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有色金屬行業智能礦山建設指南(試行)(征求意見稿)

作者:admin 發布日期: 2019-11-12 二維碼分享

       為貫徹落實2018年中央經濟工作會議關于“加大制造業技術改造和設備更新,加快5G商用步伐,加強人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設”的工作部署,按照《國家智能制造標準體系建設指南》的總體要求,切實推進有色金屬企業智能升級,我們研究編制了《有色金屬行業智能礦山建設指南(征求意見稿)》《有色金屬行業智能冶煉工廠建設指南(征求意見稿)》《有色金屬行業智能加工工廠建設指南(征求意見稿)》,現公開征求意見。若有意見或建議,請于2019年11月21日前通過書面或電子郵件反饋工業和信息化部原材料工業司。

       感謝對我們工作的支持。

       地 址:北京市西城區西長安街13號

       郵 編:100804

聯系電話:010-68205581/68205574(帶傳真)

       電子郵箱:[email protected]

有色金屬行業智能礦山建設指南(試行)(征求意見稿)

目 錄

       一、建設目標

       二、建設原則

       三、總體設計

       (一)總體架構

       (二)建設路徑

       (三)關鍵要素

       四、建設內容

       (一)基礎設施的數字化改造與建設

       (二)基于業務驅動的智能生產系統建設

       (三)基于服務型制造的智能服務應用建設

       (四)基于工業大數據的協同創新平臺建設

       五、基礎支撐

       (一)資金投入

       (二)組織規劃

       (三)人才隊伍

       (四)運營維護

       (五)信息資源

       (六)標準體系

       為貫徹落實《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》《新一代人工智能發展規劃》《智能制造工程實施指南(2016-2020)》等國家相關政策,切實推進有色金屬礦山智能升級,特編制本指南。

       一、建設目標

       結合我國有色金屬礦山開采環境復雜、生產流程不連續、安全管理壓力大、多元素資源共生等特點,在礦山已有自動化、信息化建設基礎上,推進物聯網、大數據、人工智能、5G、邊緣計算、虛擬現實等前沿技術在有色金屬礦山的應用,建成集資源的數字化管理、面向“礦石流”的智能生產管控、全流程的少人無人化生產、集成化的本質安全管理、基于工業大數據的智能決策于一體的綠色、安全、高效的有色金屬智能礦山,促進企業轉型升級、高質量發展,提升綠色礦山和本質安全型礦山建設水平,實現提高生產質量和經濟效益的目標。

       二、建設原則

       堅持因企制宜,注重實效。確立企業智能礦山建設的主體責任意識,根據企業戰略,充分考慮礦山區域特征、工藝裝備、管理模式、智能礦山建設基礎,明確企業智能制造建設重點,根據礦山所處階段不同,因企制宜地進行智能礦山建設,新建礦山直接進行智能化設計與規劃,在產礦山在已有信息化建設的基礎上,進行智能化改造。

       堅持整體規劃,分步實施。把握智能制造發展方向和重點,從全局、整體層面進行頂層設計,圍繞有色金屬智能礦山建設主要環節和重點領域,結合礦山自身能力和業務需求等特點,分步實施,有序推進智能礦山建設。

       堅持創新引領、數據驅動。通過工業互聯網、5G等技術夯實智能礦山基礎;基于數據驅動的理念,應用大數據、人工智能、邊緣計算等技術提升信息系統學習與認知的能力,解決有色金屬礦山生產過程中開采工藝復雜、生產流程不連續、安全管理壓力大等問題;利用VR/AR等技術形成人機混合增強智能,充分發揮工藝技術人員的智慧與機器智能的各自優勢,全面激發企業的創新活力。

       三、總體設計

       (一)總體架構

       有色金屬智能礦山建設應采用基于工業互聯網平臺的云、邊、端架構,建立面向“礦石流”的全流程智能生產管控系統,將礦山大量基于傳統IT架構的信息系統作為工業互聯網平臺的數據源,繼續發揮系統剩余價值,同時逐步推進傳統信息化業務云化部署,實現礦山全流程的少人無人化生產。具體架構如圖1所示:

有色金屬行業智能礦山建設指南(試行)(征求意見稿)

圖1 智能礦山總體架構圖

       1.技術架構

       端:通過對生產設備進行智能化改造和成套智能裝備的應用,實現生產、設備、能源、物流等生產要素的全面感知。

       邊:充分利用礦山原有以及新建的信息系統和控制系統數據,泛在連接各種數據資源。

       云:通過軟件重構,開發基于數據驅動的工業應用,實現數據資源的靈活調度和高效配置。

       2.應用架構

       智能裝備:聚焦生產設備層面,通過生產設備的智能化改造和成套智能裝備的應用,實現全面感知和精準控制。

       智能生產:聚焦礦山生產和運營管理層面,通過對實時生產數據的全面感知、實時分析、科學決策和精準執行,實現面向“礦山規劃-地質建模-采掘計劃-采礦設計-采礦作業(落礦-出礦-運輸-提升)-選礦(破碎-球磨-浮選-濃密-脫水)-尾礦充填-尾礦排放”全流程的、以“礦石流”為主線的生產過程優化;通過對產品、設備、質量、能源、物流、成本等數據的分析,實現管理決策優化。

