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活動鏈接：2013年控制網(wǎng)行業(yè)專題---自動化助力礦業(yè)向數(shù)字化發(fā)展

    礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)和動力。自建國以來，中國礦業(yè)經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的快速發(fā)展，已建成國有礦山近萬座，集體礦山和其他非國有礦山20多萬座，年開采礦石量超過50億噸，從業(yè)人員2100萬。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全國規(guī)模以上礦業(yè)企業(yè)1.68萬個(gè)，礦業(yè)產(chǎn)值5.86萬億元，占工業(yè)總產(chǎn)值的6.94%，中國已躍入世界礦業(yè)大國的行列。

   雖然經(jīng)歷高速發(fā)展，但隨著我國能源資源所面臨的問題更加清晰，也就越來越能感覺到既有的增長方式所存在的問題。一方面，受粗放型增長模式和資源依賴型特征局限，我國礦業(yè)產(chǎn)能過剩且無法合理利用，根據(jù)中國礦業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計(jì)，2012上半年，我國煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資達(dá)2100億元，高出全國固定資產(chǎn)投資5%，鋼鐵行業(yè)高出8%，有色金屬行業(yè)則高出31%，產(chǎn)能過剩問題普遍存在； 另一方面，由于礦業(yè)的開采方式和管理方法的落后，安全、節(jié)能、效率等問題突出。毫無疑問傳統(tǒng)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式面臨著前所未有的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。

   如何解決一系列問題，中國工程院院士，我國著名礦山工程設(shè)計(jì)專家于潤滄指出：以遠(yuǎn)程遙控和自動化采礦為特點(diǎn)的礦山數(shù)字化，將成為未來采礦業(yè)的大勢所趨。

   “數(shù)字化礦山”即礦山信息化，就是挖掘先進(jìn)的管理理念，應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)去整合礦山現(xiàn)有的生產(chǎn)、經(jīng)營、設(shè)計(jì)、管理，及時(shí)地為礦業(yè)“三層決策”系統(tǒng)提供準(zhǔn)確而有效的數(shù)據(jù)信息，以便對市場需求做出迅速反應(yīng)，進(jìn)而提升礦業(yè)管理、組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程的變革和延伸。

   事實(shí)上，國際上的一些礦業(yè)強(qiáng)國，已經(jīng)在這一領(lǐng)域進(jìn)行了成功的嘗試。 在中國，一些現(xiàn)代化程度較高的礦山已經(jīng)向這個(gè)領(lǐng)域邁出了第一步，但目前尚處于初級階段。中國礦山在礦山勘察、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、全過程監(jiān)控等信息化“軟”領(lǐng)域，與發(fā)達(dá)采礦國家的差距越來越大。

   自20世紀(jì)下半葉起，德、英、美、澳等采煤技術(shù)先進(jìn)國家，大力推廣自動化、信息化技術(shù)，在井上、井下生產(chǎn)、安全等各環(huán)節(jié)，對主要設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)自動化生產(chǎn)控制和監(jiān)測，并采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將所有子系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)和安全系統(tǒng)的綜合控制、監(jiān)測和監(jiān)視，使生產(chǎn)效率大大提高，安全狀況徹底改善，獲得了巨大的效果。國內(nèi)煤礦數(shù)字化的發(fā)展過程與國外采煤發(fā)達(dá)國家相似，走先單機(jī)自動化、單個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程自動化，再完成全礦井的數(shù)字化的發(fā)展路線。

   建設(shè)數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)包括：

   生產(chǎn)調(diào)度與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)

