活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)行業(yè)專(zhuān)題---自動(dòng)化助力礦業(yè)向數字化發(fā)展

    礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的基礎和動(dòng)力。自建國以來(lái)，中國礦業(yè)經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀的快速發(fā)展，已建成國有礦山近萬(wàn)座，集體礦山和其他非國有礦山20多萬(wàn)座，年開(kāi)采礦石量超過(guò)50億噸，從業(yè)人員2100萬(wàn)。據統計，2011年全國規模以上礦業(yè)企業(yè)1.68萬(wàn)個(gè)，礦業(yè)產(chǎn)值5.86萬(wàn)億元，占工業(yè)總產(chǎn)值的6.94%，中國已躍入世界礦業(yè)大國的行列。

   雖然經(jīng)歷高速發(fā)展，但隨著(zhù)我國能源資源所面臨的問(wèn)題更加清晰，也就越來(lái)越能感覺(jué)到既有的增長(cháng)方式所存在的問(wèn)題。一方面，受粗放型增長(cháng)模式和資源依賴(lài)型特征局限，我國礦業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩且無(wú)法合理利用，根據中國礦業(yè)聯(lián)合會(huì )統計，2012上半年，我國煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資達2100億元，高出全國固定資產(chǎn)投資5%，鋼鐵行業(yè)高出8%，有色金屬行業(yè)則高出31%，產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題普遍存在； 另一方面，由于礦業(yè)的開(kāi)采方式和管理方法的落后，安全、節能、效率等問(wèn)題突出。毫無(wú)疑問(wèn)傳統礦業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展模式面臨著(zhù)前所未有的轉型挑戰。

   如何解決一系列問(wèn)題，中國工程院院士，我國著(zhù)名礦山工程設計專(zhuān)家于潤滄指出：以遠程遙控和自動(dòng)化采礦為特點(diǎn)的礦山數字化，將成為未來(lái)采礦業(yè)的大勢所趨。

   “數字化礦山”即礦山信息化，就是挖掘先進(jìn)的管理理念，應用先進(jìn)的信息技術(shù)去整合礦山現有的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、設計、管理，及時(shí)地為礦業(yè)“三層決策”系統提供準確而有效的數據信息，以便對市場(chǎng)需求做出迅速反應，進(jìn)而提升礦業(yè)管理、組織結構、業(yè)務(wù)流程的變革和延伸。

   事實(shí)上，國際上的一些礦業(yè)強國，已經(jīng)在這一領(lǐng)域進(jìn)行了成功的嘗試。 在中國，一些現代化程度較高的礦山已經(jīng)向這個(gè)領(lǐng)域邁出了第一步，但目前尚處于初級階段。中國礦山在礦山勘察、規劃、設計、生產(chǎn)、管理、全過(guò)程監控等信息化“軟”領(lǐng)域，與發(fā)達采礦國家的差距越來(lái)越大。

   自20世紀下半葉起，德、英、美、澳等采煤技術(shù)先進(jìn)國家，大力推廣自動(dòng)化、信息化技術(shù)，在井上、井下生產(chǎn)、安全等各環(huán)節，對主要設備均實(shí)現了子系統自動(dòng)化生產(chǎn)控制和監測，并采用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將所有子系統通過(guò)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現全礦井生產(chǎn)和安全系統的綜合控制、監測和監視，使生產(chǎn)效率大大提高，安全狀況徹底改善，獲得了巨大的效果。國內煤礦數字化的發(fā)展過(guò)程與國外采煤發(fā)達國家相似，走先單機自動(dòng)化、單個(gè)環(huán)節的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，再完成全礦井的數字化的發(fā)展路線(xiàn)。

   建設數字礦山關(guān)鍵技術(shù)包括：

   生產(chǎn)調度與監測監控技術(shù)

