帶你了解什么是智慧礦山、綠色礦山?怎么建設智慧礦山?

時間:2021-04-09 09:17:58

 

礦山是少數人實現收獲巨額財富的鑰匙,許多“隱形首富”藏身其中。礦山是很多人不愿意踏足的地方,滾石、塌陷是礦石開采最大的威脅。作為財富最為集中的地方之一,這些年無人礦山、智慧礦山的建設突飛猛進。那么,礦山的開采,能否就像操控游戲一樣,只需要控制按鍵去完成?



智慧礦山


智慧礦山,是指基于現代煤礦智能化理念,將物聯網、云計算、大數據、人工智能、自動控制、工業互聯網、機器人化裝備等與現代礦山開發技術深度融合,形成礦山全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的完整智能系統,實現礦井開拓、采掘、運通、分選、安全保障、生態保護、生產管理等全過程的智能化運行。



通俗的講,智慧礦山與傳統煤礦就像智能手機和普通手機,智能汽車(無人駕駛)和傳統汽車。以無人駕駛為例,通過“地圖+規劃+預測”結合“大數據平臺+人工智能”可以實現信息化,通過“控制+定位”結合“機器學習+仿真訓練”可以實現智能化駕駛。智慧煤礦也是在現有煤礦基礎上開發應用各種新技術、不斷發展完善新理念實現煤礦智能化。


知道了什么是智慧礦山,那到底如何建設呢?

智慧礦山新技術需求


01、基于互聯網+物聯網平臺

基于互聯網+的物聯網是智慧煤礦的信息高速公路,將承擔大數據的穩定、可靠傳輸任務,起到了精確、及時上傳下達的作用,決定了智慧煤礦系統整體的穩定性和可靠性。因此,智慧煤礦的物聯網平臺必須具有精確定位、協同管控、綜合管控與地理信息一體化的特點。


02、大數據處理及人工智能技術

智慧煤礦的核心技術之一便是大數據的挖掘與知識發現。大量傳感器的應用必將產生海量的數據,數據的規模效應給存儲、管理及分析帶來了極大的挑戰。需要充分利用大數據處理技術挖掘數據背后的規律和知識,為安全、生產、管理及決策提供及時有效的依據。

人工智能是近年來迅速發展的科技領域之一,它是在大數據處理的基礎上研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法和技術。深度學習是人工智能的核心;能夠實現系統自主更新和升級是其顯著特征。智慧礦山要成為一個數字化智慧體就必須要有深度學習能力。

未來,在云平臺和大數據平臺上,融合多源在線監測數據、專家決策知識庫進行數據挖掘與知識發現,采用人工智能技術進行計算、模擬仿真及自學習決策,基于GIS的空間分析技術實現設備、環境、人員及資源的協調優化,實現開采模式的自動生成和動態更新。

03、云計算技術

智慧煤礦物聯網使得物和物之間建立起連接,伴隨著互聯網覆蓋范圍的增大,整個信息網絡中的信源和信宿也越來越多;信源和信宿數目的增長,必然使網絡中的信息越來越多,即在網絡中產生大數據;大數據處理技術廣泛而深入的應用將數據所隱含的內在關系揭示的也越清晰、越及時。而這些大數據內在價值的提取、利用則需要用超大規模、高可擴展的云計算技術來支撐。高維的智慧煤礦模型需要計算能力高且具有彈性的云計算技術。將上述物聯網、大數據及人工智能、云計算技術與生產、安全及保障系統的現有技術裝備結合,共同發展和建立智慧煤礦的八大系統。


04、5G技術

隨著煤礦生產智能化程度的提高,井下無人機、智能VR/AR等設備必將大量采用,以便能夠對現場進行及時巡查,對設備故障進行遠程會診,而無論是無人機飛行控制、無人機巡檢視頻回傳,還是VR/AR智能遠程設備故障診斷與維修,不僅需要極大地消耗網絡帶寬資源,更需要快速的信息反饋和實時的狀態控制。



5G網絡的時延(典型)約為10ms,上行穩定帶寬約為150Mbps,連接數為106個/km2,網絡服務質量(Quality of Service,QoS)最高可達99.9999%。5G網絡為煤礦智能生產各業務場景的實現提供了強有力的支撐。

