2024年4月2日发(作者：买令美)
露天矿山智能化建设探究 闫鑫国
发布时间：2023-06-13T10:28:09.327Z 来源：《工程建设标准化》2023年7期 作者： 闫鑫国
[导读] 现阶段，矿山智能化建设是矿业企业转型升级的必经之路，也是提升矿山生产效率、降低成本、提高安全生产水平的重要途径。基
于此，本文就露天矿山智能化建设进行简要探讨。
中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北宜昌 443002
摘要：现阶段，矿山智能化建设是矿业企业转型升级的必经之路，也是提升矿山生产效率、降低成本、提高安全生产水平的重要途
径。基于此，本文就露天矿山智能化建设进行简要探讨。
关键词：露天矿山；智能化；建设；
1 露天矿山智能化建设的重要性
1.1 提高了矿山生产效率
在信息化、智能化技术的支持下，矿山的信息系统建设有了先进科技的支持，提高了矿山生产的综合质量、生产效率，在与时俱进的
环境下进行了开拓创新，矿山井下生产工作具有较高的危险性，需要了解井下的环境，才能够展开井下生产活动。安全管理、高效率生产
是矿山生产活动中的两大核心，要进行井下生产活动，必须要从前期的安全判断作为关键的基础，加强对井下环境的了解，才能够制定和
实施安全生产的计划。例如，大数据技术、云计算技术、物联网技术、移动互联技术、虚拟现实技术、人工智能技术等。在先进科技的支
持下，针对井下工作环境进行了精准的判断，采集井下环境的有关信息，从而对井下工作的时间进行科学的选择，制定切实安全、可靠的
铁矿石生产方案。这在一定程度上提高了铁矿石生产的综合效益，为矿山生产创造过更高的经济收益，实现了高效率生产的目标。
1.2 有利于保证矿山安全生产
利用信息化和智能化的各种措施，加快矿山的信息化、智能化建设脚步，构建起完善的矿山生产管理系统、安全管理系统，在一定程
度上，矿山内部的生产活动有了信息数据的支持。因为利用信息化技术、智能化技术，井下信息的采集效率、传输、分析的精准性大大提
高。地面控制中心的工作人员可以在井下信息数据的支持下，掌握生产活动情况，包括采掘、运输等，在全面监测中，针对数据信息和安
全临界点，可以在即将到达临界点时发出安全提醒，加强预警管理的精准性。保证工作人员在井下生产中的生命安全，为矿山生产企业的
财产安全、综合效益提供了保障。
2 露天智能化建设实例
2.1 信息基础设施建设
A露天矿原有基础网络由工业以太网、4G网络、卡调系统 mesh 自组网等多种网络组成，基本满足了A露天矿经营管理及生产的数据传
输及通信需求。为推进网络智能化进程，A露天矿当前已建成 5G 网络并完成了网络性能测试。A露天矿 5G 网络采取独立组网的模式，应
用国内领先的 2.6 GHz和 700 MHz 频段融合技术，实现了矿坑南帮 1260平盘整个工作面的网络信息无盲区、无死角全覆盖，满足作业区域
内无人驾驶运输卡车和无人值守钻机的网络需求，卡车和钻机内部署的各智能化车载终端设备的数据采集、监控数据传输、远程管控、控
制指令交互等工作场景运行顺畅无卡顿，取得了良好的应用效果。
2.2 智能穿爆建设
穿孔方面，A露天矿应用了钻机自动布控系统，实现了钻机自动布孔、计划自动下发、智能导航等核心功能，大大提升了钻机穿孔的工
作效率和智能化水平；爆破方面，针对爆破作业区域监控方式单一、人工成本高等问题，建设了采场爆破远程监控及预警系统，在矿坑南
北帮较高位置处各部署 1 路超高清超长焦距云台枪机，监控范围覆盖爆破警戒区域，进行爆破区域管制，监测是否有人员或设备非法进
入，实现了爆破警戒区域的远程监控及危险预警。为了进一步提升钻机生产效率，A露天矿开展了钻机无人值守研究，现场选取了 1 台阿特
拉斯CDM75E 钻机进行无人化改造，在现场无人值守的情况下，能够通过远程遥控，完成水平找正、钻孔、移钻等作业流程，实现对设备
的温度、压力、电流等运行参数的实时监控。
2.3 智能采运建设
A露天矿已应用卡车智能调度系统，实现了采装设备、运输设备和工程机械设备的协同作业管理，具备完善的设备实时状态跟踪、设备