   生產(chǎn)調度系統是煤礦安全生產(chǎn)管理中的重要手段之一。在地面，它是行政通信系統不可缺少的重要補充部分，因為煤礦生產(chǎn)規程中規定，在地面如絞車(chē)房、中央變電站等重點(diǎn)部位要安裝行政、生產(chǎn)兩套通信設備，保證在一個(gè)系統出現故障，另一個(gè)系統能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。在井下，生產(chǎn)調度通信系統則是主要的通信手段，井下各生產(chǎn)環(huán)節的信息主要通過(guò)該系統來(lái)傳遞。生產(chǎn)調度與過(guò)程控制建立在綜合通訊系統平臺上，以實(shí)現對人員設備跟蹤定位、設備運行狀態(tài)控制以及視頻監視系統和虛擬現實(shí)系統，實(shí)現對采礦生產(chǎn)調度與過(guò)程控制，只有建立了功能完善的生產(chǎn)調度與過(guò)程控制系統才可能實(shí)現危險作業(yè)場(chǎng)所遙控采礦和無(wú)人采礦。

   自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品將在未來(lái)礦業(yè)發(fā)展中大有所為。未來(lái)中國數字化礦山夢(mèng)想的實(shí)現，自動(dòng)化技術(shù)將擔當重任。

   安全監控及環(huán)境監測技術(shù)

   礦山井下生產(chǎn)過(guò)程中，主要的危害有巖體破壞、有毒有害氣體、火災等。因此，必須建立起有效的綜合安全監控與預警系統。礦山綜合安全監控與預警系統采用傳感器采集各種數據，安全檢測系統采用分布式結構，主要由地面監控主機、數據庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )終端、圖形工作站、通信接口、避雷器、系列監控分站、各種傳感器和控制執行器等部分組成。系統顯示畫(huà)面采用文本、圖形兼容方式，具有實(shí)時(shí)多屏顯示功能，實(shí)時(shí)數據存儲和各種統計數據存儲能力。系統具有自檢功能，可對分站、電源、傳感器、電纜等設備進(jìn)行診斷，能報警和記錄并自動(dòng)切斷故障支路。

   礦山綜合通訊技術(shù)

   作為生產(chǎn)管理人員、電機車(chē)司機、皮帶維護工和其它流動(dòng)人員的主要通信手段，井下無(wú)線(xiàn)通信系統保證了這些人員能夠與生產(chǎn)調度室及時(shí)取得聯(lián)系。它具有安裝快捷，能在較短時(shí)間內形成局部移動(dòng)通信系統的特點(diǎn)。系統能與礦井行政、生產(chǎn)通信系統實(shí)現組網(wǎng)，特別是當井下發(fā)生緊急情況時(shí)，可為井下提供能及時(shí)與地面聯(lián)系的工具，對搶險的組織非常有幫助。井下／井上通信系統作為生產(chǎn)調度通信系統的補充在礦井生產(chǎn)安全等方面起重要作用，礦山綜合通訊同一網(wǎng)絡(luò )能夠同時(shí)傳輸語(yǔ)音、圖像、數據等各種信息，使語(yǔ)音、視頻、數據三網(wǎng)合一。

   國際上隨著(zhù)實(shí)時(shí)礦山測量、GPS實(shí)時(shí)導航與遙控、GIS管理與輔助決策和3DGM的應用，一些大型露天礦山（包括我國的平朔、霍林河礦區）已可在辦公室生成礦床模型、礦山采掘計劃，并與采場(chǎng)設備相聯(lián)系，形成動(dòng)態(tài)管理與遙控指揮系統。此外，專(zhuān)家系統、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、模糊邏輯、自適應模式識別、遺傳算法等人工智能技術(shù)、GPS技術(shù)、并行計算技術(shù)、射頻識別技術(shù)以及面向巖石力學(xué)問(wèn)題的全局優(yōu)化方法、遙感技術(shù)等已在智能礦山地質(zhì)勘探調查與測量、智能礦山設計、智能礦山開(kāi)采、計劃與控制、礦山災害遙感預報等研究領(lǐng)域得到應用。

   由此可見(jiàn)，自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品將在未來(lái)礦業(yè)發(fā)展中大有所為。未來(lái)中國數字化礦山夢(mèng)想的實(shí)現，自動(dòng)化技術(shù)將擔當重任。本次專(zhuān)題策劃特別邀請了致力礦業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的優(yōu)秀自動(dòng)化企業(yè)，探討自動(dòng)化技術(shù)的礦業(yè)的應用與發(fā)展。  

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年1期