自动化技术助力_数字化矿山_宋慧欣

士，我国著名矿山工程设计专家于润沧指 出：以远程遥控和自动化采矿为特点的矿山 数字化，将成为未来采矿业的大势所趋。 “数字化矿山”即矿山信息化，就 是挖掘先进的管理理念，应用先进的信息 技术去整合矿山现有的生产、经营、设 计、管理，及时地为矿业“三层决策”系 统提供准确而有效的数据信息，以便对市 场需求做出迅速反应，进而提升矿业管 理、组织结构、业务流程的变革和延伸。 事实上，国际上的一些矿业强国， 已经在这一领域进行了成功的尝试。 在 中国，一些现代化程度较高的矿山已经向 这个领域迈出了第一步，但目前尚处于初 级阶段。中国矿山在矿山勘察、规划、设 计、生产、管理、全过程监控等信息化 “软”领域，与发达采矿国家的差距越来 越大。 自20世纪下半叶起，德、英、美、澳 等采煤技术先进国家，大力推广自动化、 信息化技术，在井上、井下生产、安全等 各环节，对主要设备均实现了子系统自动 化生产控制和监测，并采用计算机网络技 术，将所有子系统通过联网，实现全矿井
高保卫
打造现代化矿山对于信息化建设将产生广 泛的需求。当今矿山企业逐渐向集团化发展， 在全矿综合自动化的基础上建立企业级的集控 中心也是矿山自动化发展的趋势。企业级集控 中心将跨越不同地域的矿井实现对现场设备、 控制、信息等集中统一管理，建立企业统一的 数据库，在充分进行数据挖掘的基础上，汇总 分析用于企业管理层的决策支持系统的数据， 实现矿山的管控一体化，使企业的自动化成为 重要的决策支持系统。企业级集控中心将成为 矿山企业未来的技术支持中心、生产指挥控制 中心和决策支持中心。
夏红健
2013.1 AUTOMATION PANORAMA
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Focus
聚 焦
矿
业
自动化技术助力“数字化矿山”
以远程遥控和自动化采矿为特点的矿山数字化，将成为未来采矿业的大势所趋。
文/宋慧欣
矿产资源是经济社会发展的基础和 动力。自建国以来，中国矿业经过半个世 纪的快速发展，已建成国有矿山近万座， 集体矿山和其他非国有矿山20多万座，年 开采矿石量超过 50 亿吨，从业人员 2100 万。据统计，2011年全国规模以上矿业企 业1.68万个，矿业产值5.86万亿元，占工 业总产值的6.94%，中国已跃入世界矿业 大国的行列。 虽然经历高速发展，但随着我国能 源资源所面临的问题更加清晰，也就越来 越能感觉到既有的增长方式所存在的问 题。一方面，受粗放型增长模式和资源依 赖型特征局限，我国矿业产能过剩且无法 合理利用，根据中国矿业联合会统计， 2012 上半年，我国煤炭行业固定资产投 资达 2100 亿元，高出全国固定资产投资 5%，钢铁行业高出8%，有色金属行业则 高出 31% ，产能过剩问题普遍存在； 另 一方面，由于矿业的开采方式和管理方法 的落后，安全、节能、效率等问题突出。 毫无疑问传统矿业经济的发展模式面临着 前所未有的转型挑战。 如何解决一系列问题，中国工程院院
生产和安全系统的综合控制、监测和监 视，使生产效率大大提高，安全状况彻底 改善，获得了巨大的效果。国内煤矿数字 化的发展过程与国外采煤发达国家相似， 走先单机自动化、单个环节的生产过程自动 化，再完成全矿井的数字化的发展路线。 建设数字矿山关键技术包括： 生产调度与监测监控技术 生产调度系统是煤矿安全生产管理 中的重要手段之一。在地面，它是行政通 信系统不可缺少的重要补充部分，因为煤 矿生产规程中规定，在地面如绞车房、中 央变电站等重点部位要安装行政、生产两 套通信设备，保证在一个系统出现故障， 另一个系统能满足生产的需要。在井下， 生产调度通信系统则是主要的通信手段， 井下各生产环节的信息主要通过该系统来 传递。生产调度与过程控制建立在综合通 讯系统平台上，以实现对人员设备跟踪定 位、设备运行状态控制以及视频监视系统 和虚拟现实系统，实现对采矿生产调度与 过程控制，只有建立了功能完善的生产调 度与过程控制系统才可能实现危险作业场 所遥控采矿和无人采矿。