故障管理、产量核算、智能调度、应急指挥等功能。应用了防碰撞安全预警系统和防疲劳驾驶预警系统，采用高精定位技术和智能图像识
别技术，实时监测司机驾驶状态，对危险驾驶行为和碰撞风险及时预警，保障人员和设备安全、采运作业安全平稳进行。为响应露天矿智
能化建设要求，采用先进的5G 和智能感知技术，对 1 台电铲、7 台卡车和部分辅助设备进行了技术改造，完成了卡车的自主导航、自主卸
载、主动避障等功能，实现了无人驾驶。目前正在进行卡车、电铲及辅助设备的协同编组测试。
2.4 智能辅助建设
A露天矿智能辅助建设主要体现在排水泵站无人值守项目建设、变电站无人值守建设和选厂无人值守机器人巡检项目建设。1）排水泵
站无人值守。A露天矿坑下抽排水设备有 6 kV 开关柜、6.3/1.14 kV 变压器、1.14 kV 软启动柜、250 kW 水泵、315 kW 水泵等。在原有启停
水泵控制方式为手动操作控制的基础上进行了智能化升级改造，增加控制层、网络层、终端传感器装置和视频监控等，可以实时显示蓄水
池的液位信息、水泵及配套设备的运行状态，系统具备就地、远程控制功能和手动、自动 2 种运行模式。在自动运行模式下，可设置标准
水位，系统可根据水位变化自动开启或关闭水泵，实现了排水泵站的无人值守。2）变电站无人值守。A露天矿 110 kV 变电站在原有供电系
统基础上进行了智能化升级改造，新增变电站视频监控系统、变电站智能门禁系统、变电站火灾报警系统、变电站周界防范系统，应用了
人脸识别和电子围栏技术，实现了无人化联动监控，调度中心可以远程监控供电设备的运行状态和变电站的内部环境。当供电系统出现故
障、触发电子围栏报警或发生火灾时，系统将自动提醒调度中心及时处理，替代了原驻站巡检人员，实现了变电站的无人值守。3）选厂
“巡检机器人”。在A露天铁矿石选矿厂设置磁选一浮选系列，处理20～0 mm粉矿，801带式输送机机头部位安装了巡检机器人，巡检距离
800 m 左右，机器人采用分布式接触充电和电池供电结合的供电方式，机器人工作中自动监测电池电量，当电池电量不足时自动前往充电
桩区充电。巡检机器人携带了红外摄像机，搭载了气体、烟雾、声音等多种传感器，可对现场设备和环境进行实时在线监测，并对采集的
信号进行智能分析和危险预警，替代了人工巡检作业。4）智能园区。A露天矿建设了视频监控系统、门禁系统，视频监控系统实现了矿区
内办公区、破碎站、铁矿石仓等重点区域的全天候、全方位监控。在 6＃基站塔部署了高清云台，高清云台可水平 180°、垂直±45°旋转，
实时监控矿坑作业情况，达到了无死角监控的效果。门禁系统针对矿区内车辆建立了车牌号识别库，自动识别车辆信息，识别库内车辆自
动放行，实现了门岗无人值守。
2.5 综合管控平台建设
露天矿按照超融合架构建立虚拟化的数据中心，搭建私有云平台，已建系统的数据迁移至数据中心，新建子系统直接在数据中心部
署，避免了“信息孤岛”的现象出现，实现计算资源、存储资源的统一管理、统一运维。A露天矿新建了综合管控一体化平台，管控平台是基
于数字孪生技术、GIS 技术、5G 技术定制开发的 3D 智能系统，集成已建和在建的各系统数据，实现了各个子系统融合，具备生产调度、
综合自动化、安全预警和经营管理 4 个板块的功能，将管理人员关心的安全、边坡、人车、生产、环境、预警等数据统一展示管理。实现
了集生产、安全、调度、设备管理、洗选、储装运为一体，生产决策、安全管理和设备控制统一协调管控的目标。
结束语
综上所述，露天矿已初步完成了露天铁矿石智能化建设，开采设计、生产指挥、安全管控、综合自动化、经营管理等方面的智能化水
平得到了巨大提升，改善了工人作业环境，实现了监控、生产、维护、安全等多环节少人化或无人化的建设目标，达到了降本增效、科学
开采、高效生产、持续绿色发展的目的。
参考文献：
[1]任文华.浅析矿山信息化和智能化建设[J].世界有色金属，2020（08）：133-134.
[2]林安川，彭立峰，马辰元，等.智能化矿山建设关键技术的初步研究及应用简析[J].云南冶金，2020，49（06）：115-120.
[3]闫满志.河钢矿业智能矿山建设和发展模式[J].河北冶金，2020（01）：111-114.
