智慧礦山平臺(tái)建設(shè)整體按照一張網(wǎng)、一個(gè)數(shù)據(jù)中心、一個(gè)平臺(tái)、N個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用組成的“1+1+1+N”架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)。建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口兼容、網(wǎng)絡(luò)集成、資源共享、開(kāi)放包容的智慧礦山標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)軟件、硬件、平臺(tái)的通用性、可移植性和擴(kuò)展性，避免重復(fù)建設(shè)投資。
以智慧運(yùn)營(yíng)為重點(diǎn)，建成涵蓋礦山開(kāi)采運(yùn)輸、產(chǎn)品加工、汽車裝運(yùn)全業(yè)務(wù)流程，包括生產(chǎn)管理、安全管理、質(zhì)量管理、環(huán)境管理、設(shè)備管理、產(chǎn)品供銷管理等全要素的智慧管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、管理數(shù)字化、輔助決策智能化、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)集約化，以最終實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善作業(yè)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全、提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的建設(shè)目標(biāo)。
一、實(shí)施背景
近年來(lái)，各行各業(yè)均在推進(jìn)智能建造，如智慧交通、智慧城市、智慧能源、智慧物流等等，《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中關(guān)于“智慧”“智能”的關(guān)鍵詞多達(dá)36處，其中更是明確提出“發(fā)展智能建造，推廣綠色建材”。
隨著“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展，智能制造成為制造業(yè)的必然趨勢(shì)和發(fā)展方向。近年來(lái)，國(guó)家不斷出臺(tái)鼓勵(lì)性政策支持?jǐn)?shù)字化新基建和綠色智能制造，其清晰的政策導(dǎo)向和充分的支持力度為砂石行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、發(fā)展綠色智能制造、實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理提供了良好的機(jī)遇。5G、大數(shù)據(jù)、人工智能以及區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)在關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備、系統(tǒng)平臺(tái)等方面已具備應(yīng)用基礎(chǔ)，深度融合成為未來(lái)趨勢(shì)，科技創(chuàng)新發(fā)展為智慧礦山建設(shè)提供了技術(shù)與裝備支撐。礦業(yè)領(lǐng)域危險(xiǎn)作業(yè)崗位的自動(dòng)化、智能化水平仍然較低，重大安全隱患的智能監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、預(yù)警等技術(shù)相對(duì)落后，普遍存在從業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、安全生產(chǎn)壓力大等問(wèn)題，智慧礦山建設(shè)將大幅減少安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。人口老齡化導(dǎo)致我國(guó)就業(yè)人數(shù)下降，礦業(yè)企業(yè)的從業(yè)人員數(shù)量下降速度明顯快于其它行業(yè)，開(kāi)展智慧礦山建設(shè)將有利于實(shí)現(xiàn)企業(yè)人員結(jié)構(gòu)優(yōu)化。智慧礦山建設(shè)已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
二、實(shí)施目標(biāo)
通過(guò)建立一種智慧管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)砂石骨料智能生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)方式為數(shù)據(jù)可視自動(dòng)報(bào)表、智能視頻可視化監(jiān)測(cè)及預(yù)警、設(shè)備監(jiān)測(cè)健康診斷、低碳環(huán)保、智能調(diào)度數(shù)據(jù)融合。系統(tǒng)具體包含加工線設(shè)備工況、料倉(cāng)儲(chǔ)量布料管理、廢水回用在線處理、骨料質(zhì)量在線檢測(cè)、智能監(jiān)測(cè)抑塵、低碳環(huán)保系統(tǒng)。
以“用三段一閉路破碎篩分、棒磨整形制砂、洗砂機(jī)洗砂”的工藝流程為基礎(chǔ)，以砂石生產(chǎn)數(shù)據(jù)為核心，結(jié)合水循環(huán)處理、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、與現(xiàn)有相關(guān)系統(tǒng)集成，以及數(shù)字建造、智慧工地等模塊的開(kāi)發(fā)，從安全、環(huán)保、質(zhì)量、進(jìn)度等業(yè)務(wù)維度，產(chǎn)品加工從原料、破碎、篩分、棒磨、洗砂、儲(chǔ)存裝車到銷售的全過(guò)程可視化、數(shù)字化、信息化管控。利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)等現(xiàn)代數(shù)字化、智能化技術(shù)，研發(fā)骨料生產(chǎn)數(shù)字化管理，綜合研發(fā)砂巖礦“三段一閉路”工藝安全加工生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)、低碳環(huán)保加工技術(shù)、智能綠色生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、設(shè)備、水處理、儲(chǔ)存、物流等資源要素的數(shù)字化匯聚、網(wǎng)絡(luò)化共享和系統(tǒng)化協(xié)同，具備在工廠層面全要素?cái)?shù)據(jù)可視化在線監(jiān)控、實(shí)時(shí)自主聯(lián)動(dòng)平衡和優(yōu)化的能力，建成集全流程自動(dòng)化產(chǎn)線、綜合集成信息管控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)協(xié)同優(yōu)化的智能生產(chǎn)體系、精細(xì)化能效管控于一體的綠色、安全、高效的智能加工系統(tǒng)。