安全监控及环境监测技术 矿山井下生产过程中，主要的危害有岩体破坏、有毒有 害气体、火灾等。因此，必须建立起有效的综合安全监控与预 警系统。矿山综合安全监控与预警系统采用传感器采集各种数 据，安全检测系统采用分布式结构，主要由地面监控主机、数 据库服务器、网络终端、图形工作站、通信接口、避雷器、系 列监控分站、各种传感器和控制执行器等部分组成。系统显示 画面采用文本、图形兼容方式，具有实时多屏显示功能，实时 数据存储和各种统计数据存储能力。系统具有自检功能，可对 分站、电源、传感器、电缆等设备进行诊断，能报警和记录并 自动切断故障支路。 矿山综合通讯技术 作为生产管理人员、电机车司机、皮带维护工和其它流 动人员的主要通信手段，井下无线通信系统保证了这些人员能 够与生产调度室及时取得联系。它具有安装快捷，能在较短时 间内形成局部移动通信系统的特点。系统能与矿井行政、生产 通信系统实现组网，特别是当井下发生紧急情况时，可为井下 提供能及时与地面联系的工具，对抢险的组织非常有帮助。井 下／井上通信系统作为生产调度通信系统的补充在矿井生产安 全等方面起重要作用，矿山综合通讯同一网络能够同时传输语 音、图像、数据等各种信息，使语音、视频、数据三网合一。 国际上随着实时矿山测量、 GPS 实时导航与遥控、 GIS 管 理与辅助决策和3DGM的应用，一些大型露天矿山（包括我国 的平朔、霍林河矿区）已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘 计划，并与采场设备相联系，形成动态管理与遥控指挥系统。 此外，专家系统、神经网络、模糊逻辑、自适应模式识别、遗 传算法等人工智能技术、GPS技术、并行计算技术、射频识别 技术以及面向岩石力学问题的全局优化方法、遥感技术等已在 智能矿山地质勘探调查与测量、智能矿山设计、智能矿山开 采、计划与控制、矿山灾害遥感预报等研究领域得到应用。 由此可见，自动化技术和产品将在未来矿业发展中大有 所为。未来中国数字化矿山梦想的实现，自动化技术将担当重 任。本次专题策划特别邀请了致力矿业自动化领域的优秀自动 化企业，探讨自动化技术的矿业的应用与发展。
马国盛
近年来矿业领域安全事故频发, 与现有的矿 业的自动化、智能化等基础设施差有关系，除 去人的管理因素之外，同比其自动化和智能化 的水平，与国际都有较大的差距，自动化或智 能化在此发挥的作用和价值，还没有引起相关 业者的足够重视，很多的观念还需要改变和引 导，当大家把自动化和智能化视为如公路这样 的必备设施，视为提升安全和效率的保障而非 可有可无或者负担时，就会引来新的爆炸似发 展，这个过程还要一段时间，但越来越快了。网 络化、分布式的设备管控会比现有集中的总线式 系统架构更为安全，更有存活率，如同电影终结 者中的天网一样，任何一个节点的故障不会影响 整个全局。
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AUTOMATION PANORAMA 2013.1
自动化技术和产品将在未来矿业发展中大 有所为。未来中国数字化矿山梦想的实现，自 动化技术将担当重任。
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[ 精彩观点 ]
自控、网络、通信、计算机等技术将越 来越广泛地应用在矿业生产和经营中，不断为 生产和经营中遇到的问题提供解决方案。矿业 行业特点比较鲜明，生产活动集中在地下和地 面，生产区域经常在变动。未来的生产和经营 将越来越变得离不开新技术的应用。自动化解 决方案也将是越来越智能，各种传感器和自动 化产品应用在生产的各个环节，将过去的生产 和经营的经验充分地融入到解决方案中，并采 用科学的方法解决生产和经营中遇到的问题， 预防并分析解决将要出现的问题。使生产过程 安全可控，快速响应市场需求的变化，有效降 低生产成本，提高经营效率。