数字化矿山现状及发展展望

智库 (14) 2021-04-09 18:53:03

本文针对数字化矿山建设现状及存在问题进行分析,为最终建立完整的可预测、预控、辅助矿方科学决策的可视化矿山平台,实现减人提效、人本安全提供参考。
一、中国矿山企业基本特征及数字化建设现状
1.1中国矿山企业基本特征
1)矿山建设周期长,效率低,风险高。地质成矿规律导致的矿产资源分布不均匀性,影响了矿山选址及矿产资源开发工作的进行。矿山的地质情况与所在地质环境的复杂性密切相关,矿山企业进行矿山建设只能在未知中摸索进行,这样就导致了矿山建设见效慢,再加上市场需求的不断变化,增加了矿山建设的风险。
2)矿山企业经济收益时间短。在矿山建设初期到投产期,矿山设备及工艺流程的调试需要1~2年时间,这期间矿山企业很难产生好的经济效益;在均衡生产期,许多不确定因素会随着开采的进行而出现; 在矿山衰老期,矿产资源的不断减少,开采条件恶化,生产成本也随之增加。在以上3个阶段,由于开采障碍因素的出现,开采深度的加大,导致了经济效益递减。
3)矿山企业工作环境艰苦。地下矿山由于通道狭长,作业噪声大、通讯条件差等因素,现代化设备难以在里面作业,由此也导致了难以对生产过程进行有效地控制。
1.2中国矿山企业数字化建设的现状
1)中国数字化矿山建设仍处于初级发展阶段,成熟地能够统一管理和集成空间信息、实时动态信息和管理信息的基础平台还未见报道。从数字化矿山的内涵和发展目标来看,实际上目前中国各类矿山完全意义上的数字化还没有建成。
2)数字化矿山系统正从分散孤立向集成化方向发展。当前,数字化矿山建设促进安全生产工作正在由分散、单一的安全信息系统建设向融合、全面、集成的安全管理平台方向发展。有些先进企业正从单项应用向集成化发展,从安全、健康、环境等进行全方位的统筹安排,逐步实现了整体管控。
3)数字化建设促进安全生产和提高管理效益正成为矿山企业发展战略的重要组成部分。多数大型企业建立了集自动化控制、调度指挥、监测监控和诊断维护等于一体的综合信息化自动化管控平台,逐步实现了生产、节能减排、洗选加工、现代物流等全过程的数字化平台。
4)安全生产数字化已经成为企业落实安全管理制度的重要载体。一些企业利用虚拟现实及数字模拟等手段,对安全操作的流程、突发事故处理进行模拟,为安全生产培训等提供了新手段,提高了工作人员对安全管理制度的理解和实践能力。这些数字化手段使得各项安全生产制度得到落实,尤其是在安全生产责任落实和考核、安全生产流程标准化等方面起到了重要作用。
5)数字化矿山建设理念提出已久,为降低生产成本,提高生产效率和市场竞争力,各矿山企业在矿山开采过程中已逐步在实现数字化矿山建设。
二、国外数字化矿山的研究现状
国际上,数字化矿山发展的非常迅速,发达采矿国家的矿山信息化建设已迈出坚实的步伐。国外已有大部分矿山企业将三维矿山设计软件、矿山生产计划类软件、GPS卡车优化调度系统及ERP企业资源管理系统等矿业信息化、数字化产品应用到矿山生产实际中并取得了良好的经济效果。
三、数字化矿山发展展望
1)智能安全。采用动态安全管理的方式,通过岗位安全知识培训,下井违章执法监察,特种岗位跟班巡检、岗位对标实现人员本质安全; 通过设备定期点检,保障在线设备正常运行,以实现机器设备的本质安全; 通过危险源辨识、风险评估环境监测及预警,实现环境的本质安全,构建矿山灾害预警应用系统; 通过质量标准化管理、安全综合评价、应急救灾辅助管理实现管理本质安全。
2)智能生产。通过流程协同优化控制解决生产子系统各自独立、在生产过程中衔接不顺畅的问题; 通过安全监控、人员定位、工业电视等系统为生产过程中的子系统提供联动保障; 通过电力监控系统提供动力保障; 通过信息引导、数字广播等系统解决井上下信息不对称的问题。采用生产执行系统,将矿建、掘进、生产、维护检修、及时调度等业务过程贯穿起来,同时,通过监测自动化、物流自动化和巡检智能化等手段,提供出生产过程中水、电、气、材料、折旧费、人工费等生产基础数据,依据这些信息达到岗位、班组及全员绩效考核的精确化,实现节约生产成本的目的。
3)智能物流。随着物聯网技术的发展,智能物流体系从入库开始,使用电子标签、精确定位、智能移动终端等技术,实现领用申请、出库、装车、运输、收料全过程的闭环管理。
四、中国数字化矿山存在的问题及应对措施
4.1存在的问题
1)各类平台不够成熟。中国矿山数字化建设目前还处于一个初级发展阶段,数字化矿山信息系统中能够实现统一管理以及进行空间信息集成、实时动态信息与管理信息的基础平台还不够成熟。由此导致中国大部分矿山企业对数字化矿山建设存在疑虑和消极甚至抵触情绪,对数字化矿山建设的投入也不多,进一步阻碍了数字化矿山建设的进程。
2)缺乏相关技术人才。由于在矿山工作的人大多数是农民工,长期以来他们的开采工作方式主要是人力带机械下矿作业,不仅效率低下,而且等到他们掌握技术后又基本到了退休年龄。加上企业长期对矿山数字化建设的不够重视,没有重视相关技术人才的培养。
3)缺乏数字化矿山建设关键技术。由于数字矿山的基础理论体系尚未建立,基础架构尚不够完善,数字矿山关键技术还有待突破。
4.2应对措施
数字化矿山是一个科学、系统的概念,也是一种动态持续的过程。从矿山实际出发,根据每个矿山的具体环境,把以信息技术为核心的“数字化矿山”建设作为矿山企业信息化建设的方向和目标。
1)建设贯穿矿山各个领域的高速企业网络。数字化矿山必须确保矿山在生产过程中产生的大量空间信息和生产过程中的环境状态、设备工况、人员信息等实时动态数据在企业内部、外部快速传递。不断开发专业分析软件,为矿山企业安全生产经营管理提供决策支持。
2)构建数字化矿山基础信息平台。采集到大量的固有信息和实时动态信息后,需要基于3DGIS技术的概念和编码方法规范地组织、存储、融合和管理数据。设置示范数字矿山,这种方式并不是着眼于短期的利益,而是与矿山企业的发展趋势相符合的一个改革措施,着眼于矿业强国的构建以及采矿办公室化的建设。
3)擅于借鉴国外的先进技术。国外在数字化采矿方面领先于中国,中国要取长补短,吸收其精华,去其糟粕。采用从消化到吸收再到创新的模式和路线,这样可以在借鉴先进的技术和经验的同时促进中国采矿方式的不断创新,提高创新水平和效率从而降低生产成本。
五、结束语
本文分析了目前我国数字化矿山建设的现状、存在问题,并提出相应对策,下一步还要对标国外先进采矿国家的数字化技术,深入研究相关关键技术,解决影响数字化矿山平台正常运行的核心问题,并建立示范应用,真正实现减人提效、人本安全。

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