   生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)管理中的重要手段之一。在地面，它是行政通信系統(tǒng)不可缺少的重要補(bǔ)充部分，因?yàn)槊旱V生產(chǎn)規(guī)程中規(guī)定，在地面如絞車房、中央變電站等重點(diǎn)部位要安裝行政、生產(chǎn)兩套通信設(shè)備，保證在一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，另一個(gè)系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)的需要。在井下，生產(chǎn)調(diào)度通信系統(tǒng)則是主要的通信手段，井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息主要通過該系統(tǒng)來傳遞。生產(chǎn)調(diào)度與過程控制建立在綜合通訊系統(tǒng)平臺上，以實(shí)現(xiàn)對人員設(shè)備跟蹤定位、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)控制以及視頻監(jiān)視系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對采礦生產(chǎn)調(diào)度與過程控制，只有建立了功能完善的生產(chǎn)調(diào)度與過程控制系統(tǒng)才可能實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)作業(yè)場所遙控采礦和無人采礦。

   自動化技術(shù)和產(chǎn)品將在未來礦業(yè)發(fā)展中大有所為。未來中國數(shù)字化礦山夢想的實(shí)現(xiàn)，自動化技術(shù)將擔(dān)當(dāng)重任。

   安全監(jiān)控及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)

   礦山井下生產(chǎn)過程中，主要的危害有巖體破壞、有毒有害氣體、火災(zāi)等。因此，必須建立起有效的綜合安全監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。礦山綜合安全監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)采用傳感器采集各種數(shù)據(jù)，安全檢測系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，主要由地面監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)終端、圖形工作站、通信接口、避雷器、系列監(jiān)控分站、各種傳感器和控制執(zhí)行器等部分組成。系統(tǒng)顯示畫面采用文本、圖形兼容方式，具有實(shí)時(shí)多屏顯示功能，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲和各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存儲能力。系統(tǒng)具有自檢功能，可對分站、電源、傳感器、電纜等設(shè)備進(jìn)行診斷，能報(bào)警和記錄并自動切斷故障支路。

   礦山綜合通訊技術(shù)

   作為生產(chǎn)管理人員、電機(jī)車司機(jī)、皮帶維護(hù)工和其它流動人員的主要通信手段，井下無線通信系統(tǒng)保證了這些人員能夠與生產(chǎn)調(diào)度室及時(shí)取得聯(lián)系。它具有安裝快捷，能在較短時(shí)間內(nèi)形成局部移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)能與礦井行政、生產(chǎn)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，特別是當(dāng)井下發(fā)生緊急情況時(shí)，可為井下提供能及時(shí)與地面聯(lián)系的工具，對搶險(xiǎn)的組織非常有幫助。井下／井上通信系統(tǒng)作為生產(chǎn)調(diào)度通信系統(tǒng)的補(bǔ)充在礦井生產(chǎn)安全等方面起重要作用，礦山綜合通訊同一網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)傳輸語音、圖像、數(shù)據(jù)等各種信息，使語音、視頻、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一。

   國際上隨著實(shí)時(shí)礦山測量、GPS實(shí)時(shí)導(dǎo)航與遙控、GIS管理與輔助決策和3DGM的應(yīng)用，一些大型露天礦山（包括我國的平朔、霍林河礦區(qū)）已可在辦公室生成礦床模型、礦山采掘計(jì)劃，并與采場設(shè)備相聯(lián)系，形成動態(tài)管理與遙控指揮系統(tǒng)。此外，專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、自適應(yīng)模式識別、遺傳算法等人工智能技術(shù)、GPS技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)、射頻識別技術(shù)以及面向巖石力學(xué)問題的全局優(yōu)化方法、遙感技術(shù)等已在智能礦山地質(zhì)勘探調(diào)查與測量、智能礦山設(shè)計(jì)、智能礦山開采、計(jì)劃與控制、礦山災(zāi)害遙感預(yù)報(bào)等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用。

   由此可見，自動化技術(shù)和產(chǎn)品將在未來礦業(yè)發(fā)展中大有所為。未來中國數(shù)字化礦山夢想的實(shí)現(xiàn)，自動化技術(shù)將擔(dān)當(dāng)重任。本次專題策劃特別邀請了致力礦業(yè)自動化領(lǐng)域的優(yōu)秀自動化企業(yè)，探討自動化技術(shù)的礦業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展。  

   摘自《自動化博覽》2013年1期