采礦業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)。從地殼中提取出不同形狀、大小和化學(xué)成分的原料，并將它們加工成為有著統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的過程。更不要說該過程要涉及大規(guī)模的原料運(yùn)輸、調(diào)度和去向，這就像一個(gè)沒有那些帶有標(biāo)記盒子的制造業(yè)工廠。

自動(dòng)化在礦山環(huán)境中具有重要作用。然而，對(duì)于大多數(shù)采礦企業(yè)來說，自動(dòng)化是一個(gè)比調(diào)控系統(tǒng)、監(jiān)管和儀器化更大的概念。自動(dòng)化覆蓋了從地質(zhì)/地理信息系統(tǒng)軟件到自動(dòng)化機(jī)器，從礦山運(yùn)行軟件到優(yōu)化系統(tǒng)等方方面面。

隨著全球礦業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，未來可能會(huì)呈現(xiàn)出七個(gè)趨勢(shì)。

趨勢(shì)01應(yīng)用信息系統(tǒng)來完成數(shù)據(jù)集成和用戶自定義的數(shù)據(jù)聚合

在一些采礦作業(yè)中信息大量存在。各種不同的和專有的系統(tǒng)提供了大量的數(shù)據(jù)，比如程序控制、企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)、加工信息管理系統(tǒng)(PIMS)、質(zhì)量控制、資產(chǎn)管理、團(tuán)隊(duì)管理、地理信息系統(tǒng)(GIS)和能源管理系統(tǒng)。而這些數(shù)據(jù)如果不以一種有效的方式來處理、過濾和集成的話，將會(huì)是無用的。

如果無法得到合理的連接，一些應(yīng)用程序會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)庫的孤立做多余的工作，重復(fù)生成數(shù)據(jù)和電子數(shù)據(jù)表，這時(shí)候就需要人工輸入或是利用自制的自定義軟件來連接這些應(yīng)用程序。

為了解決這一難題，采礦作業(yè)正向信息綜合集成化的思路和框架轉(zhuǎn)變，要以一種合理的方式將不同的應(yīng)用程序連接成為一體，從而達(dá)到共享信息、集中數(shù)據(jù)以及更好的數(shù)據(jù)交換和編排。此外，供應(yīng)商系統(tǒng)個(gè)體也需要更加友好并使用開放標(biāo)準(zhǔn)來確保信息是可訪問的。

用戶自定義的數(shù)據(jù)聚合。使用聚合數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)生產(chǎn)經(jīng)理能夠自定義他的個(gè)人電腦屏幕來顯示能源效率的信息、礦石顆粒大小、等級(jí)、成本和排放量。他所需要做的就是拖拉那些目前急需的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)(KPIs)、報(bào)告和趨勢(shì)，即使這些信息來自不同的源和層。

從一個(gè)更高水平來說，一個(gè)車間經(jīng)理能夠集中和形象地看到更多的信息，而不僅僅局限于處理信息。辦公大樓的能源和公共設(shè)備的消耗與IT以及計(jì)算機(jī)的處理裝置能夠被集中顯示在一個(gè)屏幕上。總的來說就是用戶可以從所有可用的數(shù)據(jù)來源中，根據(jù)自己的需求來自定義他們的界面。

▲ 圖2 一位生產(chǎn)經(jīng)理能夠根據(jù)自己目前的需求來自定義他的私人電腦屏幕從而聚合那些他所需要的重要數(shù)據(jù)

趨勢(shì)02連通生產(chǎn)信息和能源信息

用戶需要對(duì)能源是如何被使用的有更加深入的了解，還需要有能力識(shí)別單位產(chǎn)量能耗增加的誘因和根源是什么。這種理解需要及時(shí)獲得準(zhǔn)確的能源信息，以及了解能源使用的操作環(huán)境。一些用戶擁有能源消耗信息，但這些信息并沒有與生產(chǎn)信息相互對(duì)照。還有一些用戶無法辨別正常流程需求引起的過度消耗或非正常行為引起的過度消耗這兩者之間的區(qū)別。

▲ 圖3 生產(chǎn)環(huán)境中的能量：每種生產(chǎn)方式每噸的平均能耗
 

在這種情況下，能源預(yù)測(cè)是非常具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)殛P(guān)于能源如何被利用并沒有一個(gè)獨(dú)立且完整的模式。

很多年來，能源消耗和生產(chǎn)流程控制分別由兩個(gè)互不相關(guān)的部門來操作，這就是典型的信息孤島，沒有連接或綜合分析。然而今天，這兩個(gè)因素是不可能不聯(lián)系在一起的，因?yàn)槟茉葱时举|(zhì)上是過程控制的優(yōu)化。產(chǎn)品、操縱裝置和功率之間物理和數(shù)據(jù)的結(jié)合允許用戶將工藝性能和能源管理，質(zhì)量和效率聯(lián)系起來。能源信息也可用于在線流程的優(yōu)化。

在加工處理過程中，最重要的就是掌握在線能源效率信息。這也使得操作者能夠管理能源消耗和它的成本，并估算他們所做的決定會(huì)產(chǎn)生的影響。這是能源和控制系統(tǒng)的完美結(jié)合。

趨勢(shì)03采場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)技術(shù)

來自采場(chǎng)和控制系統(tǒng)的有用數(shù)據(jù)能夠透明直接地輸入生產(chǎn)和業(yè)務(wù)應(yīng)用層面，并且成為一個(gè)重要的信息來源，這將大大減少數(shù)據(jù)錄入、重復(fù)輸入以及輸入錯(cuò)誤。更重要的是，這些信息來自于實(shí)際的生產(chǎn)過程。

