有色金屬工業(yè)是原材料工業(yè)的重要組成部分，是發(fā)展高端裝備制造業(yè)的基礎，是國民經(jīng)濟和工業(yè)體系的支柱。我國有色礦山整體資源品位低下且物性復雜，經(jīng)多年的粗放型開采，地表淺部富礦資源已逐步消失殆盡，大量礦山已轉入地下乃至深部開采。特別是作業(yè)環(huán)境惡劣、工作強度增大、安全風險突出、生產(chǎn)成本高昂，原有的人力密集型的生產(chǎn)作業(yè)方式和粗放型的生產(chǎn)組織模式已越來越無法適應企業(yè)在新時期的發(fā)展需求，必須依靠新一代信息技術實現(xiàn)礦山的信息化、自動化和智能化，真正從本質(zhì)上提升礦山企業(yè)的核心競爭力，在日益激烈的國內(nèi)外市場競爭中勝出。礦山開采作業(yè)屬于典型的離散型制造，與交通、紡織、軍事等行業(yè)相比，整體上技術、裝備水平嚴重落后，雖部分大型企業(yè)正在逐步建立局部的信息化系統(tǒng)，但重復建設浪費嚴重，異構系統(tǒng)間融合度差，信息孤島問題凸顯，迫切需要從整體上梳理行業(yè)需求，完善頂層設計，制定規(guī)范標準，再進行合理有效的規(guī)劃和建設。另外，我國有色礦山企業(yè)普遍存在人員成本高昂、技術人才匱乏、人員流失嚴重等問題，礦山企業(yè)在生產(chǎn)、運營、維護、技術改造等方面更加需要依靠智能化的開采技術與裝備來實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低作業(yè)人員數(shù)量、勞動強度和崗位技能要求，也需要通過產(chǎn)學研用相結合的模式形成穩(wěn)定的技術聯(lián)合體，解決礦山的深層次技術難題。因此，在我國有色礦山開展智能開采新模式應用，是在當前低迷的礦業(yè)形勢下，釋放企業(yè)活力，解決目前企業(yè)面臨的各項難題的必由之路，亟待盡快啟動執(zhí)行。

　　針對我國有色行業(yè)礦山企業(yè)因地理位置分散、工作環(huán)境惡劣、技術人才匱乏、生產(chǎn)管理粗放等原因造成的企業(yè)生產(chǎn)效率低下、運營成本高昂、損失貧化率高、能源利用率低等嚴峻問題，開展包含采礦設計、工藝、生產(chǎn)、監(jiān)測、運輸?shù)热芷诘闹悄荛_采新模式應用，通過部署采礦設計軟件、采礦生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)，建設智能開采調(diào)度與控制平臺，建設礦山泛在信息采集系統(tǒng)、高可靠工業(yè)通信網(wǎng)絡系統(tǒng)和智能開采安全監(jiān)測系統(tǒng)，開展井下固定設施無人值守及井下車輛集中控制升級改造，引進智能化無軌采礦作業(yè)機器人及三維激光掃描機器人，打造產(chǎn)學研用一體化聯(lián)合體等任務的開展，可大幅增強企業(yè)核心競爭力，保障礦山安全生產(chǎn)，提高企業(yè)智能制造水平，形成礦山智能開采協(xié)同創(chuàng)新長效機制。智能開采新模式的核心內(nèi)容包括：

　　開展智能開采頂層設計及相關標準體系研究

　　對國內(nèi)外礦山智能采礦作業(yè)條件和現(xiàn)有技術裝備進行調(diào)查，分析兩者相結合的最佳方法，總結形成智能采礦標準體系。確定智能采礦的技術范疇與深度、核心支撐技術、主體框架、接口標準、技術要求，形成具備通用性的標準體系，為采礦工藝和智能采礦裝備協(xié)同采礦提供依據(jù)。同時，建立與智能采礦效能相適應的采礦工藝優(yōu)化技術，針對智能采礦需求，結合智能設備的特點和規(guī)律，總結智能開采的配套條件，在現(xiàn)有成熟采礦方法的基礎上，探索建立與智能設備效能相適應的新的高效采礦方法，從而進一步發(fā)揮智能化系統(tǒng)的潛力，并為其可靠運行提供全面保障，實現(xiàn)有色礦山智能化協(xié)同開采。另外，保障智能開采過程中的工藝構成要素，包括鑿巖穿孔、孔徑與圍巖信息智能化獲取、裝藥與爆破智能化控制、鏟運機出礦遠程控制作業(yè)、與空區(qū)信息相匹配的礦塊自動化充填等，為智能開采工藝技術與裝備提供全面支持，保障智能開采的順利運行。

