礦山之星|智慧礦山8大發(fā)展趨勢(shì) 

改革開放四十多年來，礦業(yè)行業(yè)在創(chuàng)造巨大社會(huì)財(cái)富的同時(shí)，也面臨著巨大挑戰(zhàn)，存在著能源、資源、環(huán)境等多重壓力，礦業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)需要盡快解決開發(fā)方式粗放、生產(chǎn)效率和能源利用效率不高、礦產(chǎn)資源利用水平低等一系列難題，加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐。

礦業(yè)行業(yè)需要借助現(xiàn)代化智慧化技術(shù)，推動(dòng)資源開發(fā)方式深刻變革，實(shí)現(xiàn)集約、高效、可持續(xù)發(fā)展，智慧礦山建設(shè)已成為實(shí)現(xiàn)礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

一、智慧礦山發(fā)展現(xiàn)狀

第一次工業(yè)革命，人類進(jìn)入了蒸汽時(shí)代，工業(yè)的快速發(fā)展讓礦業(yè)真正意義登上了歷史舞臺(tái)，當(dāng)時(shí)礦山主要由人工進(jìn)行開采；第二次工業(yè)革命，人類進(jìn)入了電氣時(shí)代，對(duì)礦業(yè)開發(fā)提出了更高的要求，礦山的機(jī)械化和自動(dòng)化開采成為主流；第三次工業(yè)革命，人類進(jìn)入了科技時(shí)代，對(duì)礦產(chǎn)資源需求達(dá)到了前所未有的高度，而礦業(yè)的綠色發(fā)展理念和礦山的智慧化理念趨于成熟，綠色礦山建設(shè)和智慧礦山建設(shè)得到了快速的發(fā)展。

隨著第四次工業(yè)革命(智慧化時(shí)代)的到來，自動(dòng)化、數(shù)字化、智慧化技術(shù)在礦業(yè)行業(yè)得到了越來越普遍的重視，礦山企業(yè)開始按照各自不同的應(yīng)用目標(biāo)在智慧化建設(shè)過程中進(jìn)行了大量的實(shí)踐，根據(jù)技術(shù)應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)可以分為自動(dòng)化礦山、數(shù)字化礦山、智慧礦山等。

當(dāng)前，普遍意義認(rèn)為智慧礦山是在地質(zhì)測(cè)量、資源管理、采礦設(shè)計(jì)、計(jì)劃編制、采礦生產(chǎn)、選礦加工、尾礦處理、采選裝備等方面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化規(guī)劃設(shè)計(jì)、自動(dòng)化運(yùn)行、無人化作業(yè)、智慧化管理的安全、高效、集約型的現(xiàn)代化礦山。

01國(guó)外智慧礦山發(fā)展現(xiàn)狀

從20世紀(jì)60年代開始，國(guó)外部分發(fā)達(dá)礦業(yè)國(guó)家就開始研究自動(dòng)化、數(shù)字化、智慧化采礦技術(shù)；進(jìn)入20世紀(jì)90年代，為取得采礦業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這些發(fā)達(dá)礦業(yè)國(guó)家開始實(shí)施智慧礦山研究計(jì)劃，開始制定“智慧化礦山”和“無人化礦山”發(fā)展規(guī)劃。

目前可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)建模、開采過程三維數(shù)字化，采礦裝備大型化和部分裝備智慧化，建立采選運(yùn)營(yíng)中心而實(shí)現(xiàn)集中管控，主要體現(xiàn)為一線作業(yè)人員少、生產(chǎn)效率高、安全事故少等。

隨著數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、人工智慧技術(shù)等快速發(fā)展，各個(gè)國(guó)家加快了智慧化在礦業(yè)領(lǐng)域技術(shù)裝備和運(yùn)營(yíng)管理中的創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)配套體系發(fā)展較快，智能采礦技術(shù)系統(tǒng)通過智慧科技和智慧服務(wù)，使礦場(chǎng)的裝備、產(chǎn)品、流程和人員以前所未有的方式整合在一起，改善礦場(chǎng)安全性、降低運(yùn)營(yíng)成本、提升效率。