包括儀器儀表、在線分析儀表、電機(jī)控制在內(nèi)的設(shè)備，還有一些專用設(shè)備，比如測(cè)量礦石重量和氣體排放的設(shè)備，這些與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連接的設(shè)備允許用戶獲取數(shù)據(jù)制作可視化數(shù)據(jù)，并且以一種流程化的方法來配置和維護(hù)這些設(shè)備，而不僅僅局限和孤立于某一個(gè)流程的領(lǐng)域。

嵌入式web服務(wù)器允許用戶只需使用商業(yè)web瀏覽器就可以訪問監(jiān)控和配置設(shè)備。一個(gè)開放的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以節(jié)省用戶專有軟件的成本并提供更加直觀的工具。這項(xiàng)技術(shù)還允許用戶根據(jù)他們的需求來定制設(shè)備主頁。一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤或者變量處于臨界水平，電子郵件服務(wù)器會(huì)通知用戶。

在工廠層面，以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)允許遠(yuǎn)程設(shè)備訪問。在設(shè)備層面，孤立的礦山也可以得到監(jiān)控和維護(hù)。

趨勢(shì)04集中操作和監(jiān)控

在采礦作業(yè)中，一個(gè)必須提及的概念就是中央虛擬控制室的使用。中央控制室在一個(gè)固定的位置來監(jiān)控遠(yuǎn)處不同位置的礦山。例如，中央控制室可以監(jiān)控來自不同的單位的所有能源消耗，并且在一個(gè)固定位置對(duì)比不同工廠的性能，包括其裝備水平和負(fù)荷。從商業(yè)角度來看，這有助于基準(zhǔn)測(cè)試和對(duì)比不同工廠的相同處理過程。

趨勢(shì)05無線電通訊

多年來，無線電通訊已在礦山環(huán)境中得到使用，例如，堆取料機(jī)通信，偏遠(yuǎn)位置的遠(yuǎn)程泵系統(tǒng)，流動(dòng)控制通信。但是世界正變得越來越無線，可想而知，這項(xiàng)已有技術(shù)的下一步就是在工業(yè)生產(chǎn)和工廠中的使用。

無線傳感器、射頻識(shí)別材料和個(gè)人跟蹤、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集都變得越來越普遍，并且在礦山工業(yè)中都能找到其應(yīng)用。一些礦業(yè)公司為了達(dá)到可追溯性的目的已經(jīng)測(cè)試了那些與鐵礦石球團(tuán)混合的標(biāo)簽。此外，為了達(dá)到高效率的監(jiān)管和資產(chǎn)管理策略，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在往儀器和設(shè)備網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

無線正面臨技術(shù)整合和過程控制這兩大挑戰(zhàn)。正如多年之前的光纖“戰(zhàn)爭(zhēng)”，一場(chǎng)無線技術(shù)間的斗爭(zhēng)正在進(jìn)行。除了性能和安全，用戶們正在等待這項(xiàng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)定義。

不同的技術(shù)和供應(yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)意味著用戶對(duì)這項(xiàng)技術(shù)并不是完全充滿信心的，并且都想等到這項(xiàng)技術(shù)完全被接受和整合之后再做投資。

此外，無線技術(shù)的本意是用它來操作儀器和電動(dòng)機(jī)控制中心，從而減少電纜在這些過程帶來的不便。然而閉回路控制和關(guān)鍵聯(lián)鎖中無線技術(shù)的使用仍然讓用戶有所顧慮。

趨勢(shì)06自動(dòng)化系統(tǒng)

采礦公司正在對(duì)自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器的安全和效率做深入的調(diào)查，如，自動(dòng)卡車、自動(dòng)挖掘機(jī)等。該項(xiàng)技術(shù)包括從遠(yuǎn)程操作和半自動(dòng)操作到一個(gè)完全無人類參與的自動(dòng)化系統(tǒng)。最大的挑戰(zhàn)不僅僅是設(shè)備的完全自動(dòng)化，還包括需要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)要涉及到多個(gè)自動(dòng)化機(jī)器的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，所有的操作以一個(gè)協(xié)調(diào)的方式遵循同一個(gè)時(shí)間表，并且保持適當(dāng)?shù)奈恢煤桶踩胧?，以避免碰撞。此外，整個(gè)系統(tǒng)必須是智能的，并且有能力適應(yīng)生產(chǎn)變化和意想不到的突發(fā)事件。

趨勢(shì)07圖像和視頻處理工具

迄今為止，相機(jī)系統(tǒng)和視頻監(jiān)控還只是應(yīng)用于人類和財(cái)產(chǎn)保護(hù)方面。然而，它們也可以被應(yīng)用在礦山環(huán)境中，與常規(guī)的監(jiān)控不同，它們能夠自動(dòng)識(shí)別有缺損的設(shè)備、上漿、分裂和熱剖面設(shè)備。影像分析的優(yōu)化整合和相機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化工具，如過程控制、監(jiān)督體系等，將有助于改善圖像和視頻的解決方案。

這七項(xiàng)技術(shù)像是一個(gè)縮影，詮釋了自動(dòng)化將怎樣影響未來的采礦作業(yè)。合理整合的自動(dòng)化技術(shù)，加上更加先進(jìn)的提取和精煉技術(shù)，一定會(huì)幫助用戶更加安全、高產(chǎn)、高效和環(huán)保地進(jìn)行作業(yè)。