2024年4月2日发(作者：买令美)
露天矿山智能化建设探究 闫鑫国
发布时间：2023-06-13T10:28:09.327Z 来源：《工程建设标准化》2023年7期 作者： 闫鑫国
[导读] 现阶段，矿山智能化建设是矿业企业转型升级的必经之路，也是提升矿山生产效率、降低成本、提高安全生产水平的重要途径。基
于此，本文就露天矿山智能化建设进行简要探讨。
中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北宜昌 443002
摘要：现阶段，矿山智能化建设是矿业企业转型升级的必经之路，也是提升矿山生产效率、降低成本、提高安全生产水平的重要途
径。基于此，本文就露天矿山智能化建设进行简要探讨。
关键词：露天矿山；智能化；建设；
1 露天矿山智能化建设的重要性
1.1 提高了矿山生产效率
在信息化、智能化技术的支持下，矿山的信息系统建设有了先进科技的支持，提高了矿山生产的综合质量、生产效率，在与时俱进的
环境下进行了开拓创新，矿山井下生产工作具有较高的危险性，需要了解井下的环境，才能够展开井下生产活动。安全管理、高效率生产
是矿山生产活动中的两大核心，要进行井下生产活动，必须要从前期的安全判断作为关键的基础，加强对井下环境的了解，才能够制定和
实施安全生产的计划。例如，大数据技术、云计算技术、物联网技术、移动互联技术、虚拟现实技术、人工智能技术等。在先进科技的支
持下，针对井下工作环境进行了精准的判断，采集井下环境的有关信息，从而对井下工作的时间进行科学的选择，制定切实安全、可靠的
铁矿石生产方案。这在一定程度上提高了铁矿石生产的综合效益，为矿山生产创造过更高的经济收益，实现了高效率生产的目标。
1.2 有利于保证矿山安全生产
利用信息化和智能化的各种措施，加快矿山的信息化、智能化建设脚步，构建起完善的矿山生产管理系统、安全管理系统，在一定程
度上，矿山内部的生产活动有了信息数据的支持。因为利用信息化技术、智能化技术，井下信息的采集效率、传输、分析的精准性大大提
高。地面控制中心的工作人员可以在井下信息数据的支持下，掌握生产活动情况，包括采掘、运输等，在全面监测中，针对数据信息和安
全临界点，可以在即将到达临界点时发出安全提醒，加强预警管理的精准性。保证工作人员在井下生产中的生命安全，为矿山生产企业的
财产安全、综合效益提供了保障。
2 露天智能化建设实例
2.1 信息基础设施建设
A露天矿原有基础网络由工业以太网、4G网络、卡调系统 mesh 自组网等多种网络组成，基本满足了A露天矿经营管理及生产的数据传
输及通信需求。为推进网络智能化进程，A露天矿当前已建成 5G 网络并完成了网络性能测试。A露天矿 5G 网络采取独立组网的模式，应
用国内领先的 2.6 GHz和 700 MHz 频段融合技术，实现了矿坑南帮 1260平盘整个工作面的网络信息无盲区、无死角全覆盖，满足作业区域
内无人驾驶运输卡车和无人值守钻机的网络需求，卡车和钻机内部署的各智能化车载终端设备的数据采集、监控数据传输、远程管控、控
制指令交互等工作场景运行顺畅无卡顿，取得了良好的应用效果。
2.2 智能穿爆建设
穿孔方面，A露天矿应用了钻机自动布控系统，实现了钻机自动布孔、计划自动下发、智能导航等核心功能，大大提升了钻机穿孔的工
作效率和智能化水平；爆破方面，针对爆破作业区域监控方式单一、人工成本高等问题，建设了采场爆破远程监控及预警系统，在矿坑南
北帮较高位置处各部署 1 路超高清超长焦距云台枪机，监控范围覆盖爆破警戒区域，进行爆破区域管制，监测是否有人员或设备非法进
入，实现了爆破警戒区域的远程监控及危险预警。为了进一步提升钻机生产效率，A露天矿开展了钻机无人值守研究，现场选取了 1 台阿特
拉斯CDM75E 钻机进行无人化改造，在现场无人值守的情况下，能够通过远程遥控，完成水平找正、钻孔、移钻等作业流程，实现对设备
的温度、压力、电流等运行参数的实时监控。
2.3 智能采运建设
A露天矿已应用卡车智能调度系统，实现了采装设备、运输设备和工程机械设备的协同作业管理，具备完善的设备实时状态跟踪、设备