       智能服務:聚焦產業層面,通過對供需信息、制造資源等數據的分析,實現資源優化配置。

       協同創新:聚焦協同創新,通過對生產過程數據和礦山運營數據的分析、挖掘,不斷形成創新應用。

       (二)建設路徑

       堅持“融合發展,并行推進”,循序漸進地推進企業智能礦山建設進程。

       1.現有礦山

       (1)依據礦山實際業務特點和支撐配套條件,編制總體規劃,根據礦山實際需求緊迫程度、基礎條件和資金承受能力等因素制定實施方案,明確任務目標、預期成果及詳細的實施計劃,分步開展建設。

       (2)開展信息化標準化的建設工作,制定數據標準、流程標準、操作標準;對設備進行數字化、智能化改造,對生產過程進行自動控制,加裝智能視頻監控和智能儀表,開展成套智能裝備應用,實現礦山網絡化、少人化、自動化。

       (3)開展礦山智能生產系統建設,實現礦山資源數字化、采選生產過程智能控制、安全管理的集成化等,實現礦山固定設施無人值守自動化、采礦裝備智能化與選礦流程自動化,實現礦山全流程的少人無人化生產。

       (4)建設工業大數據分析平臺,充分挖掘數據潛在價值,實現設備故障智能診斷、過程參數優化、生產流程優化、數字仿真優化、經營決策優化等。以工業互聯網技術為基礎,打造具有自感知、自分析、自決策、自執行、自學習的有色金屬智能礦山。

       2.新建礦山

       依據新建礦山特點和配套條件,根據可研報告、初步設計編制總體規劃,根據新建礦山實際需求緊迫程度、基礎條件和資金承受能力等因素制定實施方案,明確階段任務目標、預期效果及詳細的實施計劃,分步開展建設。

       (1)基建階段完成對智能設備的提資,完成工控網絡、視頻網絡、信息化基礎設施、工業物聯網等的建設,做到礦山數據通信網絡化,構建礦山信息傳輸、處理、存儲平臺和集中管控體系。

       (2)基建后期到投產期內,同步開展礦山智能生產系統建設,實現礦山資源數字化、采選生產過程智能控制、智能生產管理與執行等,實現礦山固定設施無人值守自動化、采礦裝備智能化與選礦流程自動化,實現礦山全流程的少人無人化生產。

       (3)投產并實現達產達標后,在積累一定量數據的基礎上,開始建設工業大數據分析平臺,充分挖掘數據潛在價值,實現設備故障智能診斷、過程參數優化、生產流程優化、數字仿真優化、經營決策優化等。以工業互聯網技術為基礎,打造具有自感知、自分析、自決策、自執行、自學習的有色金屬智能礦山。

       同時,鼓勵有條件的大型礦山企業建設工業互聯網平臺,鼓勵中小型礦山企業使用工業互聯網平臺。鼓勵礦山企業以硬件、軟件、數據等基礎要素遷入云端為先導,快速獲取數字化能力,不斷變革原有體系架構和組織方式,有效運用云技術、云資源和云服務,逐步實現核心業務系統云端集成,促進跨企業云端協同。

       (三)關鍵要素

       1.安全高效

       通過機械化換人、自動化減人、智能化代人、預測預警救人等模式,提高礦山生產效率、增強本質安全、降低損失貧化率,達到降本增效、安全可靠、減少資源損失等目標。

       2.節能環保

       通過建設能耗實時監測與智能優化管控、排放綜合監控等系統,降低能耗、減少排放,實現能耗.優化控制、排放實時監管等目標。

       3.資源循環利用

       通過廢水指標實時監控與控制、尾礦充填自動化控制與.優化調控、尾礦輸送安全監測及尾礦建材自動化加工等,高效循環利用廢水、提高尾礦充填利用率及尾礦建材化利用,實現礦產資源的充分利用和廢水資源的無害化與零排放。

       四、建設內容

       智能礦山圍繞物聯網、移動互聯、云計算、大數據、人工智能、5G通訊技術等現代信息技術與工業深入融合,在礦山的感知層面、管控層面、決策層面實現新的業務模式、新的管理模式,推進礦山企業轉型升級,實現高質量發展。

       (一)基礎設施的數字化改造與建設

       結合礦山的生產工藝流程,應用自動控制、智能感知等技術對鑿巖臺車、鏟運機、卡車、裝藥車、磨機、浮選機、濃密機等采選工業設備及其他基礎設施進行數字化改造,完善工業網絡及信息安全建設,通過生產設備的自動化、集成化、智能化改造替代人工操作,以設備改造提升實現節能減排,減員增效,提高勞動生產率和資源綜合利用率。

