智慧礦山項目意義及必要性

（一）降低礦山勞動強度，提高工作效率
通過智慧礦山生產(chǎn)調(diào)度管控系統(tǒng)，可以了解整個礦山所涉及的信息過程，特別是礦山系統(tǒng)多體之間信息的聯(lián)系和相互作用的規(guī)律。以計算機為工具建立的原始資料數(shù)據(jù)庫和礦床模型，可隨時在計算機上高效、便捷查尋。利用這些數(shù)據(jù)建立地質(zhì)模型；進行不同礦種不同品位的資源管理和資源評估，也可以利用地質(zhì)模型進行礦山設(shè)計、井下測量、安排生產(chǎn)進度、優(yōu)化參數(shù)等功能。

數(shù)字化礦山以開采生產(chǎn)計劃編制為基礎(chǔ)，依據(jù)實際的礦石開采量和礦石品質(zhì)數(shù)據(jù)，調(diào)整計劃目標和重新編制生產(chǎn)計劃。針對實際生產(chǎn)過程中設(shè)備生產(chǎn)能力改變、突發(fā)故障等不確定情況，研究采礦設(shè)備調(diào)度優(yōu)化方法，在無線網(wǎng)絡(luò)的支持下，對現(xiàn)場開采生產(chǎn)進行監(jiān)控并提出動態(tài)調(diào)整建議和措施，使得采礦生產(chǎn)滿足計劃要求以及采礦生產(chǎn)成本最小化，提高生產(chǎn)效益和社會效益。

（二）化解礦山風(fēng)險隱患，增強安全體系
數(shù)字礦山建設(shè)的目的，就是要通過將礦山各種信息系統(tǒng)、計算技術(shù)和工業(yè)控制的有機整合，最大限度合理調(diào)配各種資源，最優(yōu)化地控制與調(diào)度各種裝備與設(shè)備，實現(xiàn)礦山管理的科學(xué)性和生產(chǎn)的安全、高效、經(jīng)濟和礦產(chǎn)資源利用的最優(yōu)化。

數(shù)字礦山是對真實礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一性認識與數(shù)字化再現(xiàn)，可以有效利用數(shù)字化的方式，對環(huán)境進行監(jiān)測和監(jiān)視。對生產(chǎn)空間的各種信息進行采集，建立各種分析模型。對采集的信息進行加工處理，化解開采過程中的高危險、高危害因素，預(yù)防可能發(fā)生的種災(zāi)害事故，做到重大事故的提前處理，把事故消滅在隱患之中。降低開采風(fēng)險，降低工人勞動強度和保障生產(chǎn)人員的安全。通過智慧礦山生產(chǎn)調(diào)度管控系統(tǒng)，提高礦山安全生產(chǎn)管理能力，進一步提升礦山技術(shù)管理水平，為安全生產(chǎn)決策提供技術(shù)保障，最終實現(xiàn)基于數(shù)字化、信息化和管理現(xiàn)代化的本質(zhì)安全型礦井。

（三）合理開發(fā)資源，減少資源浪費和環(huán)境污染
隨著現(xiàn)在高品位的礦山、易采礦石越來越少，低品位礦石和埋藏深度大的礦石越來越多，越來越難采、難選。數(shù)字化礦山，一方面可以重新圈定礦體和計算儲量，另一方面也可以為降低采礦成本提供有效的途徑。智慧礦山生產(chǎn)調(diào)度管控系統(tǒng)后，可優(yōu)化工業(yè)指標，根據(jù)不同產(chǎn)品的廠家對原料的要求，通過有目的、有計劃地采礦，富礦石與中低品位礦石按一定比例配礦成為商品礦，也增加了中貧礦石的利用率。數(shù)字礦山有利于合理開發(fā)資源，充分利用中低品位礦石，綜合利用多組分礦物資源，優(yōu)化品位指標。同時，通過建立礦物模型，查明三維空間各礦物定量分布規(guī)律，通過定點采礦和按比例配礦，保持人選礦石中礦物含量有利配比，提高選礦回收率，降低選礦藥劑的用量，減少資源浪費和環(huán)境污染。


將GPS/北斗定位技術(shù)、4G無線通訊網(wǎng)絡(luò)、Google Map等前沿技術(shù)，應(yīng)用于露天礦作業(yè)設(shè)備的動態(tài)實時跟蹤，管理人員可實時掌握車輛的作業(yè)位置及礦區(qū)作業(yè)車輛分布情況。系統(tǒng)對車輛的作業(yè)區(qū)域及車輛的速度狀態(tài)實時進行預(yù)警提示，大大提高采礦生產(chǎn)管理的管理水平。