故障管理、产量核算、智能调度、应急指挥等功能。应用了防碰撞安全预警系统和防疲劳驾驶预警系统，采用高精定位技术和智能图像识
别技术，实时监测司机驾驶状态，对危险驾驶行为和碰撞风险及时预警，保障人员和设备安全、采运作业安全平稳进行。为响应露天矿智
能化建设要求，采用先进的5G 和智能感知技术，对 1 台电铲、7 台卡车和部分辅助设备进行了技术改造，完成了卡车的自主导航、自主卸
载、主动避障等功能，实现了无人驾驶。目前正在进行卡车、电铲及辅助设备的协同编组测试。
2.4 智能辅助建设
A露天矿智能辅助建设主要体现在排水泵站无人值守项目建设、变电站无人值守建设和选厂无人值守机器人巡检项目建设。1）排水泵
站无人值守。A露天矿坑下抽排水设备有 6 kV 开关柜、6.3/1.14 kV 变压器、1.14 kV 软启动柜、250 kW 水泵、315 kW 水泵等。在原有启停
水泵控制方式为手动操作控制的基础上进行了智能化升级改造，增加控制层、网络层、终端传感器装置和视频监控等，可以实时显示蓄水
池的液位信息、水泵及配套设备的运行状态，系统具备就地、远程控制功能和手动、自动 2 种运行模式。在自动运行模式下，可设置标准
水位，系统可根据水位变化自动开启或关闭水泵，实现了排水泵站的无人值守。2）变电站无人值守。A露天矿 110 kV 变电站在原有供电系
统基础上进行了智能化升级改造，新增变电站视频监控系统、变电站智能门禁系统、变电站火灾报警系统、变电站周界防范系统，应用了
人脸识别和电子围栏技术，实现了无人化联动监控，调度中心可以远程监控供电设备的运行状态和变电站的内部环境。当供电系统出现故
障、触发电子围栏报警或发生火灾时，系统将自动提醒调度中心及时处理，替代了原驻站巡检人员，实现了变电站的无人值守。3）选厂
“巡检机器人”。在A露天铁矿石选矿厂设置磁选一浮选系列，处理20～0 mm粉矿，801带式输送机机头部位安装了巡检机器人，巡检距离
800 m 左右，机器人采用分布式接触充电和电池供电结合的供电方式，机器人工作中自动监测电池电量，当电池电量不足时自动前往充电
桩区充电。巡检机器人携带了红外摄像机，搭载了气体、烟雾、声音等多种传感器，可对现场设备和环境进行实时在线监测，并对采集的
信号进行智能分析和危险预警，替代了人工巡检作业。4）智能园区。A露天矿建设了视频监控系统、门禁系统，视频监控系统实现了矿区
内办公区、破碎站、铁矿石仓等重点区域的全天候、全方位监控。在 6＃基站塔部署了高清云台，高清云台可水平 180°、垂直±45°旋转，
实时监控矿坑作业情况，达到了无死角监控的效果。门禁系统针对矿区内车辆建立了车牌号识别库，自动识别车辆信息，识别库内车辆自
动放行，实现了门岗无人值守。
2.5 综合管控平台建设
露天矿按照超融合架构建立虚拟化的数据中心，搭建私有云平台，已建系统的数据迁移至数据中心，新建子系统直接在数据中心部
署，避免了“信息孤岛”的现象出现，实现计算资源、存储资源的统一管理、统一运维。A露天矿新建了综合管控一体化平台，管控平台是基
于数字孪生技术、GIS 技术、5G 技术定制开发的 3D 智能系统，集成已建和在建的各系统数据，实现了各个子系统融合，具备生产调度、
综合自动化、安全预警和经营管理 4 个板块的功能，将管理人员关心的安全、边坡、人车、生产、环境、预警等数据统一展示管理。实现
了集生产、安全、调度、设备管理、洗选、储装运为一体，生产决策、安全管理和设备控制统一协调管控的目标。
结束语
综上所述，露天矿已初步完成了露天铁矿石智能化建设，开采设计、生产指挥、安全管控、综合自动化、经营管理等方面的智能化水
平得到了巨大提升，改善了工人作业环境，实现了监控、生产、维护、安全等多环节少人化或无人化的建设目标，达到了降本增效、科学
开采、高效生产、持续绿色发展的目的。
参考文献：
[1]任文华.浅析矿山信息化和智能化建设[J].世界有色金属，2020（08）：133-134.
[2]林安川，彭立峰，马辰元，等.智能化矿山建设关键技术的初步研究及应用简析[J].云南冶金，2020，49（06）：115-120.
[3]闫满志.河钢矿业智能矿山建设和发展模式[J].河北冶金，2020（01）：111-114.