       1.智能感知

       鼓勵礦山企業加快部署環境感知終端、智能傳感器、智能攝像機、無線通信終端、無線定位終端等數字化工具和設備,融合圖像識別、射頻識別、電磁感應等關鍵技術,實現礦山環境數據、采礦裝備狀態信息、工況參數、選礦離線化檢驗數據、移動巡檢數據等生產數據的全面采集,實時感知生產過程和關鍵裝備運行數據和狀態。

專欄1:智能儀器儀表

通用儀器儀表:無線通信基站、移動通信終端、智能攝像機、實時定位系統等。

采礦儀器儀表:風壓傳感器、風速傳感器、微震傳感器、有毒有害氣體傳感器、三維激光掃描儀、衛星測量儀、雷達遙感測量儀、無人機航測系統等。

選礦儀器儀表:礦漿品位在線分析、皮帶礦石品位在線分析、礦漿粒度在線分析、礦漿濃度在線分析、礦漿pH在線檢測、礦漿溶液離子濃度在線分析、浮選泡沫自動分析、礦石塊度自動分析、半自磨/球磨機負荷在線監測、旋流器狀態監測、選冶氰根在線分析、浸出槽碳濃度在線分析、礦漿貴金屬在線分析儀、礦物組成在線分析等。

       2.智能裝備

       在有色金屬礦山生產勞動作業強度大、作業環境惡劣(高溫、多粉塵、噪音大等)、人員安全風險大的鑿巖、裝藥、支護、鏟裝、運輸等崗位,鼓勵礦山應用智能鑿巖臺車、智能錨桿臺車、智能鏟運機、智能卡車、智能裝藥車等具備自主行使與自主作業功能的智能化采礦裝備進行鑿巖、裝藥、支護、鏟裝、運輸等作業,降低人員勞動強度,提高生產安全性、質量穩定性和生產效率。

專欄2:智能裝備

露天采礦裝備:智能潛孔鉆機、智能牙輪鉆機、智能裝藥車、智能挖掘機、智能卡車等。智能潛孔鉆機、智能牙輪鉆機、智能裝藥車、智能挖掘機等智能裝備能夠支持遠程遙控作業功能,智能卡車能夠實現自主行使、自主卸載等功能。

地下采礦裝備:智能鑿巖臺車、智能錨桿臺車、智能鏟運機、智能卡車、智能裝藥車等。智能鑿巖臺車能夠實現與三維礦業軟件的無縫對接,有條件的能夠實現基于三維設計自動進行鑿巖;智能錨桿臺車能夠實現遠程遙控作業,有條件的能夠支持錨桿錨網聯合支護等功能;智能鏟運機能夠支持視距、遠程遙控及自主行使等多種模式,有條件的礦山可探索無人鏟裝作業功能;智能卡車能夠實現自主行使;智能裝藥車能夠具備自主尋孔、自主裝藥等功能。

選礦裝備:智能搖床、智能高效磨機、浮選機、濃密機等。

       3.網絡建設

       整體規劃部署礦山控制網、生產網、辦公網、監控網等網絡,采用工業以太網、無線通信等技術實現不限于生產實時數據、多媒體信息和管理數據等的傳輸交互,優先保障控制網的通信暢通與冗余安全,實現主要辦公區、主要巷道、受控區域(包括但不限于水泵房、變電所、炸藥庫、避災硐室等)、裝備作業區等重點區域的網絡全覆蓋。

       搭建礦山物聯網平臺,提升網絡的布局布點與覆蓋范圍,實現地面與井下的無障礙通訊,滿足大批量人員與設備精確定位、礦山井下大量人員和移動設備實時控制、大批量實時工業數據的采集與傳輸等要求。

       對工業網絡進行改造,鼓勵有條件的礦山開展IPv6、5G、NB-IoT等新型技術的規模化試驗和應用部署,采用Mesh網絡、Ad-hoc網絡等技術實現全部移動裝備和作業人員的無縫信息交互。鼓勵礦山配備高系統容量、高傳輸速率、多容錯機制、低延時的高性能網絡設備,采用分布式工業控制網絡,建設基于軟件定義的敏捷網絡,實現網絡資源優化配置。

專欄3:5G的應用場景

露天/地下礦山無人駕駛:基于5G網絡低時延、大帶寬的優勢,利用ADAS技術,開展礦山無人駕駛系統建設與應用,減少現場作業人員,實現安全、減員,支撐企業降本增效。

生產培訓與事故應急演練:基于5G網絡低時延、大帶寬的優勢,利用AR、機器視覺等技術對礦山生產過程進行虛擬仿真,對生產操作人員進行培訓,開展事故應急演練。

       4.信息安全

       按照國家智能工廠信息安全等保二級及以上的規范要求進行同步規劃,構建一個中心管理下的多重安全防護保障體系,即以安全管理中心為核心,涵蓋物理環境安全、應用系統安全、網絡安全、數據安全、應用安全、主機安全、網絡通訊安全及備份與恢復等的技術體系。

       聚焦基礎設施層的內外網安全、工業控制網安全及安全管理系統平臺等方面,特別要重視工控網安全防護建設。通過信息安全體系實現統一管控,形成主動防御、綜合防護的技術保障體系,提高信息安全風險感知能力和防控能力。