礦山智慧化管理系統(tǒng)可以將操作人員、調(diào)度員、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)理、中控室監(jiān)控人員接入同一個(gè)平臺(tái)，通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)采礦工藝的全過程控制，優(yōu)化生產(chǎn)過程，提升采礦效率和礦山安全；為礦山企業(yè)提供強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)、高級(jí)分析和人工智能技術(shù)，提高安全性、生產(chǎn)力和運(yùn)營(yíng)效率，同時(shí)為了提升在礦山智慧系統(tǒng)的實(shí)力，地下礦山自動(dòng)化領(lǐng)域的公司也加快了并購。

總體來看，國(guó)外很多國(guó)家及礦業(yè)公司的智慧礦山建設(shè)已經(jīng)超越機(jī)械化和自動(dòng)化的范疇，將智慧礦山的綠色、安全、智慧、高效理念滲透到了礦山生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

02國(guó)內(nèi)智慧礦山發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)家對(duì)礦業(yè)行業(yè)的不斷重視和扶持，要求要大力推進(jìn)數(shù)字化綠色化協(xié)同轉(zhuǎn)型發(fā)展，特別是把“推動(dòng)數(shù)字技術(shù)賦能采礦行業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型”作為礦山企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和加快發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。

近年來，隨著推動(dòng)礦山建設(shè)和采礦活動(dòng)的“高效、安全、環(huán)保”，國(guó)內(nèi)不少礦山企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)工具普及率、關(guān)鍵工藝流程數(shù)控化率已有一定程度的提高，礦山智慧化水平也在不斷提升，尤其是大數(shù)據(jù)、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)和5G等技術(shù)應(yīng)用的普及，讓部分礦山的智慧化建設(shè)取得了突破性的進(jìn)展。

山東聯(lián)創(chuàng)礦業(yè)設(shè)計(jì)有限公司智能礦山建設(shè)采用新一代物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)決策指揮調(diào)度中心和礦產(chǎn)資源三維地質(zhì)孿生模型，以及礦山越界開采預(yù)警、礦山粉塵在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、人員車輛實(shí)時(shí)定位跟蹤、全方位視頻監(jiān)控、智能車輛調(diào)度、邊坡遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警、無人機(jī)巡檢系統(tǒng)等系統(tǒng)。

二、智慧礦山建設(shè)存在的問題

智慧礦山概念不清

目前，對(duì)智慧礦山的理解還較為片面，認(rèn)為智慧礦山是礦山生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化、無人化作業(yè)，從而提高管理效率、實(shí)現(xiàn)資源集約。但智慧礦山更多意義體現(xiàn)在各要素要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化和協(xié)同化管控，并且其運(yùn)行系統(tǒng)還要具備感知、分析、推理、判斷及決策能力。

智慧礦山建設(shè)理念陳舊

我國(guó)礦產(chǎn)資源品種多、總量大，但大礦少，中小礦多；露天開采少，礦井開采多；獨(dú)立礦少，共(伴)生礦多。區(qū)域差異性極大，所以智慧礦山建設(shè)要因地制宜，采取合適的方式方法來實(shí)現(xiàn)礦山的智慧化建設(shè)。但不少礦山在智慧化改造建設(shè)中照搬照抄，不能根據(jù)實(shí)際情況“一礦一策”制定智慧礦山建設(shè)方案。

智慧礦山建設(shè)體系不成熟

智慧礦山建設(shè)各環(huán)節(jié)缺少聯(lián)動(dòng)，信息和數(shù)據(jù)孤立，無法形成體系，而使得單環(huán)節(jié)的智慧化建設(shè)效益大打折扣。智慧礦山是將數(shù)字化、自動(dòng)化、智慧化等技術(shù)與礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)礦山智能化生產(chǎn)和管理的綜合系統(tǒng)。對(duì)于我國(guó)大多數(shù)礦山而言，體系建設(shè)已經(jīng)成為最大的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。

智慧礦山政策支持力度不足

國(guó)家提出把“推動(dòng)數(shù)字技術(shù)賦能采礦行業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型”作為礦業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和加快發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。但總體來看，支持政策和支持力度還稍顯不足，對(duì)于大多數(shù)中小型礦山企業(yè)而言，體系化的智慧化建設(shè)效益并不足以覆蓋建設(shè)成本。同時(shí)，礦山企業(yè)對(duì)生存發(fā)展難以預(yù)期，這也影響了企業(yè)升級(jí)改造的決策和推進(jìn)。