立足于露天礦山生產(chǎn)車輛的優(yōu)化調(diào)度，利用礦業(yè)系統(tǒng)工程、排隊論等相關(guān)理論，將新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高新技術(shù)和露天礦車鏟調(diào)度進行有機結(jié)合，對露天礦車輛運輸進行動態(tài)車流規(guī)劃，對露天礦卡車和挖機進行實時科學(xué)調(diào)度，避免了車輛亂拉亂跑、長時間空等排隊等現(xiàn)象，改變傳統(tǒng)調(diào)度方式，使設(shè)備作業(yè)效率能夠顯著提高10%-15%。

（二自動計量統(tǒng)計
利用先進的遠距離RFID無線射頻識別技術(shù)與高精度定位設(shè)備相結(jié)合，將自動化識別與車輛裝載軌跡相結(jié)合，提出了自動計量算法，全程無需人工干預(yù)，實現(xiàn)了露天礦車輛運輸?shù)V巖量自動、快速、準確計量，消除了單靠歷史軌跡的計量誤差，撤銷了計量員崗位，避免了傳統(tǒng)的礦巖運輸量人工計量的弊端，大大提高了露天礦車輛運輸效率。

（
利用圖像采集技術(shù)實時采集車輛的裝車情況，利用AI圖像智能識別算法，動態(tài)分析車輛礦石或礦渣的滿載情況，將滿載率情況實時反饋調(diào)度管理人員，并定期進行車輛滿載率狀況的智能分析，為優(yōu)化車輛運輸提供決策依據(jù)，實現(xiàn)了車輛運輸?shù)木毣芾怼?br/>
利用車輛數(shù)據(jù)采集接口和GPS定位跟蹤技術(shù)，實時采集車輛運行的水溫、油耗、發(fā)動機運行時間、電瓶電壓等關(guān)鍵參數(shù)，利用作業(yè)設(shè)備故障診斷技術(shù)對異常情況及時進行智能分析和提醒。

（五生產(chǎn)車輛無人駕駛
實現(xiàn)了井下電機車無人駕駛運行、自動放礦、軌道障礙物識別、防碰撞預(yù)警等無人駕駛系統(tǒng)的核心功能。減少井下作業(yè)人員，改善了一線工人勞動環(huán)境、增加了設(shè)備運行時間、提升了礦山管理水平、實現(xiàn)了本質(zhì)安全。

（六車輛智能調(diào)度分析
圖片

立足于露天礦山生產(chǎn)車輛的優(yōu)化調(diào)度，利用礦業(yè)系統(tǒng)工程、排隊論等相關(guān)理論，將新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高新技術(shù)和露天礦車鏟調(diào)度進行有機結(jié)合，對露天礦車輛運輸進行動態(tài)車流規(guī)劃，對露天礦卡車和挖機進行實時科學(xué)調(diào)度，避免了車輛亂拉亂跑、長時間空等排隊等現(xiàn)象，改變傳統(tǒng)調(diào)度方式，使設(shè)備作業(yè)效率能夠顯著提高10%-15%。

（七)礦業(yè)大數(shù)據(jù)智能分析
圖片

通過建立中心數(shù)據(jù)庫等方式，強化了智慧礦山管理資源共享功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新及時化、集中化、高效化、構(gòu)成完善的礦業(yè)大數(shù)據(jù)智能分析體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)化決策和信息化管理。

（1）車輛運行狀態(tài)分析：車輛通過定點的次數(shù)、停車等待時間、行駛速度、鏟卡讀取、空間定位等進行實時智能分析，得出運行的狀態(tài)；

（2）設(shè)備檢修數(shù)據(jù)分析：針對挖機、卡車的報修類別、報修次數(shù)的合理制定維修排隊序列，并指導(dǎo)維修部備品備件的存儲。

通過研發(fā)傳感、處理、交互、嵌入式一體化硬件設(shè)備，將礦山的采掘機械、運輸車輛、工作人員、采場、堆場、庫房等進行有機鏈接，將數(shù)據(jù)自動采集傳輸?shù)椒?wù)器，為下一步運算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

（二構(gòu)建礦山信息管理系統(tǒng)
在硬件采集的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，建立結(jié)構(gòu)化信息處理系統(tǒng)。

（1不停車計票系統(tǒng)。



計票系統(tǒng)是一種基于分布式MESH網(wǎng)絡(luò)的記錄方案，不依賴與位置信息和公共網(wǎng)絡(luò)，具有很好的實時性、準確性和穩(wěn)定性。另外本計票系統(tǒng)還能夠通過北斗定位系統(tǒng)對每一趟的距離進行計算，從而做到對駕駛員的工作量的精確考勤和記錄。

（2礦石分類運輸和堆砌記錄系統(tǒng)



