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“鸟枪换炮” 智能矿山从梦想走入现实

——从2019中国绿色矿山建设高峰论坛传来的信息·智能技术裝備篇

2019年04月24日 9:30 27280次浏覽 來源:   分類: 地質礦業   作者:

導讀: 随着信息技术、人工智能技术的快速发展,矿山智能化已成为全球矿业领域的技术热点和发展方向。矿业发达国家自上世纪90年代已经开启矿山自动化、智能化的研究,并取得了进展。总体而言,我国矿山智能化水平在裝備水平、管理模式、技术条件等各方面均明显落后于矿业发达国家。最近几年,在“互联网+”、智能制造2025国家战略的鼓舞下,国内一些矿山企业、设备制造公司、研发单位,积极投入力量开展智能矿山技术研发,在某些领域已经初见成效。

随着信息技术、人工智能技术的快速发展,矿山智能化已成为全球矿业领域的技术热点和发展方向。矿业发达国家自上世纪90年代已经开启矿山自动化、智能化的研究,并取得了进展。总体而言,我国矿山智能化水平在裝備水平、管理模式、技术条件等各方面均明显落后于矿业发达国家。最近几年,在“互联网+”、智能制造2025国家战略的鼓舞下,国内一些矿山企业、设备制造公司、研发单位,积极投入力量开展智能矿山技术研发,在某些领域已经初见成效。

在礦山智能化問題上,礦業發達國家側重于智能礦山、自動化采礦技術的研究與應用,並已取得了豐碩成果,而國內礦山則多通過建設“數字礦山”來實現礦山的信息化、數字化,以此爲基礎開展智能化推進。

 

煤矸智能分選機器人

煤矸智能分選機器人

相关专家表示,智能矿山建设水平取决于地质条件、开采工艺、裝備水平、管理模式等诸多因素影响。而其智能化环节也多集中于地质资源数字化,可视化开采设计,规划、计划最优化等矿山数字化技术,包括凿岩、装药、出矿、支护、运输(有轨、无轨)、提升在内的移动设备的自主运行,包括通风、排水、充填、供风、供电等环节的固定设备自动化,包括碎矿、磨矿、选别、压滤、排尾在内的智能选矿,包括监测监控、人员定位、通讯联络、紧急救援、安全管理在内的安全生产保障,包括智能调度、质量管控、能源设备、材料供应在内的生产管理智能化等。目前,在国内,对于露天矿山,利用卫星导航系统,指挥调度穿孔、爆破、装载、运输、排土设备的运转,技术已经非常成熟;钻机、电铲、卡车的智能化,尤其是车辆的自主运行,成为露天矿山智能化研究的重点。

在日前召开的2019中国绿色矿山建设高峰论坛暨绿色矿业创新技術裝備博览会上,多种支撑国内矿山智能化的新技術新裝備被推介。

露天礦采掘運輸業的數字化系統

當前,露天礦采掘運輸行業的數字化現狀呈現出原始人工統計和指揮、半自動化統計和自動化統計與初步調度三者並存的情況。由于系統成本等原因,自動化統計與初步調度的系統占比較低、覆蓋面較窄,露天礦信息系統整體智能化水平低。但在當前生態文明建設的背景下,露天礦采掘運輸業需在追求質量的經濟發展目標下走生態環保道路,要降本增效,走高質量發展道路。大數據智能已在商用、政用和民用等領域凸顯價值,利用大數據智能爲露天礦采掘運輸業賦能將爲實現礦業的生態發展和高質量發展創造機遇。比如,大數據智能化減少挖機礦車之間的空閑等待對提高生産效率具有很大的幫助。而現有産品的派車算法智能化程度不夠,空閑等待問題依然亟待優化。使用強化學習方法,通過對大量曆史數據的學習而得出高效的派車規則,具有重要的意義。

專業人士認爲,要實現露天礦采掘運輸業的智能化,需要三個基本要素:算法、算力和數據。行業大數據更是成爲露天礦采掘運輸業的智能化的基礎。爲實現礦業智能化,構建和普及露天采掘運輸業的大數據采集、傳輸和存儲系統需先行一步。

