智能化将成为我国矿业开采的发展方向

发布时间:2021-07-31 00:31 阅读次数:
本文摘要:“当前,国内外矿业已转入了一个智能化业务高速发展的最佳时期。”北京矿冶研究总院矿山工程研究设计所副所长张达日前在拒绝接受记者专访时如是说。据理解,矿山工程研究设计所在矿山安全性、高效、洗手铁矿技术的研究与研发方面代表国家水平,而矿山智能化铁矿技术、装备与工程应用于,已沦为该所的主要研究方向。

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“当前,国内外矿业已转入了一个智能化业务高速发展的最佳时期。”北京矿冶研究总院矿山工程研究设计所副所长张达日前在拒绝接受记者专访时如是说。据理解,矿山工程研究设计所在矿山安全性、高效、洗手铁矿技术的研究与研发方面代表国家水平,而矿山智能化铁矿技术、装备与工程应用于,已沦为该所的主要研究方向。记者:智能铁矿技术是在怎样的背景下发展一起的?其发展有何意义?张达:随着全球对矿产资源需求量的减少,来自国际市场的高产、高效、高质量、低成本矿产品的转入,以及国内部分非常规掠夺式矿产品铁矿,使矿业企业间资源、管理与市场的竞争日益白热化,被迫矿山企业在资源利用、环境保护、铁矿工艺、技术装备、安全性管理等方面必需展开变革,以应付当前的不利挑战。

我国金属矿山以地下开采居多,许多矿山逐步由浅层铁矿改向深部铁矿。由于地下金属矿山的资源禀赋条件、铁矿工艺、生产流程、生产装备的差异,以及资源的不确定性和动态性、工作场所的线性型、生产力要素的移动性、生产环境的高危险性等特点,构成了诸多难题,导致矿山企业生产效率低落,事故时有发生。在这种情况下,为了提升我国矿山的技术实力,积极开展以安全性、高效、经济为目标的地下金属矿山智能铁矿技术研究就变得尤为重要。

智能铁矿是指以智能化、自动化矿业装备为核心,以高速、大容量、双向综合数字通信网络为载体,以智能设计与生产管理软件系统为平台,通过对矿山生产对象和过程展开动态、动态、智能化监测与掌控,构建矿山铁矿的安全性、高效和经济效益最大化。矿山的智能铁矿技术是由一系列相互差异性、彼此交会的功能模块,通过动态的数据流融合在一起,最后构成的有机整体。其核心功能还包括矿山生产规划、矿山生产系统运营、矿山运营状态监控和地下开采装备智能化。

智能铁矿的意义主要在于使用现代高新技术提高传统产业,推展我国矿产资源研发向高效、安全性、绿色与可持续发展,强化我国矿业行业的核心竞争能力。矿山智能铁矿技术对于推展有色金属和钢铁冶金行业的大力发展也具备最重要意义。

记者:国外智能铁矿技术经历了哪些发展阶段?张达:现代信息技术的应用于与发展使得矿山的自动化或智能化铁矿沦为有可能。从上世纪90年代开始,芬兰、加拿大、瑞典等国家为获得在采矿工业中的竞争优势,先后制订了“智能化矿山”和“无人化矿山”的发展规划。芬兰明确提出了智能矿山技术研究计划(IM),由芬兰技术开发中心(TEKES)联合,奥托昆普矿业服务公司、坦罗克凿岩机公司和装运机公司、诺尔梅特奥利翁公司、洛克什公司以及赫尔辛基工业大学岩石研究所共同完成,从1992年至1997年历时5年。该计划共分28个研究项目,支出1200万美元,通过对资源和生产的动态管理、设备自动化和生产确保自动化三个领域的研究,可行性创建智能矿山技术体系,提升露天矿和地下矿的生产效率和经济效益。

在此基础上,芬兰更进一步明确提出了智能矿山实行研发技术计划(IMI),从1997年开始,历时3年,通过实行先进设备技术技术,研发出有机械装备与系统,并在奥托昆普公司凯米地下矿展开了研发试验,提升了矿山的劳动生产率,减少了生产成本,提高了工作条件。此外,加拿大已完成论证并开始实行的矿业自动化项目(MAP)五年计划,支出相似2000万美元,由加拿大国际镍有限公司、鹰桥镍矿有限公司、加拿大自动化与机器人技术中心等分担,基于国际镍公司研发的地下高频宽带通信系统,研发遥控操作者、自律操作者和自调整系统等核心技术,矿体圈定机器人装置通过通信系统与智能地质模型相连,拓展过程则是根据矿体圈定结果创建模型。自动化工程拓展模型向展开工作的遥控设备必要获取信息,遥控设备的信息也同时获取给矿山模型,并起到于生产过程。