05、VR/AR技術

虛擬現實(VR)與增強現實(AR)是能夠徹底顛覆傳統人機交互內容的變革性技術,在煤礦的應用未來可期。其應用可分為3個階段:(1)主要用于三維建模和虛擬展示,如現在的裸眼3D等技術,其基本需求為20Mbps帶寬+50ms延時,現有的4G+WiFi基本可以滿足。(2)主要用于互動模擬和可視化設計等,如多人井下培訓系統,其基本需求為40Mbps帶寬+20ms延時,Pre5G基本可以滿足。(3)主要用于混合現實、云端實時渲染和虛實融合操控,如虛擬開采、協同運維等,其基本需求為100Mbps~10Gbps帶寬+2ms延時要求,需5G或更先進技術才可滿足。


智慧礦山的八大系統


01、基于北斗系統的精準地質信息系統

煤礦地質信息是一種隨著采掘活動在時間與空間不斷發生變化的四維動態資料,隨著信息技術、遙感技術、網絡技術等數據采集、儲存、管理與傳輸技術的發展,以北斗系統定位導航、GIS、三維地質建模、虛擬現實等為基礎的實時空間-地質信息技術將形成天地一體化的智能信息傳感網,從而實現礦山地質信息的實時智能采集、存儲與應用。


02、智能礦井通風排運系統

智能通風系統:利用現代通信技術、監測監控技術及自動化控制技術進行礦井通風網絡、實施方案的優化及風量、風速的智能實時控制。智能運輸系統:對帶式輸送機的帶速、運量、滾筒溫度、膠帶狀態等進行遠程集中智能控制。


03、危險源智能預警和消災系統

危險源智能預警和消災系統是以風險預警為核心,對不同類型的危險源進行實時在線監測,利用危險源風險指數評價算法對礦井各區域發生災害的風險性進行實時在線評估,確定風險類型、等級及解決方案。


04、智能快速掘進和采準系統

實現智能快速掘進是解決采掘接續矛盾、快速形成采準系統和智能化開采的先決條件,智能快速掘進需要解決“掘-行統一”、“掘-支一體”和“掘-運連續”三大核心難題。


05、機器人化智能開采系統

機器人化智能開采系統多工種機器人協同工作,機器人群組的控制、聯動及協同是智能開采的核心。通過構建物聯網系統,保證采-裝-運-支等工序環節各機器人群組自動化運行,實現煤礦無人值守、遠程監視、自主決策。


06、礦井全工位設備設施健康智能管理系統

設備預測與健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技術近年來得到廣泛關注,主要在軍工、航空航天等領域開始展開具體研究。健康管理的主要過程和內容是對大型機械系統全生命周期各階段的管理和健康維護,主要包括對系統健康指標的建立、檢查檢測、健康評價和健康恢復等。


07、礦山綠色開發與生態再造系統

礦山綠色開發主要是指在煤炭開采過程中,最大程度的開發煤炭資源與伴生資源,并且將煤炭開采對地表生態環境、地下水資源等的影響、破壞降至最低,實現資源效益、生態效益、經濟效益和社會效益的協調統一,如采用充填開采、煤與瓦斯共采、循環經濟園區建設、分布式地下水庫等。



在礦山綠色開發中,大宗尾礦固廢是進行資源綜合利用的核心領域。在大宗固廢資源化利用方面,西安銀馬公司有著二十多年的經驗積累,特別是其研發的2025全能環保磚/石一體機,作為一款高端智能裝備,對于促進大宗固廢實現綠色、高效、高質、高值、規?;?,提高固廢綜合利用水平方面優勢明顯。其目前已經助力了國內外500多個大型環保制磚利廢項目。


08、智能煤礦集中管理系統

集成建設以云計算數據中心為基礎,以安全管控平臺和四維綜合管理平臺為核心的智慧煤礦系統,對礦井各個子系統進行有效整合、集中管控,及時處理、指導和調節各生產系統和環節的運行,建設智慧煤礦集中管理系統。其中主要包括生產計劃管理系統、礦山能耗管理系統、供電及動力系統控制系統等。上述八大系統形成了基于四維多變量的“透明開采”系統,各個運行的子系統在礦井的所有空間剖面和時間剖面上都能夠實現信息的相互關聯、控制的相互協同;不但能夠掌控生產過程的狀態,而且可實現對開采各個系統變化的全要素“透視”,進而執行下一步控制策略,真正實現礦山信息化和智能化控制的深度融合。