　　推進智能開采綜合信息平臺建設

　　建立更加精確、細致的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，完成地質(zhì)解譯的全面數(shù)字化，用Surpac軟件估算各中段、分段資源/儲量，并與礦山生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行對比，同時建立采空區(qū)模型，全面掌握礦山資源/儲量現(xiàn)狀，為編制采礦生產(chǎn)計劃提供翔實的基礎數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)損失、貧化深層次管理、提高資源利用率。綜合采用地質(zhì)勘探、鉆孔成像、節(jié)理裂隙測量等技術手段，快速獲得礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)。同時，構建隨生產(chǎn)進行而動態(tài)更新的精細化礦體模型，采用三維激光掃描等技術手段獲得詳細的生產(chǎn)過程空間數(shù)據(jù)，并通過實體驗證以及實體修補等方法獲得符合實際賦存規(guī)律的礦體模型，從而滿足成礦預測、經(jīng)濟評價、開采優(yōu)化等要求。

　　將有色礦山已建的各類異構信息化系統(tǒng)進行整合，打造智能開采調(diào)度與控制平臺。搭建基于Oracle的礦山數(shù)據(jù)倉庫，搜集采礦生產(chǎn)過程的狀態(tài)數(shù)據(jù)，用于對生產(chǎn)過程進行智能化的調(diào)度與控制。同時，對引進的大型設備(鑿巖、裝藥、鏟運生產(chǎn)作業(yè)無軌機器人及三維激光掃描機器人等)進行集成化管控，打造統(tǒng)一的設備虛擬管控系統(tǒng)，實現(xiàn)設備姿態(tài)實時仿真，完成設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控與生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測。系統(tǒng)能夠存儲查詢礦山地質(zhì)資料、工程圖紙、應急物資、應急人員、應急設備、周圍醫(yī)院等各種信息，并提供實時預警、生產(chǎn)管控及應急調(diào)度等功能。

　　引進國內(nèi)知名的采礦生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)系統(tǒng)，實現(xiàn)設備管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、安全管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控、設備狀態(tài)監(jiān)控等相關功能。一方面，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的系統(tǒng)化管理，按照管理體系層層分解下達(包括年計劃、月度計劃)，并跟蹤和反饋執(zhí)行情況，快速出具各級生產(chǎn)任務的完成情況分析。另一方面，完成化驗室采樣(送樣)、樣單模板維護、樣單樣品化驗填報等功能，可生成各類統(tǒng)計分析報表。另外，實現(xiàn)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)的計算和統(tǒng)計，將所有用于生產(chǎn)的大宗物料消耗、備品備件更換等整合成同一制式的生產(chǎn)報表。

　　定制全球知名的ERP系統(tǒng)，根據(jù)礦山企業(yè)的人、財、物各種資源的狀況和產(chǎn)、供、銷各個環(huán)節(jié)的信息，對礦山生產(chǎn)進行合理有效的計劃、組織，使礦山生產(chǎn)經(jīng)營活動協(xié)調(diào)有序地進行，并對礦山企業(yè)的戰(zhàn)略計劃進行決策。主要實現(xiàn)物料管理、生產(chǎn)計劃、質(zhì)量管理、工廠維護、人力資源管理及計劃、財務會計及資產(chǎn)管理等功能，提高企業(yè)綜合管理水平。

　　促進智能開采全流程裝備與系統(tǒng)提升

　　在我國有色礦山企業(yè)，建立礦山泛在信息采集與高可靠工業(yè)通信網(wǎng)絡，確保設備運行狀態(tài)及調(diào)度控制指令的上傳下達。根據(jù)礦山不同區(qū)域、不同數(shù)據(jù)源種類確定合理的數(shù)據(jù)采集方式和網(wǎng)絡通訊方式，針對各類傳感器輸出的電壓、電流、頻率、開關量等信號形式，部署具備多種信號信息接入功能的泛在信息采集儀，對多源信號進行匯聚采集。結合井下設備通訊質(zhì)量要求，實現(xiàn)多種通訊技術的高效融合，建立多通道、多類型、多尺度的裝備和信息系統(tǒng)通訊，建立工業(yè)以太網(wǎng)、專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、VPN、3G/4G無線通訊連接等多種并行通訊方式，為智能開采提供信息高速公路。

　　針對有色礦山自動控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，開展溜破系統(tǒng)升級改造、排水系統(tǒng)無人值守、皮帶運輸系統(tǒng)無人值守、變電所遠程監(jiān)控系統(tǒng)自動化、通風機遠程在線監(jiān)測與優(yōu)化、豎井提升自動化改造、礦山充填自動化系統(tǒng)建設、井下有軌/無軌車輛集中控制、智能化裝藥/鏟運機器人開發(fā)、礦用三維激光掃描機器人應用，大幅提高礦山的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益和安全水平，實現(xiàn)企業(yè)減員增效。