礦車能夠在采掘點通過高速無線通信技術(shù)獲取挖掘機的礦石類型信息，裝載完成之后攜帶礦石類型信息到指定的堆場。當?shù)V車進錯場之后會收到錯誤提示，并要求司機改正。

采掘-運輸匹配的智能調(diào)度系統(tǒng)


由于采掘和運輸能力的不匹配，會造成礦山車輛機械的閑置，從而降低生產(chǎn)效率。針對此問題，設(shè)計了采掘-運輸匹配的智能調(diào)度系統(tǒng)。本調(diào)度方案與基于位置服務(wù)的方案有極大的不同?；谖恢梅?wù)的調(diào)度方案多是提供最佳路徑的規(guī)劃，這對于中小型礦山作用不夠明顯。在中小型礦山中，路徑的選擇并不富余，因此路徑規(guī)劃的效果不明顯。另外，影響礦山生產(chǎn)能力的關(guān)鍵在于采掘和運輸?shù)钠ヅ?，本系統(tǒng)從這一點著手，可以極大的提高礦山生產(chǎn)效率。

（三)數(shù)字化管理平臺


在系統(tǒng)分析智慧礦山生產(chǎn)調(diào)度管控系統(tǒng)各系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和功能效果的基礎(chǔ)上，通過建立中心數(shù)據(jù)庫等方式，強化數(shù)字化礦山管理資源共享功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新及時化、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理集中化、信息與數(shù)據(jù)流向高效化、數(shù)據(jù)流動訪問與使用權(quán)限科學(xué)化功能系統(tǒng)全面發(fā)展，構(gòu)建完善的共享管理信息系統(tǒng)。

建立礦山資源數(shù)據(jù)庫，在確保數(shù)據(jù)安全的基礎(chǔ)上，為相關(guān)企業(yè)開放API接口，完成礦山行業(yè)的大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)，集多企業(yè)的力量設(shè)計適用于礦山使用情景的軟件體系。

（四礦山生產(chǎn)與過程控制技術(shù)
目前國內(nèi)的多數(shù)礦山的信息化建設(shè)只采用了視頻監(jiān)控、車輛定位等應(yīng)用。這類應(yīng)用較為簡單，對生產(chǎn)力提升也較為有限。

參考國外Dispatch公司的礦用軟硬件系統(tǒng)，結(jié)合國內(nèi)礦山生產(chǎn)經(jīng)營實踐，我們在綜合通訊系統(tǒng)平臺上建立了生產(chǎn)調(diào)度與過程控制。通過生產(chǎn)與過程控制技術(shù)，我們不僅實現(xiàn)了對人員、設(shè)備、車輛的跟蹤定位，更實現(xiàn)了設(shè)備運行即時狀態(tài)的同步更新，工作內(nèi)容遠程控制、工作結(jié)果的數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計、生產(chǎn)資料的進銷存等。未來陸續(xù)結(jié)合人工智能實現(xiàn)大數(shù)據(jù)輔助決策、及通過視頻監(jiān)控及VR實現(xiàn)對礦山采掘的生產(chǎn)調(diào)度與過程控制，這是數(shù)字礦山建設(shè)的高級階段。

（五工業(yè)自組網(wǎng)技術(shù)
礦山由于設(shè)備類型多樣、地質(zhì)條件復(fù)雜、所需數(shù)據(jù)不同等多種原因，各種數(shù)據(jù)需要使用不同傳感器進行采集。我們采用自組網(wǎng)技術(shù)，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Network)，將大量傳感器節(jié)點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)量化采集、處理融合和傳輸。目前，WSN是目前世界上最先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一，我們率先將之應(yīng)用于礦業(yè)，對礦山智能化進程將具有巨大推動作用。

（六安全傳感應(yīng)用
礦山生產(chǎn)過程中，可能會產(chǎn)生滑坡、車禍、有害氣/液體、火災(zāi)、飛石等事故。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)。我們采用前述的各種技術(shù)，將傳感器安置于各事故易發(fā)地點，全自動采集各種數(shù)據(jù)，輔以人工智能判斷，在主控中心采用專用的分析及預(yù)警軟件進行分析，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)測災(zāi)害。使采礦在更加安全、高效、低耗的條件下進行。

（七礦業(yè)大數(shù)據(jù)平臺
與現(xiàn)有的信息調(diào)查公司、行業(yè)協(xié)會所采用的傳統(tǒng)問卷或登記的調(diào)查方式不同，我們每個礦山客戶在生產(chǎn)過程中都會由傳感器和計算機產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。隨著客戶積累，系統(tǒng)平臺上也會積累海量數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、即時性強、真實性強等特點，這是傳統(tǒng)企業(yè)甚至行業(yè)協(xié)會和政府都不具有的優(yōu)勢。