       (二)基于業務驅動的智能生產系統建設

       鼓勵礦山企業基于“業務驅動”理念,利用工業自動化、云計算、物聯網、傳感網絡、虛擬現實與仿真、精確定位與導航、高帶寬有線/無線通信、數據挖掘、人工智能、運籌管理等技術,建立具有工藝流程優化、動態排產、能耗管理等功能的智能生產系統,構建面向“礦山規劃-地質建模-采掘計劃-采礦設計-采礦作業(落礦-出礦-運輸-提升)-選礦(破碎-球磨-浮選-濃密-脫水)-尾礦充填-尾礦排放”全流程的、以“礦石流”為主線的高度集成化、智能化、扁平化的礦山生產經營管理模式,實現企業生產的綠色、安全和高質高效。

       1.礦山資源數字化

       在三維可視化平臺下,建設集地質資源管理、測量管理、采礦智能設計等功能于一體的的礦山資源數字化系統,實現礦山地質資源信息的精確把握與實時更新,并通過數據存儲、傳輸、表述、深加工和融合等數據處理環節,使地質資源信息在礦山地質、測量和采礦之間數字化流轉,實現礦山地質資源信息的準確把握、高效處理和實時共享的目標,并在此基礎上科學迅速完成礦山規劃設計,形成礦山智能生產的基礎條件。

專欄4:礦山資源數字化系統

地質資源管理系統:將原始勘探數據、生產勘探數據和炮孔巖粉樣數據等數字化,實現勘探數據的直觀形象顯示,完成礦床品位分析、礦床三維模型建立和儲量估算等。在此基礎上,實現資源儲量升級、核減、二/三級礦量圈定等資源儲量的動態管理。

礦山測量管理系統:快速處理經多種儀器、多種測量方法取得的測量數據,建立地表、爆堆、巷道、采空區等三維模型,計算工程量。

采礦智能設計系統:通過參數設置完成露天、井下道路設計,根據設計參數計算工程量,生成設計模型。對于露天開采,實現中長期計劃、短期計劃、露天爆破設計;對于地下開采,通過設置參數完成炮孔布置、炮孔裝藥、爆破量計算,實現完善的采準、切割、回采設計和地下爆破設計。根據礦體、巷道模型、品位模型等數據進行計劃編制,支持在三維可視化環境下根據工程類型、施工條件等對計劃進行動態更新。

       2.采礦生產過程智能控制

       結合有色金屬礦山開采環境復雜、作業地點分散、生產流程不連續、大部分礦山生產規模較小等實際情況,在鑿巖、裝藥、出礦、支護、溜井放礦、運輸提升等采礦重點作業環節,設備分散、動態性強、作業環境惡劣、安全隱患突出,鼓勵礦山企業利用機理建模、虛擬仿真、自動控制、人工智能等多種手段,著力提升裝備水平、實現自動控制與自主運行,實現作業的自動化、智能化與現場無人少人化,提升整個礦山的安全水平與生產效率。

       (1)采礦固定設施自動控制

       針對礦山的供電、壓風、通風、排水、充填、提升等位置固定、設備運轉規律性強且操控方式相對簡單的作業,建設固定設施自動控制系統,在實現現場無人化操作的前提下,通過智能控制算法保證系統連續高效運轉,實現這些系統的全面無人值守。

專欄5:采礦固定設施自動控制系統

礦山供電監控系統:對地面箱式變電站、井下變電所、采區變電所、線路等變輸配系統和設備的在線參數檢測,實現地面調度中心對供電設備的遙測、遙調和遙控。鼓勵有條件的礦山企業實時監控各個開關柜的電壓、電流、功率等參數及開關所處狀態,實現故障自動檢測、定位、預警,通過加裝煙感和電纜溫度檢測系統提高安全生產水平,實現高壓、低壓供電管理無人值守。

礦井壓風自動監控系統:實現空壓機及冷卻系統自動聯動控制,按程序自動執行啟停及加卸載操作;實現按需自動啟停一臺或多臺空壓機,完成空壓機的自動加卸載控制;實現空壓機及冷卻水泵自動輪換功能;實現對排氣溫度、電機定子溫度、冷卻水溫度超溫報警,冷卻水壓力、潤滑油壓力、冷卻水斷水、過載停機、電源逆相、缺相保護、超過工作壓力安全閥動作、空氣過濾器堵塞、油過濾器堵塞、油氣分離器堵塞等故障的自動報警功能;具備遠程啟停和就地控制功能。

礦井通風自動控制系統:建設對風速、風壓、風溫、有毒有害氣體濃度進行自動連續監測的傳感系統,實現控制系統的遠程和就地控制功能。鼓勵有條件的礦山企業對主扇、局扇及輔扇進行聯動控制,實現按需通風。

礦山排水自動監控系統:建設對水倉水位、水泵軸溫、電機軸溫、電機定子溫度、水泵排水壓力、負壓(真空度)、水泵流量、電機電壓、電流、功率、電機運行效率、電耗、水泵運行效率、工況、水泵流量、閥門狀態等參數進行監測的傳感系統,實現單臺水泵和多泵聯排的遠程啟停和就地控制功能。

