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礦業變臉 智能礦山的未來已來

2019-04-17 14:22:14 來源: 中國礦業報

  全球礦業正經歷一場新的革命,大數據、人工智能、物聯網等技術和礦山的結合越來越密切。礦山生產模式不斷更新,採礦業向規模化、集約化、協同化方向發展,開始邁入智能化新階段,智能化作為綠色礦山建設的一個重要方向,已引起礦業界高度關注,在4月11日召開的2019中國綠色礦山建設高峰論壇上,眾專家對此各抒己見,其中不乏真知灼見,引發與會者共鳴。

  建設智能礦山是時代的召喚

  “華為也要幹採礦啦。”中南大學教授、博士生導師周科平在論壇上表示,煤炭產業作為我國的傳統產業,採煤技術先進,與智能化擁抱的新時代已經到來,可謂“過去未去,未來已來。”

  其所指,華為近日與精英科技、煤科院正式簽署“煤礦大腦”戰略合作協議,並發布了全新的“煤礦大腦”解決方案。據了解,“煤礦大腦”採用了雲、邊、端的技術架構,不僅融合了華為在華為雲、邊緣計算和人工智能等眾多新技術,還融合了精英科技人才在煤炭行業多年的積累經驗,對於煤礦的安全生產及數字化、智能化的管理具有重要意義。

  “要想從根本上破解金屬礦山安全高效生產難題,採礦工業必須由勞動密集型升級為技術密集型,從簡單粗放型向精準開採型轉變。”周科平指出,探索智能化無人採礦技術,提高資源回收率,解決礦井可持續發展問題,實現“無人則安”,把礦工從艱苦危險的環境和高強度體力勞動中解放出來,既解決了礦山安全發展的問題,又實現了創新驅動發展。

  周科平認為,21世紀的礦業,就是要構建一種新的智能模式,實現資源與開採環境數字化、技術裝備智能化、生產過程可視化、信息傳輸網絡化、生產管理與決策科學化。智能化成為礦山行業轉型升級的必由之路,這在業界已達成共識。

  中鴻重機作為智能化鏟裝運設備的領軍企業,也是山東省新舊動能轉換企業,該集團董事長寧曉峰表示,隨著地下礦山對智能化設備需求量增多和智能化要求越來越高,已有越來越多的礦山和設備廠家加入到智能化、數字化礦山建設的行列中,共同推動智能化礦山的發展。智慧礦山是新時代對礦山人提出的新要求,建設信息化、數字化、智能化、無人化的現代化礦山,不僅是黨和國家交給礦業人的政治任務和目標,也是現實環境的要求。

  在他看來,隨著礦山數字化建設的進展,許多大中型礦山已經具備了實現鏟裝運智能化控制的基礎條件,井下通訊係統、互聯網絡已經到達地下礦山作業的主要工作面。

  論壇上,北京安瑞斯礦山裝備有限公司作為智能礦山一體化建設方案提供商,該公司總經理安月陽認為,智能化技術已經有了長足發展,將助力綠色礦山建設,目前該公司主要產品係列包括遠程智能採礦係統、鑿岩臺車自動鑽孔係統、煤矸智能分選機器人係統、自動滅火係統等,已成功在中國五礦集團、山東黃金集團、馬鋼集團、招金集團、開灤集團等單位礦山應用。

  國內外智能礦山技術側重點不同

  北京科技大學教授、博士生導師胡乃聯表示,隨著信息技術、人工智能技術的快速發展,礦山智能化已成為全球礦業領域的技術熱點和發展方向。上世紀90年代,礦業發達國家就開始投入力量,開展礦山自動化、智能化的研究,並取得了進展。受裝備水平、管理模式、技術條件的限制,我國礦山智能化水平明顯落後於礦業發達國家。

  對比國內外智能礦山建設的技術側重點,他認為,礦業發達國家側重於智能礦山、自動化採礦技術的研究與應用,並已取得了豐碩成果;我國礦山則通過建設“數字礦山”來實現礦山的信息化、數字化,以此為基礎開展研究與開發建設工作。

  據其介紹,我國科技部從“十一五”開始,通過“863”計劃項目,支持礦山數字化、智能化方面的研究。“十一五”期間開展了“數字化採礦關鍵技術與軟件開發”研究,“十二五”期間開展了“數字礦山建設關鍵技術研究與示範”和“地下金屬礦智能開採技術”研究;“十三五”期間,目前我國立項支持的項目主要有兩個,一個是作為國家重點研發計劃的“地下金屬礦規模化無人採礦關鍵技術研發與示範”,另一個是工信部智能制造綜合標準化項目——“面向黃金生產行業的數字化車間通用模型標準與試驗驗證”。