智慧礦山配套產(chǎn)業(yè)不完善

目前多是依靠信息化服務(wù)的第三方科技企業(yè)，除5G礦山技術(shù)外，缺少足夠?qū)嵙Φ目萍计髽I(yè)支撐國(guó)內(nèi)礦山智能建設(shè)，智能礦山裝備制造和生產(chǎn)服務(wù)等產(chǎn)業(yè)不完善不配套不系統(tǒng)。

總體來看，我國(guó)礦山智能化技術(shù)研發(fā)起步較晚，相比于國(guó)際上的先進(jìn)水平，大部分礦山企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化程度低、系統(tǒng)分散、信息融合度差，特別是資源儲(chǔ)量管理的三維地質(zhì)建模水平不高。隨著我國(guó)數(shù)字通訊技術(shù)的快速發(fā)展，大大推進(jìn)了我國(guó)智能礦山建設(shè)的快速發(fā)展，部分環(huán)節(jié)甚至已處于國(guó)際領(lǐng)先。

三、智慧礦山發(fā)展趨勢(shì)

為引領(lǐng)和規(guī)范礦業(yè)行業(yè)加快推進(jìn)智慧礦山建設(shè)，自然資源部組織眾多自動(dòng)化設(shè)計(jì)單位、科研院所、高校、礦山企業(yè)等經(jīng)過兩年多的努力，編制發(fā)布了《智能礦山建設(shè)規(guī)范》(DZ/T 0376—2021)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成為推動(dòng)礦山勘查開發(fā)全環(huán)節(jié)自動(dòng)化智能化應(yīng)用的重要指引。

同時(shí)，加大了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的貫標(biāo)實(shí)踐工作，有16家企業(yè)納入了自然資源部“智慧礦山建設(shè)規(guī)范試點(diǎn)單位”，通過這些礦山企業(yè)的實(shí)踐示范，必然會(huì)成為具有中國(guó)特色智慧礦山建設(shè)的典范。

另外，自然資源部發(fā)布的《礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)目錄(2022版)》中，將數(shù)字化信息化技術(shù)作為重要領(lǐng)域，不少科研機(jī)構(gòu)和礦山企業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用的數(shù)字化智能化技術(shù)裝備列入這個(gè)目錄?？傮w來看，智能礦山發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面。

1.實(shí)現(xiàn)礦山資源“安全、綠色、高效”開發(fā)利用

從礦山生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，通過現(xiàn)代化新技術(shù)賦能資源開發(fā)，以提升礦山開發(fā)效率和資源利用水平為最終目的，礦山企業(yè)需強(qiáng)化自身責(zé)任意識(shí)，推動(dòng)礦山智能化建設(shè)是國(guó)家推進(jìn)數(shù)字化綠色化協(xié)同轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容，在推進(jìn)礦山智能化建設(shè)過程中錨定方向，堅(jiān)持效率提升、資源節(jié)約、綠色發(fā)展、安全本位。

2.現(xiàn)代化新技術(shù)賦能資源開發(fā)

依托資源開采過程中的“礦石流”，對(duì)礦山地質(zhì)測(cè)量、儲(chǔ)量管理、開采、選礦、資源節(jié)約與綜合利用和生態(tài)治理等全流程智能化建設(shè)進(jìn)行規(guī)范，并注重人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、三維、虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)與礦業(yè)行業(yè)的創(chuàng)新融合應(yīng)用，打牢礦山數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，推動(dòng)礦山開發(fā)全環(huán)節(jié)自動(dòng)化智能化應(yīng)用。

3.提升礦產(chǎn)開采過程智慧化控制水平

采用新一代網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)航、高清視頻云計(jì)算等共性賦能平臺(tái)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)探測(cè)和地質(zhì)模擬、礦層智能識(shí)別、礦產(chǎn)資源精準(zhǔn)定位。大力發(fā)展無人駕駛、采礦機(jī)器人等智能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)井下無人鑿巖、鏟裝、運(yùn)輸遠(yuǎn)程操控和自動(dòng)駕駛等。開展開采過程地質(zhì)建模，提高資源采收率，優(yōu)化運(yùn)輸環(huán)節(jié)的故障監(jiān)測(cè)，減少停車能耗。

4.強(qiáng)化礦產(chǎn)資源高效利用與礦區(qū)生態(tài)保護(hù)