东方浩联(北京)智能科技有限公司研发的基于车辆自组网的工程机械调度管理系统正是咒Xτ谧橹工程设备数据,夯实矿业智能化的基础的数字化智能系统。同时还在调度系统基础上进行功能延伸,数据提取与监控深入到矿区各个生产设备,实现远程自动化控制与生产流程可视化。目前该系统主要包含以下功能:一体式智能车载终端、生产产量自动统计、车辆作业状态监控。以车辆自组网为核心的一体式智能硬件,保证信息在车和车、车和人、车和路边单元之间信息稳定的传输,是本产品监控和调度等功能的技术基础。其中,挖机矿车匹配状态监控,可通过该模块远程、实时、全面掌握各运输车辆的实时所处状态及该状态的时间进程,以便尽快判断各运输车辆是否处于正常工作状态中,车队长可通过“排队状态”中的车辆数量,判断当时车辆调度的合理性。实时卫星定位监控,用于实时地图监控及历史轨迹查询。对实时车辆所在位置及状态进行展示,并设定电子围栏,若有车辆超出地图划定范围,即可记录,以备处理;可用于查询当前司机信息,回溯历史轨迹及防止公车私用。异常报警提示,可通过该模块识别并记录异常数据,统计“超速行驶”记录,防止“点火不工作”、“超出规定范围”等易造成油耗浪费、影响安全生产现象的发生,并可即时通报相关负责人,以供查询、跟踪及处理相关的违规情况。空满图像识别,可通过终端拍照,图像数据实时上传云端,管理者可以实时查看车辆的装车空满情况、车辆牌号与装车挖机号,在解决绩效问题时提供仲裁依据,有效防止跑空车。智能调度,通过智能算法施行“末尾淘汰制”,以工作数据为考核标准,工作合格的车辆才会轮转到其他采点工作。改善车辆绩效和工作内容上的均衡,并且促进生产积极性和解决部分采点因运输不便造成的司机消极工作导致采掘不均等问题。车辆维修管理,记录车辆维修原因、说明维修待料、记录车辆维修开始和结束时间、统计维修工时与费用。车辆加油管理,通过使用浩联智能联网加油机,可实现加油数据实时上传到服务器,加油数据报表一键导出,便于管理人员核对油料成本与油耗。

智能礦山一體化

北京安瑞斯矿山裝備有限公司(Beijing Amras Mine equipment co., Ltd) 所提供的的智能礦山一體化建设方案主要包括:遠程智能采礦系統、鑿岩台車自動鑽孔系統、煤矸智能分選機器人系统等。

遠程智能采礦系統

據介紹,該系統實現了一套操控平台控制多台設備作業。系統能自主行走、自動加速、自動導航;車載激光掃描儀可以進行實時路徑學習;在采礦方式允許的情況下,可以實現自主倒礦作業;可以實時記錄設備運行參數;配備自動滅火功能;配套教學培訓平台,降低人員培訓費用;可放置在地面中控室遠程操控作業。該系統能夠實現生産過程遙控化,井下工人大量減少,大幅度提高井下勞動生産率,降低井下通風、降溫等費用;實現采礦作業辦公室化,礦工將遠離高深井、高溫、岩爆作業環境,從根本上解決生産安全問題;實現礦山開采規模化,智能化程度提高,産能大幅度提升,成本下降,低品位礦石得以充分利用;實現技術隊伍知識化,職工素質大幅度提高,隊伍結構以及待遇得到改善,礦工社會地位得到提升。

鑿岩台車自動鑽孔系統

目前,在国内矿山开采过程中,岩体开凿由人工操作面临诸多现实问题。比如,效率低;孔位精度不高,随意性大,影响爆破效果;凿孔质量难控制;存在超挖欠挖、隧道成型不规整,大块数量多;存在孔位不规整、不均匀、数量不够等因素,造成火工材料浪费,增加采矿成本;超挖、欠挖或隧道成型差导致二步骤采场采矿进路中有充填体或形成不稳定围岩,对人员和采矿设备造成一定的危险;定位不精确、少打孔多装药造成的大块,在二次爆破时容易出现堵塞溜井的严重后果;二次爆破产生的高速石子,容易击穿已经敷设的风管、水管及电缆管道,造成不必要的损失。而鑿岩台車自動鑽孔系統,采用工程机械专用控制器、机载电脑、编码器、电液比例换向阀和变量泵等。其优势在于,在完成参数设定以后,可以全自动完成一个掌子面钻孔作业, 减轻工人的劳动;自动调节推进和冲击压力,避免卡钎且孔成型好;控制凿岩钻臂运动,使得钻臂末端自动运动至目标孔位;控制推进梁动作,实现钻杆自动快速调整到目标姿态;控制凿岩机动作,自动完成钻孔、捅眼、退钎等任务。

煤矸石智能分選機器人系統

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中排出的固体废弃物,其产量占原煤产量的15%左右。加强对煤矸石综合治理、综合利用的研究及提高洁净煤技术,是当前燃煤大国的重要研究内容,也是环境保护与发展的需要。利用智能技术对煤矸石进行分选也是智能化矿山重要的研究课题。煤矸石智能分選機器人系統能够大幅提高生产效率。如果一年生产按300天计算,每天工作时长为20小时,大小在200~400mm的不规则煤和矸石平均重量约15kg,煤矸石智能分选机器人标准拨手每小时动作3000次,每小时拨离能力为45吨,每天拨离能力900吨,年拨离能力约27万吨;大小在50~180mm的不规则煤和矸石平均重量约4kg,煤矸石智能分选机器人标准抓手每小时动作2500次,每小时最大拨离能力为10吨,每天拨离能力200吨,年拨离能力约6万吨。2个拨手加1个抓手每年能完成60万吨分选量。

礦山安全與預警

北京博泰克集团有限公司(Beijing PTK Equipment Co.Ltd)重点推介了意大利IDS GeoRadar公司的智能矿山应急监测预警系统。据了解,被推介的智能矿山应急监测预警的一系列产品,已广泛应用于矿山边坡、井下巷道、矿山建筑等应急监测及预警。