礦山尾礦充填自動控制系統:采用充填工藝的有色金屬礦山,建設尾礦充填自動化系統,實現進倉分配、放空及沖洗、水泥倉下料量的配比控制、砂倉放料監測、料位、液位監測、聯鎖調節、充填尾砂濃度控制、充填尾砂量與水泥的比例控制、充填礦漿干礦量計量及濃度控制、攪拌桶液位控制、液下泵池液位檢測、污水泵控制、水量計量、料倉松動防堵和充填管道清洗控制系統、尾礦輸送泵房尾砂輸送緩沖池、尾砂攪拌槽、水封水池液位檢測和報警、尾礦輸送泵房尾礦輸送管路恒壓輸送。

礦井提升自動控制系統:實現連續速度監控、逐點速度監控、井筒開關監控、所有編碼器之間的相互監控、重載下放監控、重載提升監控,完成對速度、位置和力矩的閉環控制和故障處理保護回路,實現精準停車。

(2)采礦裝備智能控制

       針對礦山鑿巖、裝藥、出礦、支護、溜井放礦、運輸等作業地點分散、動態性強的作業,建設采礦裝備智能控制系統,實現采礦裝備信息動態精確采集、裝備高精度定位、無軌裝備遠程操控與精細化管理、有軌裝備遠程控制、溜井料位實時監測、斜坡道信號自動控制、固定式作業裝備遠距離控制、露天采礦卡車調度等功能,達到主生產作業或危險區域設備自主運行、作業現場無人少人化的目的。

專欄6:采礦裝備智能控制系統

采礦裝備信息采集系統:對作業裝備動力系統、傳動系統、制動系統、作業執行機構工況參數進行動態精確采集、融合處理及實時傳輸,配備車載控制器(含無線傳輸模塊)、數據采集系統裝置(支持CAN、RS485、RS232協議通信及數字信號、模擬信號、脈沖信號輸入等),直觀反映裝備工況狀態,實現對常見裝備運行故障的預警。

采礦裝備高精度定位系統:配備位置顯示軟件、定位引擎軟件、定位基站、定位終端,用于實時監測有軌、無軌裝備移動作業過程,精準反饋裝備位置及行駛信息,連續化描述裝備運行軌跡。鼓勵有條件的礦山建設具有車載顯示終端的系統,實現全局裝備位置及工況信息的實時推送。

采礦無軌裝備遠程操控系統:通過固定網絡通信設備、遠程操控臺、控制服務器、車載無線通信終端、車輛定位裝置、車載控制器、數控執行機構、無線視頻攝像頭、電纜、光纜、接線盒、避雷器、軟件等,實現工況條件不佳作業區域的礦用鏟運機、礦用卡車、裝藥車全部作業工序(尋孔、裝藥、鏟裝、運輸、卸載)及行駛的視距遙控與地表遠程遙控。

采礦無軌裝備精細化管理系統:建設涵蓋礦山主要無軌作業裝備(礦用鏟運機、礦用卡車)作業運行全流程的管理系統,配備車輛標識卡、車輛定位基站、車載傳輸終端、車載存儲設備、作業分析和管控軟件,實現裝備運行路線追蹤、違規作業識別(礦廢混倒、空載)、危險駕駛行為識別(疲勞駕駛、超速、急轉、急停、闖限)、裝備作業量統計和作業效率統計。

斜坡道信號控制系統:對斜坡道運輸系統的信號裝置狀態、車輛位置、運行方向等進行檢測,實現信號裝置的自動控制、調度、、閉鎖、顯示、定位、信息管理、報警、車輛信息識別、重演、分級權限、故障診斷等功能。

固定式作業裝備遠程控制系統:通過固定網絡通信設備、遠程操控臺、控制服務器、無線通信終端、運動控制器、數控/液壓執行機構、數字攝像頭、電纜、光纜、接線盒、避雷器、軟件等,在保留固定式破碎機、振動式放礦機現場手動操作的基礎上,實現地表遠程作業控制、電氣和機械參數采集、設備故障預警,鼓勵有條件的礦山實現裝備預維護。

溜井料位監測系統:采用料位計進行溜井料位實時監測,實現料位閾值的超載、欠載預警,具備數據實時上傳功能及二次開發接口。

有軌裝備遠程控制系統:建設生產運輸管理平臺(派配調度系統、機車遠程駕駛平臺、機車裝載控制系統、生產運輸精細化管理)、數據支撐系統(井下車輛移動通信網絡、信集閉系統)、生產狀態監測系統(井下目標高精度定位系統、車輛運行監測系統、遠程裝礦監測系統)及前端無人化作業系統(無人化電機車、遠程放礦系統、軌道衡自動稱重系統),支持遠程遙控駕駛和智能化無人駕駛,實現礦石品位配比、.優運力調度、機車無人駕駛、自動裝載、礦石自動卸載、礦石自動稱重、機車安全預警及生產數據精細化管理。