推動(dòng)礦山智慧化升級(jí)改造工程，提升選礦智能化水平，推進(jìn)共(伴)生資源綜合開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、礦產(chǎn)清潔生產(chǎn)和礦產(chǎn)廢棄物有效利用，提升礦山生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的友好性；積極利用各種傳感設(shè)備、數(shù)字智能技術(shù)開展礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，提高生態(tài)保護(hù)修復(fù)效果；加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境探測(cè)，利用綜合遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，感知山坡穩(wěn)定性，增強(qiáng)山體邊坡滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警能力。

5.全面加強(qiáng)礦業(yè)數(shù)字化產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系建設(shè)

構(gòu)建礦山數(shù)字化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，打通生產(chǎn)勘探、采礦挖掘、選礦和加工再造、礦產(chǎn)銷售等全環(huán)節(jié)智慧化管理，提高礦產(chǎn)資源整體儲(chǔ)備與調(diào)節(jié)能力，打造礦產(chǎn)生產(chǎn)和營(yíng)銷的新模式、新網(wǎng)絡(luò)。聚焦“產(chǎn)運(yùn)儲(chǔ)銷”關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過數(shù)字化平臺(tái)對(duì)接下游冶金、建筑、化工等行業(yè)原料需求，持續(xù)提升協(xié)同銷售水平。

6.充分考慮礦山實(shí)際情況和需求分層次建設(shè)

不同地區(qū)不同類型礦山在地質(zhì)條件、資源稟賦、開發(fā)方式等方面千差萬別，在推進(jìn)智能礦山建設(shè)上沒有絕對(duì)的范式，智慧化程度也不可能做到完全一致。可根據(jù)智能化應(yīng)用程度將智慧礦山劃分為不同級(jí)別，礦山企業(yè)應(yīng)該注重整體考量和全盤謀劃，把握好自身建設(shè)基礎(chǔ)和能力，結(jié)合礦山現(xiàn)有工藝水平和實(shí)際需求，選擇適合自身的智能化建設(shè)路徑，確保礦山企業(yè)在智慧化建設(shè)上取得資源、效益、安全的多贏。

7.礦山智慧化建設(shè)進(jìn)程加快

事實(shí)證明，推進(jìn)礦山智慧化建設(shè)，提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力和資源開發(fā)效率，已成為實(shí)現(xiàn)礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路，有條件的礦山企業(yè)應(yīng)在推進(jìn)智慧化建設(shè)上主動(dòng)作為，推進(jìn)智慧油田、智慧礦山、智能開采等智慧化升級(jí)改造，爭(zhēng)取作為試點(diǎn)示范企業(yè)，帶動(dòng)和引領(lǐng)礦業(yè)行業(yè)創(chuàng)新與智能化發(fā)展。

8.智慧礦山是多方面實(shí)現(xiàn)智能化

智慧礦山建設(shè)是在地質(zhì)與測(cè)量、礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量、礦產(chǎn)資源開發(fā)、選礦、資源節(jié)約與綜合利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、智能協(xié)同管控等各方面實(shí)現(xiàn)智能化，不僅僅是采礦過程中的自動(dòng)化和無人化，從而實(shí)現(xiàn)礦山利益的最大化、資源利用的合理化、環(huán)境保護(hù)友好化以及安全生產(chǎn)的最佳化，甚至可以通過對(duì)后端市場(chǎng)的分析來自動(dòng)控制生產(chǎn)與開發(fā)，從而讓礦山企業(yè)獲得更多回報(bào)。

在關(guān)注礦山智慧化發(fā)展的同時(shí)，我們也將警鐘長(zhǎng)鳴，近年來，礦山安全事故時(shí)有發(fā)生，礦山地質(zhì)災(zāi)害由于時(shí)空特點(diǎn)與產(chǎn)生條件各有特點(diǎn)，隨著礦山地質(zhì)勘查的手段逐步應(yīng)用，針對(duì)不同環(huán)境采取有效的防治措施，防止或監(jiān)測(cè)預(yù)警礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山安全事故的預(yù)防，有效手段是通過監(jiān)測(cè)礦山安全穩(wěn)定性狀況，制定并實(shí)施針對(duì)性防范、治理方案，確保對(duì)礦山安全的及時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)，對(duì)安全生產(chǎn)具有重大意義。