  分析國內外智能採礦的成功案例,他認為,其成功之處主要得益於合理高效的開採工藝、智能化的鑿岩設備、智能化的出礦設備、自動化的提升和運輸設備、先進的生產管控模式。

  據了解,我國金屬礦山有近兩萬座,其中地下開採礦山多,大致可分為三類:少數現代化大型礦山,技術裝備水平和資源綜合利用程度接近礦業發達國家水平;相當數量的中型礦山,裝備為上世紀70年代水平,資源綜合利用率較低,管理粗放;大量的小型礦山,機械化程度低、管理粗放、安全和環境問題突出。

  最近幾年,國際智能化採礦的研究方興未艾,部分國際廠商已經在一些國際知名大型礦山進行了工業化試驗,如基律納鐵礦、智利國家銅礦等礦山,但這些係統投資巨大,對設備要求高。

  與國外大規模礦山相比,我國礦山更為復雜,小礦山眾多,分布散,因此我國礦山智能化不能完全照搬國外模式,應該通過持續的技術創新來實現。

  在我國相關國家政策的鼓勵下,一些礦山企業、設備制造公司、研發單位,積極投入力量開展智能礦山技術研發,在某些領域已經初見成效。

  智能化礦山建設應走出誤區

  周科平認為,我國智能礦山建設應走出以下誤區:

  一是引進自動化生產線等實現智能化。一些礦山企業在進行智能化改造的過程中,由於對智能化建設的認識不足,以及考慮成本投入因素,認為只要引入自動化生產線、生產設備或工藝係統,就是實現了礦山智能化建設。

  自動化生產線的引入只是礦山智能化改造最具代表性的一步,但不是全部。智能礦山體係自下而上包括設備層、控制層、生產執行層、經營管理層和決策支持層等,還有統一架構的礦山數據庫、規範的數據接口、標準化的作業流程,以及智能係統的支撐。任何環節的缺失或不足都會導致無法發揮先進生產線的優勢。

  二是智能化過程似乎可以一步到位。部分礦山企業負責人單純地認為,只要採用先進技術或設備,實現企業生產運營、監管、救援等關鍵環節的機械化和信息化,實現“固定崗位無人值守,井下作業人員減少,生產率和設備利用率提升,安全事故數量降低”的目標就是實現了智能化。事實上,智能化過程是一個復雜的過程,欲速則不達,需要不斷努力,逐步實現目標。

  三是效倣好像就能追趕或縮小與優勢企業的差距。我國大部分礦山企業依然採取模倣龍頭企業的做法,照搬其技術或經營模式,看到龍頭企業採用自動化、信息化生產線,也學著引入相應的技術或設備,由於每個礦山的條件不一樣,所以,應從自身實際需求出發積極開展關鍵技術研究,建立自主知識產權的智能礦山體係。

  四是盲目依靠高投入來代替智能化規劃。買一堆先進裝備,雖然花了很多錢,但是如果沒有一支高素質的職工隊伍,智能化也是行不通的。礦山智能化過程需要人力、物力、財力等多方面的投入和統籌配置,一些企業管理人員在沒有對智能化進行充分認知的前提下盲目進行高投入,希望能在較短的時間內實現智能化改造,導致沒有完全發揮先進工藝和設備的優勢。因此,沒有經過合理充分的科學規劃和正確的智能化體係運作,高投入不一定能達到高收益的效果,不但會造成資源浪費,更阻礙了企業智能化發展道路。

  不同礦山應採取不同策略

  周科平表示,智能礦山建設的途徑是,首先有智能裝備,然後做一個小範圍的智能採場,再建成智能礦山。智能礦山是一個綜合的係統工程,絕不僅僅是幾套三維建模軟件就能支撐,需要“軟+硬”的相互支撐,以及產業部門的大力合作支撐。

  胡乃聯認為,我國中小型礦山多,集約化開發程度低,技術管理水平差距大,建設智能礦山的條件並不好,因此不同礦山建設智能化礦山應採取不同的策略。一些生產規模大,開採條件好,具有一定創新能力的礦山,應成為推動礦山智能化的主力,要走在前頭,形成示範效應。大部分中小型礦山應從實際出發,不求整體推進,要有選擇地移植、集成、開發、應用相關成果,逐步提升礦山技術、裝備和智能化水平。隨著信息技術、智能化技術的進步,智能礦山的內涵也在不斷豐富,智能礦山建設不可能一蹴而就,礦山應根據自身條件和具體需求,有目的地選擇建設項目,使其發揮的效益。我國是一個礦業大國,但還不是礦業強國,智能礦山是兩化融合、“互聯網+”戰略在礦業的具體體現,具有遠見卓識的礦業人應以建設礦業強國為目標,積極推進礦山的智能化建設,為我國礦業現代化做出歷史性的貢獻。

(責任編輯:靜靜)