IBIS線性軌道監測預警系統

該系統主要用于礦山邊幫監測預警、礦山邊幫日常監測與預警、高陡邊幫監測與預警、礦山地表沈降變形監測與預警、礦山應急救援監測與預警。其核心優勢主要在于遙感監測,無須靠近;監測範圍廣,最大11平方千米的空間連續區域;測量精度高,徑向位移精度可達0.1mm;用戶可自定義報警級別及報警區域,危險區域通過電郵、短信和電腦閃屏自動報警;監測數據實時處理、實時傳輸至控制室,自動化智能控制,可實現無人值守;系統具有高級環境校准功能,可智能化、高精度的去除環境因素幹擾;系統可加載DTM,三維顯示監測結果;具備振動補償功能,減少外界幹擾。

Hydra圓弧式便攜監測預警系統

該系統是意大利IDS公司于2018年全球首次推出,采用圓弧式合成孔徑雷達技術,視角更大,更加便攜,更加適合應急監測,實現全天候、高精度、大範圍監測預警,可自獲取DTM,成像更加直觀快速。多用于礦山邊坡、巷道、建築應急監測預警、礦山邊坡變形監測與預警、井下巷道變形監測與預警、礦山建築變形監測與預警、其他各類邊坡、大壩變形監測與預警。其核心優勢是遙感式測量,無需接近或靠近目標區域,無需反射裝置,距離最遠可達800米;測量精度高,徑向位移精度可達0.1mm,旋轉式測量效率更高;空間分辨率極高,能夠監測到被測區表面極小區域的變形;采樣間隔30秒,避免采樣間隔長而造成的數據不連續、數據丟失;模塊化設計,運輸、安裝方便,不易損壞。

ArcSAR(Lite)全景監測預警系統

据介绍,ArcSAR(Lite)全景監測預警系統,是意大利IDS公司于2018年推出的全球首款圆弧式全景InSAR系统,采用国际领先圆弧式合成孔径雷达技术,360度全景监测,拥有小车设计可快速部署,更加适合应急监测,实现全天候、高精度、大范围监测预警,可自获取DTM,成像更加直观快速。可远程遥感监测,完成水平方向360°全景覆盖,垂直方向最大120°,最远监测距离5km,实现360°全景扫描仅耗时40s,180°仅耗时20s,全景扫描时最多可获得上千万高质量像元。

墜落物監測預警系統

墜落物監測預警系統主要用于坠落物、山崩、雪崩等快速变形体监测预警,实现全天候、高精度、大范围坠落物监测预警,与IBIS、Hydra系列产品联动,组成完整的监测预警网络,监控结果可云共享,大大提高管理效率,系统可以对坠落物路径跟踪、估计坠落物大小、监控坠落物速度、监控受影响范围、同步視頻监控。

IBIS-FB爆破振動監測系統

爆破作爲露天礦生産中常見的必不可少的作業手段之一,爆破振動監測一直是非常關乎安全生産的重要因素。IBIS-FB爆破振動遠程監測系統是最新推出的爆破振動監測領域的創新型監測手段。該系統具備遠程監測、實時監測、高精度高分辨率等傳統監測手段無法比擬的技術特點,輕便設計,便于現場組裝、運輸,數據采集、分析均集成在計算機內,可以實時監測與成果顯示,在下雨、刮風、大霧等天氣條件下都能夠提供連續的數據采集,爲爆破振動監測帶來全新體驗。同時還具備振動補償模塊,可大幅降低監測過程中外界幹擾,保證更加精確監測成果。其主要功能包括,提供爆破中心不同距離位置各點的位移、速度、頻率、PPV(振速)隨距離變化以及分布譜等信息,建立可靠的爆破振速模型,實時監測高于預設值的危險振動,預防爆破對于邊邦和結構預料之外的影響。

礦山數字化節能

长江慧控科技(武汉)有限公司目前在尝试融合云计算、大数据、人工智能、工业互联等新技術应用的基础上,辅助智能矿山建设标准,为绿色矿山建设提供数据化运营决策、高智能化生产运营管理、全时全域设备故障预测和健康监测管理(PHM),环境监测与保护、安全生产指挥、智能节能控制等系统化解决方案。

目前所開發的系統,基于雲中心控制的智能運營,可實現水、電安全數據實時同步後台;出現異常自動報警並數據存檔;地圖顯示清晰定位;消防安全煙霧報警、消防通道、消防工具等全方位實時監控;電梯安全自動計算運行時間;自動上報告警及檢修提醒;多通道消息實時同步,第一時間知曉風險。最大程度解放人力,節省運營人力成本60%以上。基于大數據管理的智能運維,可以實現“自動控制”,按照可自調整的運營策略控制中央空調、照明、風機、排汙等設備。自動巡檢,按周期定時巡檢儀器設備,數據同步後台,若有異常自動推送工單至維修人員。自動設備健康監測,利用采集到的參數,實時計算設備健康狀態,預測故障點。自動狀態推送,通過平台界面、APP、大屏展示頁面等通道,實時推送設備是否應維保,以及維保前後健康狀態變化。

當然,從當前形勢看,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,使其充分發揮效益。

責任編輯:彭薇

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