jù)流如圖所示，它主要包括企業(yè)數(shù)據(jù)中心的企業(yè)決策數(shù)據(jù)、企業(yè)管理數(shù)據(jù)和礦山數(shù)據(jù)中心的生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)、平行系統(tǒng)數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)、監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)。

1.3 2+1 存儲模式

由于智慧礦山各平臺的應用大多是礦山業(yè)務與技術(shù)支撐數(shù)據(jù)，在處理與應用中關(guān)系十分復雜，通過結(jié)合實際的綜合分析，根據(jù)河鋼礦業(yè)公司的現(xiàn)有管理構(gòu)架和礦山通信條件、工作相對獨立性考慮，采用2+1存儲模式，建設企業(yè)和礦山兩級數(shù)據(jù)中心，便于將來的擴展應用：

（1）企業(yè)數(shù)據(jù)中心：主要存儲企業(yè)級應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)、下屬礦山成果數(shù)據(jù)。

（2）礦山數(shù)據(jù)中心：主要存儲礦山過程與成果數(shù)據(jù)。

2 結(jié)束語

智慧礦山架構(gòu)是設計與實現(xiàn)智慧礦山系統(tǒng)的首要基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時能夠指導建立的智慧礦山系統(tǒng)符合最終預期需求。隨著專家系統(tǒng)、模式識別等人工智能技術(shù)，全球衛(wèi)星導航技術(shù)，遙感技術(shù)，數(shù)據(jù)分析決策系統(tǒng)等在礦山的應用，智慧礦山領(lǐng)域研究不斷完善、關(guān)鍵技術(shù)不斷突破及國內(nèi)外智慧礦山發(fā)展的長遠規(guī)劃，智慧礦山一定會朝著更好更快的發(fā)展，最終達到智能化無人開采這一終極目標。