數(shù)字礦山是國(guó)家戰(zhàn)略資源安全保障體系的重要組成部分，是資源可持續(xù)發(fā)展的重要基石，是化解高危行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的根本途徑。

坐在智能管控中心輕啟按鍵，采礦工作面各系統(tǒng)“聞”令而動(dòng)，車(chē)輛運(yùn)行井然有序。偌大的采場(chǎng)空無(wú)一人，駕駛員一人即可輕松滿載而歸……曾經(jīng)讓幾代礦工憧憬的“智慧夢(mèng)”正隨著“數(shù)字礦山”的建設(shè)逐一變成現(xiàn)實(shí)。

鐵礦石是我國(guó)鋼鐵工業(yè)的保障性資源。由于國(guó)產(chǎn)鐵礦存在“貧礦多、富礦少”的特點(diǎn)，加之隨著礦產(chǎn)資源不斷消耗，開(kāi)采深度不斷加大，礦山要想做強(qiáng)做優(yōu)做大，必須從“臟、累、險(xiǎn)”的中低端生產(chǎn)模式向綠色低碳、技術(shù)賦能、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的中高端生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。
 

因此，數(shù)字礦山是國(guó)家戰(zhàn)略資源安全保障體系的重要組成部分，是資源可持續(xù)發(fā)展的重要基石，是化解高危行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的根本途徑。其概念具體而言，就是引進(jìn)遠(yuǎn)程操作、智能操控、無(wú)人駕駛等先進(jìn)技術(shù)，把井下的鏟運(yùn)車(chē)、鑿巖臺(tái)車(chē)等設(shè)施變成遠(yuǎn)程操控，讓原本井下作業(yè)的礦工可以退居“幕后”。

總之，數(shù)字礦山建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一個(gè)跬步千里的過(guò)程。那么，我國(guó)在建設(shè)數(shù)字礦山過(guò)程中有哪些資源、技術(shù)積累？在建設(shè)過(guò)程中，又面臨怎樣的重點(diǎn)、難點(diǎn)？今天，請(qǐng)跟隨《中國(guó)科技信息》的腳步一探究竟。

數(shù)字礦山是礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路

根據(jù)國(guó)內(nèi)外數(shù)字化礦山建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，數(shù)字礦山就是指利用數(shù)字信息、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、模擬仿真等技術(shù)，在礦山生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的三維尺度空間范圍內(nèi)，對(duì)于生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)、管理的各環(huán)節(jié)和要素進(jìn)行空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化和集成化的管理，最終實(shí)現(xiàn)礦山安全、高效、綠色生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益最大化。數(shù)字化礦山建設(shè)不僅可以全方位提升礦山企業(yè)的綜合管理水平，還可為礦山企業(yè)帶來(lái)更多直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益，是謀求長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的必經(jīng)之路。

一般來(lái)講，對(duì)數(shù)字礦山的概念可以表述為幾個(gè)不同的層次：一是礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)，即從改變軟件角度入手逐步實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)字化；二是遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦，即從改變硬件角度入手逐步實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)字化。具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段礦山數(shù)字化表現(xiàn)在以下幾方面：實(shí)現(xiàn)礦山勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)數(shù)字化，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，經(jīng)營(yíng)管理與決策過(guò)程數(shù)字化；礦山各類(lèi)信息的采集、傳輸、處理、集成、顯示到應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；傳統(tǒng)設(shè)備的智能化改造；礦山裝備水平更新，生產(chǎn)工藝優(yōu)化，生產(chǎn)效率提升。
 

隨著5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的飛速發(fā)展，以智能制造為核心技術(shù)的新一輪工業(yè)革命，為資源型產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革帶來(lái)重大機(jī)遇。國(guó)家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出加快建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字社會(huì)、數(shù)字政府。在大形勢(shì)的引領(lǐng)下，我國(guó)正處在礦業(yè)3.0或3.0+向礦業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期，推進(jìn)綠色礦山和數(shù)字礦山建設(shè)是新形勢(shì)下實(shí)現(xiàn)礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、可持續(xù)健康發(fā)展的必由之路。

數(shù)字礦山建設(shè)涉多學(xué)科、多主題、多維空間信息

那么，數(shù)字礦山應(yīng)該如何展開(kāi)建設(shè)？事實(shí)上，這是一個(gè)匯聚了多學(xué)科、多主題、多維空間信息的復(fù)雜系統(tǒng)工程。礦山企業(yè)的最大特點(diǎn)在于，它面對(duì)的是一個(gè)不確定的、充滿風(fēng)險(xiǎn)和變數(shù)的物質(zhì)環(huán)境和市場(chǎng)環(huán)境，而數(shù)字礦山的本質(zhì)特征是數(shù)字化和信息化；其中數(shù)字化是基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山的基本前提，也是必由之路；信息化是在數(shù)字化基礎(chǔ)上的技術(shù)與管理手段。因此，通過(guò)建設(shè)數(shù)字礦山可以很好地解決礦山企業(yè)本身面對(duì)的動(dòng)態(tài)性和風(fēng)險(xiǎn)性。