构建上述功能的装置是矿业机器人控制器,它既是一个相连监控传感器与局部遥控执行器的计算出来装置,又是一个射频调制解调器。另一方面,创建了矿山基本辅助系统,如通风、泵送、地层掌控、配电、矿山灌溉、压缩空气以及工艺用水等。在这些辅助系统中,埋设在现场的传感器将信息通过与通信系统相连接的掌控装置发送到中心掌控计算机,该计算机按照模型处置数据,并给各个水平的远距遥控执行机构发送到信号展开调节。通过上述内容的研究研发,使加拿大在矿业自动化技术方面正处于国际领先地位,维持了采矿工业的竞争优势,并构成了新的支柱技术产业。

加拿大还制订出有一项白鱼在2050年构建的远景规划,即在加拿大北部边远地区建设一个无人化矿山,通过卫星操纵矿山的所有设备,构建机械碎裂和自动矿业。加拿大国际镍公司研制出一种地下通信系统,此系统创建在有线电视和无线电升空技术相结合的技术基础上,并在斯托比(Stobie)矿试用。

这种功能很强的宽带网络与矿山各中段的无线电单元结合,可传输多频道的视频信号,操作者每台设备。该矿除了固定设备已构建自动化外,铲运机、凿岩台车、井下汽车皆已构建了无人驾驶,工人在地面遥控这些设备,整个井下基本上不必须设置工作人员。

同时,其他国家也在实时积极开展矿山自动化和智能化的战略,瑞典为此也制定了战略计划,着力提升矿山自动化水平。澳大利亚Micromine公司针对矿业应用于,研发出有基于Web的在线远程矿业控制系统PITRAM,构建削减矿业成本10%。

美国宾夕法尼亚Rajant公司研发出有险恶环境下的高弹性、宽带移动目标无线网状网络,构建了移动目标的可信、较慢终端。近10年来,国际知名的几家矿业设备公司皆在大力发展智能矿业装备及涉及技术,如瑞典的山特维克公司、阿特拉斯科普柯公司等,不仅研发的大量矿业设备具备很好的自动化或智能化功能,而且研发了多种智能矿山的技术与装备系统,如AotoMine系统、OptiMine系统和MineLan系统,利用这些技术,这些公司于是以逐步由原本单一的设备供应商向技术解决方案供应商改变。记者:请求您谈谈我国智能铁矿技术发展现状及不存在的问题?张达:西方发达国家从上世纪90年代就开始研究智能铁矿技术,与之比起,我国的涉及技术研究领先了很长时间。但同时也应当看见,由于以网络信息技术为代表的高新技术很快发展,我国目前奠定了很好的信息化技术基础,在这方面与国外的差距并不大,最少远高于国外当年的技术水平,因此我国几乎是在一个新的起点积极开展智能铁矿技术研究,也几乎有可能在短时间内超过或领先于国际先进设备水平。

近些年来,随着我国社会经济的发展和矿业的衰退,与智能铁矿涉及的许多高新技术应用于获得了长足进步。例如,我院研发了BLSS-PE矿用三维激光扫描仪、矿山高带宽无线通信系统及矿山智能化调度与控制系统,可为智能矿业获取技术承托。我国的矿山六大系统等信息化建设,多数已竣工了井下光纤主干通信网络,视频监测、环境监测、自动化掌控已在部分大中型矿山应用于,以进口设备居多的遥控铲运机获得大量应用于,一些先进设备的人员与设备定位系统和井下地压灾害监控系统获得应用于,先进设备的矿业软件如国外的DataMine、Surpac和国内的Dimine、3Dmine等也获得了推广应用。