露天采礦卡車調度系統:通過車載終端、通信設備、調度軟件等,實現車輛實時定位、行車管理、配礦、車輛調度、信息發布、運輸計量、違規違章監測、軌跡查詢、統計報表等功能。

       3.選礦生產過程智能控制

       (1)選礦智能在線檢測系統

       針對有色金屬礦山多元素資源共生的特點,建設選礦智能在線檢測系統,采用智能化的在線檢測技術解決有色金屬選礦過程中的特種參數檢測問題,包括有色金屬選廠中稀有/貴金屬在線檢測分析、礦物組成在線分析、選礦過程智能圖像識別技術和新型產品的應用等,實現選礦過程狀態的邊緣計算感知。

       (2)選廠智能操作系統

       建設裝備遠程智能監控和預測性維護系統,提高裝備運轉率;建設有色金屬選礦全流程智能化操作系統,形成..規則控制,實現少人無人操作調控,穩定工藝流程,優化操作崗位,穩定選礦工藝技術指標。

專欄7:選廠智能操作系統

破碎過程智能化操作控制:通過破碎全流程視頻監測、基于礦石塊度圖像分析等技術實現故障報警,實現破碎過程的智能化操作,降低破碎停車故障,提高破碎運行效率。

磨礦分級過程智能化操作控制:結合礦石塊度圖像分析、磨機負荷和分級粒度檢測技術,建立磨礦分級..控制系統,實現磨礦分級的智能操作和分級粒度的閉環控制,穩定磨礦分級產品粒度、濃度技術指標,減少波動。

選別過程智能化操作控制:面向浮選、磁選、電選等選別生產過程,結合在線品位分析和基于機器視覺圖像分析技術,建立選別全流程智能協同控制系統,實現選別流程穩定控制和優化控制。穩定選別精礦品位,降低廢次,優化提高回收率。

濃縮脫水過程智能化操作控制:基于濃密過程智能監測技術,結合操作經驗、機理變化趨勢以及生產數據分析,形成濃縮脫水..控制規則庫,實現濃密機底流排礦優化與節能控制,提高濃密機底流放礦濃度,實現濃密與脫水過程峰平谷優化調度。

       (3)選礦全流程優化決策系統

       針對有色金屬選礦破碎、磨礦分級、選別、濃密各生產環節由智能控制系統控制、各工藝環節之間需要協同的問題,建設全流程生產優化決策模型和決策指導軟件系統。根據精礦產品規格等級、生產產量、質量等目標,并考慮選礦關鍵設備生產能力、原礦資源約束及質量波動、電量消耗、藥劑等材料消耗因素,敏捷優化決策選礦各工藝環節的技術指標,并結合破碎-磨-選-濃密生產各環節的運行工況變化,動態調優原礦、設備等資源配置,提升經濟指標。

       4.本質安全管理

       針對礦山作業環境惡劣、人員安全風險高、安全管理壓力大等問題,以本質安全、主動安全為指導思想,在礦山原有安全生產六大系統的基礎上,集成GIS、MIS、監測監控、物聯網等技術,針對人、機、環、管4個要素,從集成化、系統化的角度出發,將人員行為安全、作業環境安全、設備運轉安全、安全制度保障等安全生產要素全面集成和智能化提升,形成以全面評估、閉環管理、實時聯動、智能預警為特征的主動安全管理保障體系,實現面向人-機-環-管的全方位主動安全管理。

專欄8:安全管理信息化系統

礦山人員管理系統:在符合AQ/T 2051-2016規定功能和性能指標基礎上,具有監控區域劃分、區域內人員統計功能,支持闖入、超員、超時警示。鼓勵有條件的礦山采用RTLS技術實現作業人員亞米級精度的實時位置追蹤。

礦山裝備碰撞預警系統:采用射頻識別、瞬變電磁感應、無線脈沖檢測等技術手段建設礦山裝備碰撞預警系統,配備可視化車載預警終端、車載信號發射機、車載信號接收機、標識終端,完成裝備行駛、作業過程中裝備-裝備、裝備-人員、裝備-固定設施間碰撞事故的預警。鼓勵有條件礦山支持雙向報警及數據遠程實時共享。

礦山安全監測及避險系統:地下礦山方面,建設安全監測及避險系統,對井下環境、人員等進行實時監測,建設對應緊急避險系統,包括監測監控系統、人員定位系統、緊急避險系統、壓風自救系統、供水施救系統、通信聯絡系統等。鼓勵有條件的礦山采用位移、變形、應力、壓力、聲發射、微震等監測手段,實現對地壓的實時在線監測,對礦區潛在或可能發生的地壓災害進行預測,輔助礦山安全決策,服務礦山安全開采。露天礦山方面,建設邊坡在線監測系統、排土場在線監測系統,實現邊坡表面位移監測、爆破振動監測、降雨量監測和視頻監控等功能,實現數據采集、分析與風險預警。鼓勵有條件的露天礦山建設應急通信系統,實現緊急模式下的快速組網。同時,在具備尾礦庫的礦山建設尾礦庫在線監測系統,自動采集尾礦庫各種運行數據,包括位移、浸潤線、視頻等,并將數據上報至控制中心進行分析、儲存及備份,實現尾礦庫狀態實時監測、數據輸出及綜合預警。