數(shù)字孿生平臺(tái)
數(shù)字化管理平臺(tái)
三、建設(shè)內(nèi)容
在“智慧礦山”建設(shè)方面，為了保證項(xiàng)目安全、穩(wěn)序生產(chǎn)的基本需求，滿足提高生產(chǎn)效率、成品獲得率、資源利用率，提升安全水平，促進(jìn)節(jié)能降耗，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人少人的目標(biāo)。該項(xiàng)目按照集團(tuán)公司統(tǒng)一規(guī)劃，項(xiàng)目已經(jīng)建設(shè)了以下內(nèi)容：
3.1智慧平臺(tái)建設(shè)
在礦山側(cè)利用現(xiàn)有本地集控中心和數(shù)據(jù)機(jī)房，建立集控場(chǎng)景，關(guān)注整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程、過(guò)程自動(dòng)化、智能裝備、視頻監(jiān)控、傳感數(shù)據(jù)等；管控生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)成本、物料平衡和能源消耗等；根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)需要對(duì)礦山設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，實(shí)現(xiàn)少人增效，精細(xì)化生產(chǎn)管理；應(yīng)用分類傳感技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析與挖掘，促進(jìn)節(jié)能降耗。
3.2數(shù)字孿生
在“智慧礦山”建設(shè)方面，按照集團(tuán)公司統(tǒng)一規(guī)劃，應(yīng)用了BIM技術(shù)，完成了廠區(qū)主體模型創(chuàng)建和礦區(qū)三維建模，為后期智慧運(yùn)維奠定了基礎(chǔ)。基于虛擬仿真技術(shù)，完成了PLC系統(tǒng)、環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)運(yùn)系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)建設(shè)，為下步項(xiàng)目級(jí)智慧管控平臺(tái)搭建，實(shí)現(xiàn)砂石料開(kāi)采、運(yùn)輸、加工、銷售全過(guò)程數(shù)字化智能化管理，樹(shù)立公司綠色砂石品牌形象，提供數(shù)據(jù)支撐。
3.3智能安防
3.3.1視頻監(jiān)控
對(duì)于整個(gè)礦區(qū)，由于生產(chǎn)的需要，已經(jīng)針對(duì)礦區(qū)的重點(diǎn)部位，部署了部分的視頻監(jiān)控。但是隨著工廠的投入運(yùn)行，應(yīng)用場(chǎng)景的增加，需要結(jié)合工廠的特點(diǎn)，增加相關(guān)的算法，對(duì)視頻監(jiān)控進(jìn)行升級(jí)改造等。
3.3.2邊坡監(jiān)測(cè)
礦體高邊坡基本全部在南部，最大高差186m，最終邊坡角52°。根據(jù)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》(GB16423-2020）和《金屬非金屬露天礦山高陡邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(AQ/T 2063-2018）相關(guān)規(guī)定，應(yīng)對(duì)露天采場(chǎng)邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。邊坡監(jiān)測(cè)根據(jù)邊坡高度、最終邊坡角、
采場(chǎng)邊坡的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等條件，對(duì)邊坡分別采用人工監(jiān)測(cè)或在線監(jiān)測(cè)。目前，在采區(qū)已完成安裝4個(gè)GNSS沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備、1個(gè)雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備、1個(gè)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、2個(gè)高清球機(jī)，數(shù)據(jù)均支持接入智慧礦山平臺(tái)。
3.4智能加藥
南靖項(xiàng)目在廢水收集池的接入水管中設(shè)置了手動(dòng)定量加藥系統(tǒng)，同時(shí)在2#加藥間設(shè)置了自動(dòng)加藥系統(tǒng)，可以對(duì)廢水處理系統(tǒng)加藥量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整與自動(dòng)投放。
3.5智能裝車系統(tǒng)
發(fā)運(yùn)系統(tǒng)基于服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、利用二維碼作為信息識(shí)別的載體，將砂石骨料銷售、車輛物流管理、無(wú)人化智能結(jié)算、無(wú)人值守稱重計(jì)量、砂石裝車倉(cāng)的自動(dòng)放料閉環(huán)控制，提高砂石骨料廠業(yè)務(wù)管理的自動(dòng)化程度。
四、實(shí)施效果
