露天礦在全世界范圍占比不小，煤炭方面，其他主要產(chǎn)煤國家的占比能達(dá)到50%至60%，國內(nèi)的占比大約為18%(2018年)。露天礦主要使用大型機(jī)械化設(shè)備開采，便于實(shí)現(xiàn)智能化，但智能化方面的投入與井工礦相比還差很多。

由于露天礦的開放性，大量其他行業(yè)的通用技術(shù)都可以直接集成運(yùn)用到露天礦，如5G通信、無人駕駛。

美國的露天礦開采技術(shù)發(fā)展比較早，上世紀(jì)末就利用信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了減人增效，但近幾年智能化發(fā)展速度相對較慢。澳大利亞的情況與美國類似，本世紀(jì)初做了很多探索和實(shí)踐，尤其在無人礦卡等方面比國內(nèi)相對早些。

國內(nèi)露天礦最近10多年也進(jìn)行了信息化建設(shè)，特別是這幾年國家大力提倡智能化、新基建建設(shè)，智能露天礦山進(jìn)入快速發(fā)展階段，也是智慧化的起步階段。

智能化露天礦怎么建

露天礦山是開放的，是由人員、機(jī)械、環(huán)境、管理組成的復(fù)雜巨系統(tǒng)。以前，系統(tǒng)由人主導(dǎo)，憑經(jīng)驗(yàn)指揮;現(xiàn)在，要轉(zhuǎn)變思路，把以人為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐灾悄芑芸貫橹鳌?/p>

一個智能化露天礦管控好比一個人，有五官獲取信息，有大腦分析信息，有手腳執(zhí)行信息，先實(shí)現(xiàn)智能化，再實(shí)現(xiàn)智慧化。所以，智慧露天煤礦的內(nèi)涵在于針對開采過程中“人、機(jī)、環(huán)、管”構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，利用先進(jìn)的傳感、信息、通信、控制技術(shù)，使系統(tǒng)具備相應(yīng)獨(dú)立的“狀態(tài)感知、實(shí)時分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”功能。

基于以上認(rèn)識，智慧露天煤礦規(guī)劃建設(shè)可分為五大系統(tǒng)：設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃與工程管理智慧化系統(tǒng)、透明地質(zhì)智慧化系統(tǒng)、綜合管理智慧化系統(tǒng)、基礎(chǔ)支撐智慧化系統(tǒng)。要支撐起整個智能化露天礦山，必須要搭建幾個基礎(chǔ)平臺：網(wǎng)絡(luò)通信平臺、大數(shù)據(jù)云平臺、物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

地質(zhì)探測是智能化的保障，只有掌握地下這些未知情況，才能與自動化、智能化的設(shè)備工藝及設(shè)計結(jié)合起來。露天礦透明地質(zhì)智慧化系統(tǒng)通過建立露天礦全生命周期三維時空模型，展示露天礦在任何時段資源開發(fā)和環(huán)境的三維空間形態(tài)、設(shè)備和工藝系統(tǒng)布局及運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)計劃、施工及管理等經(jīng)濟(jì)技術(shù)狀況，形成露天礦的真實(shí)鏡像及檔案館。

露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)涉及穿爆采運(yùn)排，是智慧化露天礦山的核心部分，既自成體系，又與其他系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián);通過物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備運(yùn)行工況，進(jìn)行設(shè)備間相互關(guān)聯(lián)、計量等分析，并具備識別、比對、分析、傳輸、接收指令等智能化功能。

利用露天礦生產(chǎn)計劃與工程管理智慧化系統(tǒng)，按照現(xiàn)有工藝設(shè)備和中短期計劃，確定最佳穿孔、爆破、土巖煤各個工作面采裝、運(yùn)輸、排棄等生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的施工設(shè)計方案，最優(yōu)技術(shù)參數(shù)，設(shè)備系統(tǒng)布局及調(diào)度方案;通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)位置、運(yùn)行狀態(tài)等信息共享，作業(yè)內(nèi)容的識別、比對等作業(yè)過程管理的智能化。

露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)是一個露天礦山集控中心?；诟飨到y(tǒng)，從設(shè)計到生產(chǎn)、從供應(yīng)到銷售，形成一個完整體系，通過綜合管理智慧化系統(tǒng)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)視、生產(chǎn)監(jiān)控、調(diào)度指揮、運(yùn)營管理一體化。

如何實(shí)現(xiàn)露天礦智能化

實(shí)現(xiàn)露天礦智能化或智慧化建設(shè)的發(fā)展路徑，可以簡單定義為基礎(chǔ)支撐平臺及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)—無人運(yùn)輸—無人采運(yùn)排—智能設(shè)計—智慧管控，最終目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)的智慧管控。

安全高效生產(chǎn)智慧管控是在綠色、安全生產(chǎn)的前提下，提高露天礦單位時間的生產(chǎn)能力，即提高整個工藝系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，達(dá)到降本增效的目的。

安全高效生產(chǎn)智慧管控目標(biāo)在于綠色(智慧化降耗、職業(yè)健康監(jiān)測、有毒有害物質(zhì)控制、水循環(huán)利用、生態(tài)恢復(fù)利用)，安全(智慧化減人、安全生產(chǎn)管理、安全風(fēng)險管控、安全培訓(xùn))，高效(智慧化增效、生產(chǎn)效能、生產(chǎn)成本、煤炭運(yùn)銷、人員績效)。

目前，國內(nèi)已展開相關(guān)研究工作，如無人礦卡、無人挖掘等，并取得了較大進(jìn)展，相信在不久的將來，我們就可以在國內(nèi)看到智慧露天礦山場景。

(作者系中國礦業(yè)大學(xué)(北京)副教授、智慧露天礦山研究中心主任)

來源：中國能源網(wǎng)