国家立项积极开展了多项与智能化矿业涉及的重点或专项科技攻关项目,如“数字化矿业关键技术与软件开发”、“地下无人矿业设备高精度定位技术和智能化无人操控铲运机的模型技术研究”、“井下(无人工作面)矿业遥控关键技术与装备的研发”、“千米深井地压与高温灾害监控技术与装备”等项目,都奠下了良好基础。目前,我国智能化发展不存在的主要问题是:国内矿业装备的技术水平比较领先,特别是在是其自动化及信息化水平尚能无法符合智能铁矿拒绝;缺乏具备自律知识产权的井下综合通信、定位导航等构建智能铁矿的承托技术与软件平台;涉及技术研究力量集中,没能构成强劲的研发团队。智能铁矿技术研究是一项可观的系统工程,从国外的经验来看,均是由国家出资成立专项,的组织多家研究机构和涉及企业联合攻关,然后再行由企业了解完备。

记者:智能铁矿技术的发展趋势是什么?张达:国外在地下智能铁矿方面的整体趋势是井下宽带通信网络化、井下数据采集动态化、井下生产装备自动化、井下生产管理信息化,构建矿山大规模智能化、自动化综合优化调度与生产管理,从而构建经济、安全性、高效的目标。智能铁矿技术的总体发展趋势主要展现出为以下10个特点:一是矿山地表、矿床及工程环境模型的三维可视化系统;二是有效地的生产经营管理信息系统,还包括矿山规划、铁矿方案、生产计划、统计资料调度、生产监控、地测管理、经营管理等,并构成企业局域网络;三是视频和数据同网传输的网络体系,以光纤或无线电通信为主体的多媒体通信网络,构建矿山数据分布式分享;四是构建矿山生产过程数据自动收集与处置,使用传感器网络技术,构建生产过程、矿山安全性、设备运转的监控与数据自动收集和可视化处置;五是构建矿山生产系统集中控制,通过智能控制系统,对提高、运输、通风、灌溉等展开集中于遥控;六是使用计算机软件系统,构建矿山资源、设计优化、生产计划与铁矿环境的数字化、模型简化与可视化;七是基于数字矿山平台的矿业炸开一体化设计系统和过程监控系统;八是运用多媒体、仿真、建模、虚拟世界技术,重现矿山整体与生产活动过程,还包括调度、过程监控、灾害预警等;九是通过整个生产过程动态动态号召的信息构建,构建主体矿业设备的集中控制,或无人驾驶的程式化掌控;十是使用智能化矿业设备自动定位与导航系统,使矿山从单一工序到整个系统,构建生产过程的远程操作者。

记者:在矿山智能铁矿方面,北京矿冶研究总院主要积极开展了哪些研究?张达:我院是国内首批积极开展地下金属矿山智能铁矿技术研究的单位。“十二五”期间,我院联合积极开展了国家“863”主题项目“地下金属矿智能铁矿技术”研究,针对地下金属矿山的特殊性,以信息采集、井下高频宽带动态通信网络、井下定位技术、调度与控制系统等为技术手段,以井下铲运凿岩炸开装备为掌控对象,通过多层次、在线动态调度与掌控,优化矿山生产过程,构成不具备行业性和通用性的地下金属矿山智能铁矿平台,为地下金属矿的高效、安全性、绿色与可持续铁矿奠下基础。该项目的任务设置既考虑到以解决问题地下金属矿智能铁矿的关键技术问题为目标,同时也考虑到在受限的资金和时间内构建项目的可行性。经专家多次研讨和论证,该项目最后制订以智能化井下装备、绿在信息的收集及高频宽带通信、矿山低建模三维展出信息平台及基于该平台的智能化导航系统、调度和掌控等不具备典型性、紧迫性的应用于为研究对象,明确确认了智能中浅孔全液压凿岩台车、地下高气压智能潜孔钻机、地下智能铲运机、地下智能矿用汽车、地下金属矿山智能精细化矿业炸开技术与装备研究、智能铁矿的绿在信息采集与通信系统、智能铁矿的承托软件及智能化调度与控制系统、井下设备的精确定位与智能导航系统总计8项研究研发任务。

目前,项目研究成果正在国内矿山展开现场工业试验,涉及成果已开始在国内矿山推广应用。应当看见,在不远处的将来,我国矿业将借“两化深度融合”之势,逐步从机械化、信息化、数字化、自动化南北智慧化较慢发展,打造出归属于中国的智能化矿业大国。


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