TOP

智慧露天矿山建设基本框架及体系设计
[ 录入者:admin | 时间:2020-09-30 10:01:10 | 作者:张瑞新 孙健东 | 来源: | 浏览:1619次 ]


作者简介:

张瑞新(1964-)博士、教授、博士生导师,现任应急管理部华北科技学院校长,中国矿业大学(北京)教授,主要从事露天开采工艺优化设计、数字化矿山、安全生产信息化等研究工作。

孙健东(1988-)博士,博士后,现任应急管理部-华北科技学院-智能化无人开采研究所副所长,中国矿业大学(北京)矿业及计算机应用研究所副主任。主要从事露天开采工艺优化设计、露天开采装备智能化等研究工作。邮箱:sjd_xx@126.com

关键词:智慧露天矿;物联网;大数据;智慧系统;基础平台

0 引言

矿产资源是人类生存、经济建设和社会发展不可或缺的重要物质基础,煤炭长期以来一直是中国的主体能源,占一次能源产量和消费量的60%以上,预计在2050年以前煤炭仍将是中国的主体能源。煤炭工业作为关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业,开发技术和工程管理的智能化是其可持续发展的必由之路。当前智能化作为颠覆性的创新技术,已经成为世界范围内基础工业产业变革的核心驱动力,正在更大范围和更深层次对各个国家的发展战略和国民经济产生深刻影响,成为重塑世界范围内传统工业发展形态,增强产业国际核心竞争力和提高全要素生产率的核心关键,具有划时代的重要意义。采用智能化高新技术来带动传统矿业的转型和升级,可从本质上提升矿山企业的核心竞争力,从而推动传统矿业向安全、高效、经济、绿色与可持续的目标发展[1-2],在日益激烈的国际市场竞争中脱颖而出。

近年来互联网+、人工智能和大数据等颠覆性技术的方兴未艾,拉开了第4次工业革命的序幕,加速了传统行业变革的进程,德国提出了工业4.0,美国提出了“智慧地球(Smart Planet)”,中国提出了“中国制造2025”战略,发展智能制造、智能装备、智能生产是成为工业界发展的主流方向。因此,利用这次工业革命的机遇,建设智慧煤矿、发展智能化开采符合国家战略,也是解决目前煤炭工业面临问题及发展的必然选择,相较于井工开采露天矿山更适合建设符合智慧化要求的现代化矿山[3-5]。

国外从20世纪90年代开始研究露天矿山开采智能采矿技术,美国、加拿大、澳大利亚、德国等发达国家都提出了自己的技术方案。针对开发设计智能化方面,西方采矿大国相继推出了用于地质资料处理、矿床建模、采矿设计、计划编制、测绘图形处理等方面的矿用商品化软件。英国矿山计算有限公司(MICL)开发了Datamine采矿软件系统,包括地质信息处理、矿床模型构造、采矿设计、矿山调度与计划等模块,其主要应用在地质勘探数据处理、露天或地下采矿设计、矿山调度以及生产计划编排等方面。Surpac国际软件公司(SSI)开发了Surpac软件是一套三维交互式图形软件系统,具有地表测量数据处理、地质勘探数据分析和采矿设计等功能。其应用领域主要包括勘探和地质建模、资源评估、露天和地下采矿设计、生产计划和开采进度计划编制以及尾矿和复垦设计等。澳大利亚MAPTEK开发了Vulcan软件,将地质矿床建模[8]、采矿设计及进度计划编制融为一体,可以利用地质统计学方法处理原始数据并预测品位变化,可以进行露天或地下采矿设计和生产进度安排[6-10]。

