露天矿智能矿山建设整体解决方案

背景

伴随新旧动能转换和供给侧结构性改革的不断推进，社会发展已进入智能化发展新时代。传统的粗放型发展模式难以为继，资源安全、经济安全、生态安全的压力不断增加，为了实现我国从矿业大国到矿业强国的转变，塑造新时代中国矿业产业形象，矿山建设也必须走创新之路。当前，智能技术已经在各个领域发挥越来越大的作用，矿山运行智能化已经成为一种必然趋势，成为全球矿业领域的技术热点和发展方向。因此，在当今智能化矿山建设的趋势下，利用网络、大数据、物联网和人工智能等技术，实现调度、指挥、决策的快捷高效，助力企业科技发展，建设一流的绿色智能矿山意义重大。

建设目标

系统组成及架构

依据露天矿采矿生产工艺流程，主要涉及资源储量模型建立－计划编制－生产配矿－卡车调度－运输统计－计划监控等生产管理环节。智能矿山建设采用物联网、大数据、人工智能、5G通讯等系列前沿技术，依据露天开采工艺流程，将智能化技术与管理深度融合，构建的一套全方位新型现代露天矿智能生产管控平台。

功能架构

智能管控中心建设

数据中心

采用先进设计理念结合成熟主流技术，将中心机房打造成先进的数据中心，构建开放、共享、协作的智能制造产业生态为其主要特征的企业信息化建设的重要模式与最佳实践，它是实现企业数据信息管理和高效利用的必要手段，也是企业持续发展的一种核心能力。

智慧决策中心

智慧决策中心利用数据中心的数据，通过查询和分析工具、数据挖掘工具、智能建模工具等对其进行分析和处理，最后将知识呈现给管理者，为管理者的决策过程提供支持。

智能运营中心

作为企业战略分解和落实的智能运营中心，主要功能为实现下属企业间、与外部相关方之间的协同运营，以及人、财、物等资源的统一平衡调度、协同共享和优化配置。

智能生产中心

智能生产中心负责全矿生产系统及设备自动化控制和管理。全厂的有线通讯、无线通讯、人员定位、闭路监控、信息化等系统中心设备均安装在生产中心内。形成全厂控制、显示、监视中心。设立工程师站，负责全厂设备、网络等系统的检测和维护工作。

智能维检中心

智能维检中心通过智能维检服务平台对公司维护检修进行集中统一管控，整合维修资源、深化维修力量，为公司生产设备稳定运行保驾护航。

矿山三维地质建模及储量计算

从露天矿山钻探数据或矿山开采分层平面图等基础数据开始，按我国露天矿山生产的工艺流程顺序，对矿山生产的地质、测量、开采计划、采区爆破、采掘带铲装生产、采场（台阶）生产验收等工作进行可视化建模管理；并将矿山生产的地质、测量（槽探验收）、开采计划、采区爆破设计、生产执行、采场生产验收等多个专业工作统一到同一个可视化平台。

三维可视化管控

通过三维可视化平台实现对矿山安全生产集中可视化，以矿山生产和安全监测数据及空间数据库为基础，以矿山资源与开采环境三维可视化和虚拟环境为平台，利用三维GIS、虚拟现实等技术手段，将露天矿矿床地质、矿堆、台阶、运输道路、等开采环境对象及生产工艺过程、现象进行三维数字化建模，实现对矿山生产环境、安全监测实时三维展示，形成三维可视一体化，支撑企业生产运营管控。

卡车智能调度

系统通过计算机对装、运、卸的全过程进行控制与管理，做到装点、卸点不压车、不待车，充分发挥设备效率保证运行设备满负荷工作，实现精准配矿；自动实现各种生产资源的合理配置和利用，从而实现效率最高，提高卡车、电铲等设备使用效率，用相同的数量的设备和最低的消耗完成更多的生产任务。

系统采用模块化设计由众多子模块组成，包括：智能调度、二维电子地图、智能报表、智能配矿、燃油管控、防碰撞、防疲劳驾驶、倒车影像、车载视频、胎压管理、称重管理、钻机高精度自动布孔等模块。

人员定位系统

在室外区域采用GPS/北斗高精度定位和5G网络传输技术，通过佩戴胸牌、手环、安全帽等可穿戴设备，实施进行定位和信号回传，能够在三维可视化平时实时展示，并可以实时查询位置分布，实现目标追踪，轨迹查询、报表自动生成等功能。

全矿区视频监控系统

视频监控系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现矿山与监控中心联网，使矿山安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高安全管理水平。视频监控系统利用AI技术自动识别人员不戴安全帽、开采越界等各种违规行为。

环境监测系统

环境监测系统集成了PM2.5、PM10监测、环境温湿度及风速风向、噪声监测等多种功能，同时还具备在线实时监控、视频监控、继电器控制、数据管理、告警管理等功能。

边坡自动在线监测系统

采用GPS/北斗高精度定位和5G网络传输技术，实现对整个采矿区的雨量实时在线监测，对正在开采的易滑坡区域、已开采完并环境修复完毕区域，进行边坡表面位移监测和环境监测实时在线监测，监测影响边坡位移和矿区环境，同时提供预警和分析功能，可以预演边坡的变化，为边坡安全监测提供一份可靠的全面的监测数据，监测结果实时上传至控制中心，并在三维可视化平台实时展示。

矿山生产指挥中心

生产指挥中心显示系统采用液晶屏拼接技术、多屏图像处理技术、多路信号切换技术、网络技术、集中控制技术等进行设计实现，是一套拥有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法最先进的大屏幕显示系统。

卡车无人驾驶系统

利用高精卫星定位+惯性导航，辅助加装少量的感知设备与控制原件，根据生产作业线路制定设备运输轨迹，通过调度平台为每台设备下发运输轨迹，实现无人运输设备按照固定路线自动循迹驾驶，完成装载、运输、卸载全流程作业，以及必要的加水、加油等保障作业。

铲装设备远程遥控

铲装设备远程遥控具有广泛的应用场景，尤其在恶劣环境和危险区域，如无人区、矿区采空区等人员无法达到的区域，将极大提升操作效率并节省人力和保障人员的安全。

应用效果效益

应用效果

为矿山科学技术的发展提供了强大的动力

智能矿山的建成将改变矿山的资源管理及生产方式，在矿山设计、施工、开采、安全、管理、教育、可持续发展、土地利用规划以及科学决策等方面产生广阔的社会和经济效益，促进产业的增长，提供更多的产业机会、安全监测及决策管理服务等。

成为智能矿山标杆企业，为国内矿山提供借鉴

智能矿山的建设将为我国矿山行业智能矿山建设提供借鉴，为行业依靠信息化建设，进行科技创新从而提升公司竞争力提供宝贵的实施经验。

经济效益

智能矿山建设将优化了露天矿山资源的合理配置，提高管理水平，降低了安全事故率，生产效率提升3%-12%，柴油消耗降低5%-9%，轮胎消耗降低8%-30%，可降低穿爆成本2%-4%，延长了矿山的服务年限；提高了配矿管理水平，通过系统能够及时发现生产组织中影响效率和配矿稳定的瓶颈。实现了资源综合利用，践行了无废开采和绿水青山就是金山银山的理念，资源综合利用后，矿山减少了废石排放土地占用。