       5.生產經營管理

       采用業務驅動和數字驅動相結合的管理理念,圍繞設備、能耗、化驗、計量、物流等礦山核心業務主線,建設集成、智能、協同的生產經營管理系統。

       (1)設備維護

       建設設備遠程智能監控和預測性維護系統,提升設備處理能力并保證設備安全,降低系統維護工作量,減少生產故障導致的停車時間。針對礦山生產裝備、生產流程操作以及生產管理等多級監測、控制以及決策優化系統,鼓勵有條件的礦山實現故障診斷定位、分析以及糾偏。

       (2)能耗管理

       建設由能耗計量裝置、數據傳輸系統及監控平臺組成的礦山能耗實時監測系統,實現礦山固定設施及大型作業裝備等的實時能源消耗監測、能耗統計、故障分析、數據追溯。鼓勵有條件的礦山采用具有無線抄表功能的智能化能耗監測方案,降低系統部署及運維成本。鼓勵企業建設礦山能耗優化調度系統,以企業能源實時成本、產能指標、生產計劃為決策依據,建立礦山能耗優化模型,動態調節礦山大型用電耗能設施、裝置的作業計劃,降低礦山整體能耗水平,優化生產能耗成本。

       (3)化驗管理

       建設實驗室化驗分析管理系統(LIMS),實現對有色金屬復雜礦物成分、礦石品位等指標化驗過程的在線實時監測與管理,對實驗室化驗數據和信息進行收集、分析、報告和管理,實現業務流程、樣品記錄、人員、儀器設備、標物標液、化學試劑、標準方法等方面的集成管理。

       (4)物流管理

       建設稱重計量無人化管理與智慧物流系統,針對原料采購、成品銷售及廠內物資倒運、物資調撥過程進行計量管理,實現地磅無人化管理和物流跟蹤功能,對稱重計量數據進行自動采集、實時監控,實現數據的查詢、統計、匯總、共享,解決計量數據的真實性、性、準確性和實時性問題。結合定位系統,實現對車輛進出場實時定位,實現材料物資稱重、化驗質檢管理、在途跟蹤以及相關訂單信息的綜合管理。

       6.礦山虛擬仿真

       鼓勵礦山企業利用高性能計算、VR/AR、區塊鏈、人工智能、GIS、通信、傳感、控制與定位等技術建設礦山生產場景和關鍵設備或工序的虛擬化仿真模型,通過與物理系統進行數據實時交互,打造數據孿生體系。鼓勵企業建設全流程的礦山虛擬仿真系統,實時展示礦山生產狀態、設備運行工況、人員及移動設備位置,預測礦山生產指標、分析生產的瓶頸環節,優化生產工藝流程及設備匹配關系,實現生產輔助決策與動態優化。鼓勵企業通過應急疏散仿真,合理規劃疏散設施及路線,根據事故場景確定.優救援方案,為疏散及救援提供.優方案輔助決策,鼓勵礦山利用VR模擬技術進行技能培訓及應急逃生訓練。

專欄9:虛擬仿真場景

虛擬采礦:通過虛擬現實、GIS、通信、傳感、控制與定位等技術,建設有色金屬采礦三維可視化虛擬集中管控系統,將真實礦山生產場景在虛擬環境中平行體現,實時展示礦山開采狀態、設備運行工況、人員及移動設備位置,并進行綜合分析、預警告警和全局決策分析。

虛擬選廠:建設有色金屬選礦設計與流程模擬平臺,描述實體選廠、預測實體選廠指標、引導實體選廠智能優化。通過對選礦破碎、磨礦、分級、選別、濃密脫水過程的建模仿真計算,實現選礦流程內關鍵設備的運行狀態模擬,單元流程內各節點量化指標計算,穩定和提升選廠技術指標。主要建設內容包括:

選廠關鍵設備數學建模:包括破碎機、半自磨/球磨機、旋流器、浮選機/柱、濃密機、倉/池、泵等的機理分析和數據驅動模型,能夠實現模塊化應用。

選礦全流程模擬與實體指標預測:實現破碎、磨礦、分級、選別、濃密等流程組態仿真模擬,預測實體選礦過程指標,包括碎磨粒度、濃度、填充量,浮選時間、浮選濃細度、品位,濃密沉降參數以及過程能耗等。

選礦全流程實體指標優化:開展超實時模擬計算,根據預測結果給出操作建議或控制信號通過提前測試控制操作軌跡、操作參數,通過改變操作變量,對自動控制操作進行糾偏,進一步實現節能控制與操作優化,降低磨礦、選別、濃縮脫水等工序能耗,提升工序技術指標。

選礦虛擬仿真工廠(數字孿生):創建選廠設備、管線、物料、儀表等對象模型,實現虛擬集成平臺應用。建設選礦設備三維虛擬對象模型、選礦檢測儀表及輔助設備三維虛擬對象模型以及各個交互系統,實現孿生數據集成、交互式遨游、模擬試驗等功能。