针对设备及工艺智能化方面,比塞洛斯公司控制系统应用现代计算机技术更新了原已实现的自动化,推出了钻孔可编程控制系统。它由可编程逻辑控制器和显示器组成的PLC视屏系统,钻机钻孔过程中可随时向司机提供运转的各种性能参数。英格索兰公司潜孔钻机通过钻机监测系统(IRDMS),司机从司机室的控制台监视钻进参数 (钻进速度、孔深、总进尺以及已钻出的孔数),也可以诊断出与机械和系统功能有关的故障,关键件的温度、压力以及过滤器状况。并能把数据传输给钻机外的计算机,或者与矿山无线系统联网。CAT运输设备自动化系统包括定位、环境(路况)检测、机器控制、无线通信和位置控制,GNSS接收器连续不断地监测卡车的位置和方向,激光测距仪将扫描卡车前面的路面来确定是否有障碍,数据经过计算机处理告诉操作机器人如何避让。2013年福特斯克金属集团与卡特彼勒公司合作,在索罗门(Solomon)铁矿区签署无人驾驶卡车协议,第一批8台无人驾驶的全自动793F矿用卡车在矿区投入使用,至今已经拥有54辆,无人驾驶卡车累计运量达到2.4亿吨[11-24]。

相比国外发达国家,我国智能化开采技术起步较晚,但随着我国科学技术的高速发展,尤其是矿业软件方面的迅速发展与企业数字化管理理念的提升,使得国内的矿山具备了建设数字化矿山的条件。现在,我国国内已经有一些矿山实现了矿山的穿孔、爆破、模型更新、配矿等功能单一或几个联合业务模块的数字化管控。国内采矿设计智能化方面具有代表性的有中南大学开发的DIMINE软件,三地曼公司开发的3Dmine,北京大学与龙软科技的LongRuanGIS,煤炭科学研究总院开发的矿区资源与环境信息系统(MREIS)等。DIMINE软件提供了一套较完整的数字矿山解决方案,可应用于地质勘探资料分析、地质体三维建模、资源评价与储量计算、露天和地下采矿优化设计、通风网络解算、开采计划编制、矿山局部与整体的快速建模等工作。三地曼公司开发的3DMine软件主要应用于固体矿产的地质勘探数据管理、矿床地质模型、传统和现代地质储量计算、露天及地下矿山采矿设计、露天短期进度计划以及生产设施数据、规划目标数据的实用三维可视化基础平台建设。该软件包括三维软件界面设计、模块化软件结构,实现了地质、测量、采矿和生产管理的信息共享,具有较好的与国内外图形软件的数据兼容性,是国内较为领先的三维矿业软件。

国内露天矿在设计规划研究、教育科技、矿山开发等方面的信息化、自动化等也得到了一定的发展。华能伊敏露天矿、神华准能集团和中煤平朔集团等大型矿山信息化和智能化建设提升了数字化设计工具普及率、关键工艺流程数控化率以及矿山生产运营管理的自动化程度[25-34]。

华能伊敏煤电公司露天矿十分重视利用信息技术改造和提升传统产业工作,在企业信息化、数字化、自动化方面作了大量的工作,从1997年开始先后建立了卡车自动化调度系统、管理信息系统(MIS)、疏干集控系统、破碎-皮带集控系统等,建设了以光纤为基础的高速企业网。这些系统的使用为露天矿生产、经营、管理提供了先进的技术手段,取得了良好的经济效益和社会效益。

国家能源投资集团准能集团按照国家能源投资集团信息化总体规划和数字矿山指导规划为依据,结合准能集团数字矿山建设现状和降本增效需求,以先进的技术、设计理念和管理思想为指导,构建准能数字矿山总体应用架构。监测监控方面已建系统包括地面生产系统集控系统、卡车调度系统、车辆防碰撞预警系统、边坡稳定监测系统、卡车轮胎在线监测系统、燃油监控系统、供配电监控系统、工业电视系统、无线通信系统等;生产管理方面已建系统包括综合监控与调度指挥、生产执行系统、班组管理系统、PM设备管理系统、成本分析及展示系统、维修作业安全管控系统、煤质分析系统;生产工艺方面已建系统包

11
<< < 1 2 3 4 5 6 7 > >> 1/18
】【打印繁体】【投稿】【收藏】 【推荐】【举报】 【关闭】 【返回顶部
[上一篇]Goonyella Riverside煤矿开始使用.. [下一篇]没有了

评论

称  呼:
验 证 码:
内  容:

最新文章

热门文章

推荐文章

广告位