浅谈智慧矿山建设架构体系及其关键技术
原寿松
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原寿松 ,. 浅谈智慧矿山建设架构体系及其关键技术[J]. 矿山工程与技术,2022.8. DOI:10.12721/ccn.2022.157183.
摘要: 作为生产和生活的重要支柱产业,采矿产业在当前的发展中十分常见,黄金矿山资源的合理开发利用日益受到人们的关注,由于矿井系统的智能化、高效化和智能化,因此,智能化、高效化的矿井系统(简称“智能矿井”)就成为了人们关注的焦点。智能化矿井的目标是改变传统矿井低效、单一、危险的经营模式,是金矿发展的一个新的发展方向。
关键词: 智慧矿山;架构体系;关键技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157183
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前言:随着经济的快速发展和科学技术的飞速发展,黄金开采行业内部的内部信息封闭性以及行业内部对数字的接受程度存在着不同的排斥,智慧矿井的建设,就是为了应对金矿企业的排挤,通过建立物联网、互联网+的云计算、人工智能、智能分析等技术,来建设现代化、信息化的矿井。

1、我国矿山企业信息化建设的现状及存在的问题

随着社会和经济的持续发展,金矿采矿企业的建设和发展也得到了长足的发展,并在金矿企业的建设和发展中得以实现。根据我国金矿信息化建设的实际情况,在矿井信息传输、矿井自动化、金矿安全开采、安全生产信息建设等方面,为金矿信息化建设和发展提供了有力的支撑。然而,我国金矿企业在信息化建设和发展过程中,还存在着许多比较突出的问题。金矿企业信息化建设和发展中缺少多学科的综合设计和应用,造成矿井信息化建设中多学科知识交叉运用不足问题;另外,在矿井的信息化建设和发展中,也存在着重视硬件设施的研发和应用,而在软件系统的设计和使用方面却有很大的欠缺;在黄金企业信息化建设中,其重要性不高,严重地制约了黄金企业的整体发展和提高。第四,目前金矿信息化建设中“信息孤岛”问题比较突出,矿井信息化相关系统的网络整合和设计使用明显不够,造成了矿井信息化建设的“信息孤岛”,严重影响了矿井信息化建设和发展的整体水平。

2、智慧矿山的特点

智能矿山,指的是利用矿山的信息化和矿山的数字化,实现矿山技术支撑、生产流程、后勤保障等的自主感知;自行分析,自行处理的矿井建设项目。智慧矿山建设是一项集智慧矿山安全、智慧矿山技术、智慧生产、智慧矿山、智慧矿山安全保障系统于一体的建设项目。智能矿井的特点有三:

2.1:彻底的感知。智能矿井系统能够在不分时间、不分场合的情况下,充分地运用智能设备对信息进行感知、捕捉;测量和传输,用途更广。智能矿井的感知技术要比传统的感知技术更加深入,它包括两个方面:1)智能矿井具有更加全面的感知技术,它在传统的监控设备(比如监控视频、传感器等)的基础上,开发出了更加先进的智能设备(比如 GPS、移动终端、无线射频标识等)。2)智能矿井的感知对象范围更加广泛,不仅包括井下巷道、风速、水速等;低压的实时资料,包括设备、人员等。智能矿井具有较高的覆盖面,可使矿井管理人员和矿井管理人员对矿井的状况有一个全面地了解,有利于下一步的工作安排。

2.2更加广泛的连接。矿井与地面、地下、建筑单位的连接程度,对矿井的管理有很大的影响。在传统的矿井作业系统中,施工单位采用对讲机、监控视频、有线电话等多种手段进行信息的传输和沟通,但是由于单一的通信手段,其传输效率较低,无法将矿井工作的各个环节系统化地统一起来。基于物联网技术,智能矿井建立了高效、实时、准确的信息交换平台。矿井管理系统和矿井管理人员能够实时监测和掌握矿井作业状态和矿井环境,从而能够及时发现矿井安全隐患,排除设备故障,提高矿井采收率,避免危险。