從自動(dòng)化角度，“數(shù)字礦山”建設(shè)可以分為以下三個(gè)階段。首先，基于各種傳感器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和管理信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采掘生產(chǎn)和管理過(guò)程中數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化。其次，利用3D、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生等技術(shù)，把真實(shí)礦山的整體以及和它相關(guān)的現(xiàn)象整合起來(lái)，以數(shù)字的形式表現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)地上和地下信息的可視化，從而了解整個(gè)礦山動(dòng)態(tài)的運(yùn)作和發(fā)展情況并進(jìn)行即時(shí)管控。

其中，礦山三維建模與可視化管理是數(shù)字礦山建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是數(shù)字礦山實(shí)施的基礎(chǔ)。礦山企業(yè)以礦體為開(kāi)采對(duì)象，礦體和開(kāi)采環(huán)境的三維空間關(guān)系對(duì)資源的有效開(kāi)發(fā)影響重大，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的資源管理體系存在著三維實(shí)體空間關(guān)系“不可視”、資源儲(chǔ)量估算“不精確”以及信息交換“低效率”等問(wèn)題。

最后，數(shù)字礦山利用遙感和遙控等技術(shù)，遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能采礦、無(wú)人采礦和選礦廠無(wú)人值守，目標(biāo)是提高效率、降低消耗、降低成本。

扶持智能裝備、培養(yǎng)數(shù)字人才是重點(diǎn)任務(wù)

每每談到數(shù)字礦山，人們總是對(duì)它充滿著許多的想象，然而回歸現(xiàn)實(shí)，數(shù)字礦山的建設(shè)并非“一日之功”。

綜合多方專(zhuān)家聲音，數(shù)字礦山建設(shè)主要面臨兩大難題。首先，從當(dāng)前的情況來(lái)說(shuō)，我國(guó)的智能裝備行業(yè)仍處于發(fā)展期，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定的差距。很多智能礦山裝備企業(yè)沒(méi)有深入了解礦山需求，而是過(guò)于側(cè)重管理軟件方面的研究，停留在了信息化層面，忽視了裝備方面的開(kāi)發(fā)。這就導(dǎo)致很多礦山企業(yè)在采購(gòu)產(chǎn)品時(shí)，發(fā)現(xiàn)管理平臺(tái)很多，但真正的礦山智能裝備很少。而從客觀層面來(lái)看，我國(guó)智能礦山建設(shè)起步較晚，先進(jìn)制造技術(shù)儲(chǔ)備與應(yīng)用不足，在高端礦山智能裝備領(lǐng)域內(nèi)，國(guó)產(chǎn)裝備所占比例非常低。
 

其次，數(shù)字礦山的系統(tǒng)架構(gòu)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、云數(shù)據(jù)中心、集成的基礎(chǔ)類(lèi)系統(tǒng)、掌中礦山平臺(tái)和“一礦一圖”智慧平臺(tái)、大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)等信息系統(tǒng)通用技術(shù)要求都需要數(shù)字人才。人才稀缺也限制了我國(guó)智能礦山裝備開(kāi)發(fā)。

對(duì)此，專(zhuān)家建議數(shù)字礦山建設(shè)所遇到的問(wèn)題要從兩個(gè)方面去解決：國(guó)家要加大對(duì)礦山智能裝備產(chǎn)業(yè)的扶持，加強(qiáng)礦山智能裝備人才培養(yǎng)力度；國(guó)內(nèi)礦山智能裝備企業(yè)要聚焦于高端突破，專(zhuān)注于技術(shù)創(chuàng)新，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)。

不過(guò)，我國(guó)在數(shù)字礦山建設(shè)中也有著一定優(yōu)勢(shì)。一方面，我國(guó)制造業(yè)實(shí)力十分強(qiáng)大，正在向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型，發(fā)展智能裝備有著非常優(yōu)異的基礎(chǔ)，另一方面，近幾年我國(guó)的5G通信、自動(dòng)駕駛、人工智能、云技術(shù)等飛速發(fā)展，處于世界領(lǐng)先水平，智能裝備完全可以搭乘先進(jìn)技術(shù)的東風(fēng)，實(shí)現(xiàn)趕超跨越。