達(dá)到礦區(qū)環(huán)境生態(tài)化、開(kāi)采方式科學(xué)化、資源利用高效化、管理信息數(shù)字化和礦區(qū)社區(qū)和諧化，實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。智慧礦山應(yīng)按中國(guó)電建智慧礦山建設(shè)管理要求進(jìn)行建設(shè)，達(dá)到礦山生產(chǎn)自動(dòng)化、生產(chǎn)管理數(shù)字化、輔助決策智慧化、市場(chǎng)調(diào)度集約化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人少人、優(yōu)質(zhì)安全、提質(zhì)增效等以下目標(biāo):
4.1提高生產(chǎn)效率
通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦山設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)境的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題并自動(dòng)調(diào)整或采取措施，提高生產(chǎn)效率，減少非必要的停工；采用自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域成熟的新技術(shù)及新成果，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的自動(dòng)控制，對(duì)生產(chǎn)全生過(guò)程的可溯源；打造涵蓋人機(jī)料、安質(zhì)環(huán)、進(jìn)度成本等全生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)全打通的管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程管理線上化、流程化、智能化。
4.2提高成品獲得率
通過(guò)IOT技術(shù)全面整合生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中料徑、料形、針片狀數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，并針對(duì)性調(diào)整設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量智能化控制，實(shí)現(xiàn)成品質(zhì)量的有效管控。
4.3提高資源利用率
砂石骨料加工生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生大量石屑、石粉、細(xì)泥，綜合現(xiàn)場(chǎng)感知設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析，基于數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步優(yōu)化工藝提高資源綜合利用率。同時(shí)，充分回收利用礦山開(kāi)采和礦石加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢渣和粉塵，提高資源綜合利用率，盡量做到“物盡其用”。
4.4改善作業(yè)環(huán)境
智慧礦山融合5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI、融合通信等前沿技術(shù)應(yīng)用，將信息、技術(shù)、設(shè)備與礦山管理需求有機(jī)結(jié)合，覆蓋安監(jiān)生產(chǎn)、綜合集控、智能巡檢、經(jīng)營(yíng)管理、智能掘進(jìn)、智能開(kāi)采、智能運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，從依賴人工操作的傳統(tǒng)礦山到依靠新興技術(shù)的智慧礦山，將現(xiàn)場(chǎng)人員操作逐步轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)程操控，極大的改善作業(yè)人員的生產(chǎn)環(huán)境。
4.5提升安全水平
通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦山環(huán)境和人員的情況，提前發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)；危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境采用機(jī)械換人或者采用智慧化算法進(jìn)行自動(dòng)操作，減少危險(xiǎn)情況的發(fā)生；通過(guò)智能視頻、人員定位等技術(shù)，利用各種安全、生產(chǎn)新技術(shù)建立智能化反措體系和智能化安全保障體系，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)。
4.6實(shí)現(xiàn)無(wú)人少人
有效降低成本，實(shí)現(xiàn)減人增效，通過(guò)機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化提質(zhì)增效來(lái)提升企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。以數(shù)字化模型及信息化管控為基礎(chǔ)，精準(zhǔn)計(jì)量、精準(zhǔn)全流程排產(chǎn)、精準(zhǔn)質(zhì)量把控，減少各環(huán)節(jié)產(chǎn)能不足或過(guò)剩，提前預(yù)測(cè)、調(diào)度突出情況，最大范圍節(jié)省投入、增加產(chǎn)出，減少不必要的浪費(fèi)。引入智能化設(shè)備、自動(dòng)化機(jī)械以及智慧化算法，減少人工勞動(dòng)，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.7加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)
廠區(qū)生活污水和生產(chǎn)污水通過(guò)排水管網(wǎng)匯集至污水處理，經(jīng)過(guò)處理后用于系統(tǒng)綠化及礦山降塵，實(shí)現(xiàn)污水的零排放，從而減少了水資源的開(kāi)采、減輕了環(huán)境的污染，同時(shí)降低了能源消耗。對(duì)于生產(chǎn)破碎環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生粉塵、揚(yáng)塵等環(huán)節(jié)，設(shè)置粉塵含量監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)于檢測(cè)指標(biāo)超標(biāo)部位，自動(dòng)開(kāi)啟抑塵設(shè)備。