我們在確保用戶數(shù)據(jù)安全和隱私安全的前提下，設(shè)計出專業(yè)的API和SDK，供專業(yè)的工業(yè)軟件開發(fā)商開發(fā)基于平臺的各種模塊。在大數(shù)據(jù)平臺上，客戶的復(fù)雜需求可以通過科技企業(yè)間的協(xié)作得到低成本解決，更可以為政府、行業(yè)協(xié)會、投資機構(gòu)等提供決策依據(jù)，更有效利用社會資源，為資源利用、生產(chǎn)力提升和經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。


項目通過應(yīng)用滿足礦山生產(chǎn)需要的研發(fā)軟件，實現(xiàn)礦山生產(chǎn)的遠程控制，實現(xiàn)礦山信息的獲取、存儲、傳輸、表述、深加工，實時采集各種生產(chǎn)指標數(shù)據(jù)，解決礦山生產(chǎn)動態(tài)管理、礦山生產(chǎn)規(guī)劃、方案優(yōu)化決策、資源的合理開發(fā)利用等問題，減少資源的浪費，提高礦業(yè)開發(fā)的社會經(jīng)濟效益；實現(xiàn)公司管理的全面提升。

1.安裝硬件性能指標：

GPRS數(shù)據(jù)上傳穩(wěn)定；GPS定位精度<3m、速度<0.2m/s；終端擴展接口6個；系統(tǒng)故障率小于十萬分之一；供電直流12V—36V；工作環(huán)境溫度-30℃—85℃、濕度95%不冷凝；防震IP66防護等級。

2.應(yīng)用軟件性能指標：

可運行云服務(wù)器；手機客戶端功能；實景地圖實時監(jiān)測；生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時展示；生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時分析；語音消息提醒。


（一)軟、硬件技術(shù)方面
智慧礦山系統(tǒng)在硬件上通過車輛自組網(wǎng)技術(shù)，各種無線通信技術(shù)，衛(wèi)星定位技術(shù)，雷達測距技術(shù)，各種傳感技術(shù)，擴展接口技術(shù)，人機交互技術(shù)，以及圖像抓取識別等多項技術(shù)，可以有效地幫助礦業(yè)企業(yè)實現(xiàn)機械車輛和設(shè)備的監(jiān)控調(diào)度管理。

在軟件上通過HTML5，JSP，CSS，PHP，C++、SQL、Apache、Nginx、Linux、數(shù)據(jù)挖掘、算法優(yōu)化等技術(shù)，智能軟件可以和智能硬件終端進行實時穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交互；經(jīng)過用戶體驗設(shè)計師的優(yōu)化，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成科學(xué)易讀的圖表，并自動給出管理建議。

綜上所述，智慧礦山生產(chǎn)調(diào)度管控系統(tǒng)產(chǎn)品在按預(yù)期計劃全部完成后，在以采用重型機械（挖機、推土機、鉆機、裝載機、礦車等）露天開采的礦山，在機械車輛管理上可做到隨時隨地、自由化的監(jiān)控調(diào)度管理，拋棄傳統(tǒng)人盯人的疲勞戰(zhàn)術(shù)。

并且，在本系統(tǒng)的多種軟件輔助下，整個礦山的實時動態(tài)及實時數(shù)據(jù)（生產(chǎn)數(shù)據(jù)、耗油、耗材等）都能完美的以圖表體現(xiàn)出來，在很大的程度上能給管理者的決策提供數(shù)據(jù)支撐。

（二)安全角度方面
安全生產(chǎn)現(xiàn)在是企業(yè)的頭等大事，只有控制事故無發(fā)生企業(yè)才能安心的生產(chǎn)。本系統(tǒng)通過圖像識別、聲音識別、無線通信等技術(shù)，并結(jié)合危險源視頻識別監(jiān)控、危險品運輸跟蹤管理系統(tǒng)、危險品進出庫流轉(zhuǎn)跟蹤系統(tǒng)等技術(shù)，提前對危險源給出警報，防止事故的發(fā)生。

（三）現(xiàn)今礦山行業(yè)的狀態(tài)分析
現(xiàn)今資源大幅度下降的時代，高效的、智能化的管理系統(tǒng)可降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。而礦山智能化系統(tǒng)在按預(yù)期目標完成后，通過全維度數(shù)據(jù)的存儲，多角度、多方面的對比分析，智能化的分配任務(wù)。

要提高企業(yè)是市場競爭力，相應(yīng)的管理系統(tǒng)是必不可少的！而智慧礦山生產(chǎn)調(diào)度管控系統(tǒng)系統(tǒng)在終端存儲的大數(shù)據(jù)庫，可為企業(yè)實行績效考核奠定基礎(chǔ)。