       (三)基于服務型制造的智能服務應用建設

       鼓勵礦山企業創新服務模式,基于非核心生產數據以及生產工藝過程控制技術等開發封裝應用軟件或數據服務接口,將有色金屬礦山采選知識和技術模型化、模塊化、標準化和軟件化,并積極與行業工業互聯網平臺對接,形成工業APP,為行業其他企業提供服務。

專欄10:優先上云的工業APP

設備遠程運維:針對鑿巖臺車、鏟運機等有色金屬礦山生產過程中的重大設備,基于工業互聯網平臺,整合設備機理、設備運行數據、企業管理數據以及相關算法模型,開發設備遠程運維工業APP,實現設備狀態實時監控、指標統計分析、主動預警維護和及時運維服務。

       (四)基于工業大數據的協同創新平臺建設

       鼓勵礦山構建集數據資源庫、先進數字化工具、虛擬仿真環境等于一體的協同創新體系,打通礦山地質、測量、采礦、選礦等全流程數據鏈,提升基于大數據分析的生產智能控制、生產現場優化等能力,加速礦山生產向自決策、自適應轉變。

       1.規范數據治理

       對礦山地質、測量、采礦、選礦等全流程各個環節所產生的各類數據進行匯總,建立統一的數據存儲與管理平臺,實現生產過程主數據、實時數據、歷史數據等各類數據的集中存儲和管理,并且具有歷史數據遷移功能,支持云服務。選擇合理安全的數據存儲架構及高效穩定的數據計算引擎和處理工具,為開展大數據的全面分析、深度挖掘、情報檢索、可視化展示提供數據基礎。

       2.數據應用創新

       基于數據驅動的理念,采用工業大數據挖掘技術從紛繁的海量數據中挖掘數據價值,采用描述性分析、預測性分析、診斷性分析和指導性分析等分項方法,對礦山生產過程和經營管理活動中的各業務場景進行應用創新,實現對生產指標趨勢分析、成本細化和趨勢分析、設備管理分析、采購分析、品位變化趨勢、選礦工藝數據分析等,提供靈活的指標監控、報表查詢、多維圖形展示和綜合分析,以全面掌握當前企業的發展狀況,為礦山生產活動提供智能分析和決策支持。

專欄11:工業大數據主要創新應用場景

智能礦山綜合集成與管控一體化系統:實現地質資源數據、生產數據、井巷工程實測模型、采礦設計模型、生產計劃模型聯動,集中展示和聯動處理各類子系統數據,統籌安排各類生產要素和資源分配,動態調節裝備作業計劃和調度決策。

礦山大數據分析與處理中心:以分布式云計算為基礎,以大數據分析計算資源為支撐搭建大數據分析軟件,利用軟件中封裝的挖掘算法和分析模擬功能對數據進行專業化處理,為礦山生產活動提供智能分析和決策支持。

智能礦山決策支持系統:實時查詢生產運營數據,通過對生產數據的智能分析,實現對生產指標趨勢分析、成本細化和趨勢分析、設備管理分析、采購分析、品位變化趨勢、選礦工藝數據分析等,以全面掌握當前企業的發展狀況,并通過對關鍵指標設定適當閾值,使系統能快速察覺企業運作中的不足,在企業運營狀況綜合評價的基礎上,實現對階段性生產過程的狀態、成本、效益以及年度整體生產情況等的智能分析與決策。

       五、基礎支撐

       (一)資金投入

       根據有色金屬礦山企業經營情況及實際建設需求,確定智能礦山投資目標,明確資金來源,確保資金投入。制定企業資金使用管理制度,明確職責、流程、方法,確保資金使用規范與及時投入。

       (二)組織規劃

       根據礦山自身的需求,制定專項戰略規劃,做好頂層設計,建立合理的組織架構,加強組織領導,設置專職管理、業務及技術運維崗位。鼓勵企業將企業一把手設置為專職管理部門的負責人。

       (三)人才隊伍

       加大人才引進和復合型人才的培養,鼓勵企業構建內外結合的智能礦山人才儲備機制,實現依托外部..團隊、智能制造系統解決方案供應商完成尖端技術攻關、科研成果轉化、項目建設實施,依托內部人才隊伍完成系統運營維護的人才格局。

       (四)運營維護

       依據企業管理模式及生產需要編制智能礦山系統運維及升級準則,規范各類智能礦山系統、裝備的工作流程與維護保養規程。

       (五)信息資源

       開展企業內部網絡信息資源管理標準化工作,構筑與智能礦山工廠建設規劃相匹配的網絡信息資源管理標準化體系,規范企業信息資源的管理和使用。

       (六)標準體系

       在遵循有色行業及智能制造領域已發布的相關標準規范的基礎上,鼓勵企業建立包含但不限于如下所列標準和規范體系:數據編碼規則、數據治理流程規范、數據使用規范、業務流程標準、數據庫設計規范、運維服務規程、運維管理規程。

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