2.3智能矿井向智能化方向发展。通过智能矿井的先进设备和先进的技术手段,可以对矿井的工作状况进行全面地了解,确保金矿工人的生命健康,确保矿井生产的正常进行。矿井作业过程是一个具有高度危险性和不易控制的动态系统。为了有效地保障金矿工人的生命安全,确保矿井生产的正常进行,金矿管理部门不但要加强对矿井隐患的排查和监控,还要对智能化分析系统进行投资。双重保障能够对矿井的环境状况进行实时监控,并将监测结果及时反馈到矿井管理人员和矿井管理部门,为今后的生产提供依据。目前矿井下探测系统功能单一、相互对立、监控能力较弱、监控效果较差,只能将各系统的优点有机地结合起来;建设智能化矿井系统,综合规划,实现自动化、智能化、高效。

3、智能矿山施工关键技术

3.1金矿智能化开采技术

近年来,我国金矿企业大力推行机械化、自动化装备,综采设备的自动化程度已经达到一定程度,有的甚至已经达到了智能化水平,但是大多数设备仍处在单机自动化的状态;智能采金设备和技术尚需进一步地研究,主要涉及金岩界面智能识别技术、采金机记忆割金技术、设备感知技术和地面遥控技术;采用惯性导航技术,工作面视频监控系统,一键启停和保护系统;电液控制自动跟车系统,输送机控制系统,地理信息和金层追踪系统.

3.2 Visual技术

通过多源信息融合、交互动态三维可视化、物理行为体验等,在许多方面都取得了显著的应用效果。在金矿企业中,安全培训系统、采矿仿真系统、车辆运行仿真系统已经开发成功;包括灾害过程仿真系统、三维地震可视化分析系统、带式输送机的远程监测系统等。随着科技水平的不断提高,在矿井设计、生产管理、风险评估等方面都有了新的发展。在安全管理和培训、数据可视化、各种综合应用分析等领域,为客户提供了更为全面的解决方案。

3.3矿井传感技术

金矿传感器技术是智能矿山的关键技术,可以在复杂的矿井环境下,实现对金矿数据的实时监控。然而,我国现有的智能矿井建设中,采用的传感器并不能实现实时监控,这就要求技术人员进行相应的研究。另外,矿用传感器技术不仅可以用于矿山,还可以用于金矿的环境质量和安全监控,即使是在水文监测领域,也有必要采用传感器技术;所以,研究和开发传感器技术是非常必要的。智能矿井的核心技术并不仅仅只有这四个,而要想让智能矿井真正的建成,就必须要将这些技术运用到智能矿山之中。

3.45 G+无人机技术

矿井车辆在开采过程中,面对着复杂的矿区环境,对驾驶员的技术和技术要求很高,因此,在进入矿井后,必须进行系统的训练。金矿司机的合格人数不够。在露天金矿,除了恶劣的交通环境外,司机还要面对各种特殊的环境,比如气候、路况等,驾驶过程中会有一定的安全隐患。金矿在过去的矿井生产中,因货车司机造成的安全事故时有发生。在智能矿井建设中,必须积极运用无人驾驶技术,以保证矿山资源的安全运输;从而可以有效地减少人力资源,提高矿井的经济效益。为保证矿井安全、提高生产效率、降低运行费用,国内外都在不断加强对矿井无人作业车辆的研发,取得了较好的应用效果。

结论:经过多年的技术和工程建设,黄金开采行业在信息化建设上已取得了一定的成绩,但与智能矿井相比仍有很大差距。为了达到少人开采甚至无人开采,建立“智慧化”矿井是一条可行的途径。本文根据“智慧矿井”这个新的理念,提出了“五级智能矿井”的构建方案,并对其中的关键技术进行了归纳和总结,希望能够为“智慧矿井”的建设提供一定的借鉴。 

参考文献:

[1] 许金.智慧矿山架构体系研究[J].能源与环保,2017,39(11):14-19.

[2] 王莉.智慧矿山概念及关键技术探讨[J].工矿自动化,2014(2):75.

[3] 王慧芳.智慧矿山建设架构体系及其关键技术[J].电子技术与软件工程,2019(12):175.

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