　　完善智能開采全過程安全監(jiān)測系統(tǒng)建設

　　通過開展監(jiān)測數(shù)據(jù)的多元信息融合技術、三維可視化展示技術、高可靠性的分布式智能供電技術與裝置、系統(tǒng)模塊化優(yōu)化及高可靠性封裝技術、有線無線混合式自愈Mesh網(wǎng)絡通信系統(tǒng)搭建，建立一套適應極端氣象條件的高可靠尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)平臺，具體建設內(nèi)容包括：壩體浸潤線監(jiān)測、壩體表面形變監(jiān)測、壩體內(nèi)部位移監(jiān)測、庫水位監(jiān)測、干灘長度監(jiān)測、降雨量監(jiān)測、滲流量監(jiān)測、視頻監(jiān)控、渾濁度監(jiān)測等的高可靠性尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)，形成尾礦庫運行期和閉庫后的安全管理和風險控制機制。

　　建立和完善有色礦山監(jiān)測監(jiān)控、井下人員定位、礦井供水施救、礦山壓風自救、礦井通信聯(lián)絡、井下緊急避險地下礦山安全避險六大系統(tǒng)。通過“三網(wǎng)合一”環(huán)網(wǎng)冗余、監(jiān)測數(shù)據(jù)雙機熱備、多層次分布供電、設備故障自診斷、安全事件分析模塊、多層次接口設計等方法，提高“六大系統(tǒng)”建設的健壯性、可靠性、兼容性，保障礦山井下安全作業(yè)的順利進行。

　　針對礦山井下存在的片幫、巖爆、冒頂、采空區(qū)塌陷等典型災害和隱患，通過建設主被動結合高精度微震監(jiān)測系統(tǒng)，開展高信噪比數(shù)據(jù)采集與智能檢波、高精度網(wǎng)絡時間同步、高精度空間定位、三維可視以及遠程在線綜合分析等先進技術的應用，對巖體的災源實時定位、應力場反演和巖石破裂演化規(guī)律等進行統(tǒng)計分析與安全預測。并通過微震、應力、應變等多元參數(shù)的監(jiān)測和聯(lián)合分析，實現(xiàn)基于微震的巖體動力災害整體趨勢分析;建設基于巖體應力、應變相對變化的重點部位監(jiān)測分析和基于微震的巖體動力災害整體趨勢分析相結合的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，在時間同步的基礎上實現(xiàn)動力災害的多元參數(shù)聯(lián)合監(jiān)測預警，保障井下開采作業(yè)的安全進行。

　　根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)特征和水文地質(zhì)特征，結合具體開采設計方案，建設集滑動力監(jiān)測、地表位移監(jiān)測、深部位移監(jiān)測、降雨量監(jiān)測、滲透壓監(jiān)測、裂縫監(jiān)測、視頻監(jiān)測等多種監(jiān)測參數(shù)于一體的礦山邊坡穩(wěn)定性綜合監(jiān)測預警系統(tǒng)，對邊坡失穩(wěn)破壞的全過程進行長期監(jiān)測和臨滑預警。

　　打造基于礦冶工業(yè)智能服務云平臺的遠程數(shù)據(jù)分析與在線優(yōu)化

　　通過礦山智能開采調(diào)度與控制系統(tǒng)，將生產(chǎn)、安全及大型設備運行數(shù)據(jù)推送至云平臺，結合專家支持團隊，進行遠程數(shù)據(jù)處理與分析，對礦山尾礦庫、邊坡、采空區(qū)等災害隱患進行全面監(jiān)控和診斷，對鏟運機、提升機、泵房、風機、變電所等設備設施進行在線監(jiān)管與運行參數(shù)在線優(yōu)化，使礦山維持在最優(yōu)狀態(tài)和最佳水平。

　　總之，開展礦山智能開采新模式應用，可大幅提高有色行業(yè)的智能制造水平，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉型升級，提高企業(yè)核心競爭力，也可實現(xiàn)有色礦山企業(yè)減員增效，改善人員作業(yè)環(huán)境，降低人員勞動強度，提高礦山安全水平，促進社會和諧。形成的礦山智能開采新模式可在我國乃至海外的大型礦山企業(yè)推廣應用，通過建立礦山企業(yè)與科研院所相結合的產(chǎn)學研用一體化聯(lián)合體，更可形成具有長遠商業(yè)效益、以服務帶動采礦行業(yè)轉型升級的專業(yè)化隊伍，建立礦山智能開采協(xié)同創(chuàng)新長效機制，從而全面提升有色行業(yè)的信息化、自動化和智能化水平，推動傳統(tǒng)行業(yè)轉型升級，為供給側結構性改革提供技術支撐。