中铝稀土（江苏）有限公司 江苏 常熟215557
摘要：由于社会生产活动对矿产资源的需求量越来越大，矿山开采工作的不断深入，现阶段的矿山开采工作已经由原来的单一开采逐渐转变成跨区联合开采。这种发展形势下，原有的自动化系统已经无法满足新的发展需求，这时就突出了智能矿山建设的重要性。文中在对铝土矿智能矿山的相关技术进行分析之后，进一步探讨了智能矿山的建设，旨在为后续的矿山开采工作提供技术支持。
关键词：平果铝土矿；智能矿山；感知技术
0 引言
我国的地域辽阔，铝土矿资源较为丰富，铝土矿保有基础储量在世界上居第七位，储量在世界上居第八位。但是由于我国的人口众多，社会的各类生产活动需要消耗大量的资源，同时又属于资源消耗量较大的国家之一。铝矿资源产量与我国的各项经济活动挂钩，也就是说铝土矿开采的产量和质量将直接影响我国的经济实力。平果铝土矿是中国铝业股份有限公司广西分公司氧化铝生产的矿石原料基地。平果铝土矿矿山组建于1991年，矿床为岩溶堆积型铝土矿，探明地质储量近2亿吨，由那豆、太平、教美、新安、果化等五个矿区组成，分布面积1750Km2。矿床具有分布范围广、规模大，矿石质量好、埋藏浅、易开采等特点。矿体分布点多、面广，规模大小相差悬殊，主要分布在坡地、台地、谷地、峰丛洼地的耕地内。鉴于以上情况，我们需要加强对铝土矿矿山开采技术的投入，引进先进技术，借助自动化技术和信息化技术实现智能矿山的构建，从根据上提升矿山开采的效率和质量，通过提供生产效率来降低矿山开采投入，进而达到经济、高效开采的目的。
1 智能矿山的关键技术
智能矿山的主要作用是通过先进技术实现对物理层数据的感知，感知范围可以覆盖整个矿区，对采矿区进行全面监控，保证数据来源的可靠性和准确性。另外，还能实现对应用层面的联动分析，通过智能分析实现对数据信息的深层挖掘，借助多种先进技术构建出集监视、控制、分析和决定功能的智能软件。为矿山开采工作提供可靠的数据信息支持和决策依据，保证矿山开采工作的安全高效运行。
1.1 聚焦感知的智能感知技术
聚焦感知指的是设备、人员和灾害这3类对矿山开采工作质量影响较大的因素，为此，我们将这3个要素作为智能矿山构建的要点内容。在以往使用的自动化系统中由于缺乏良好的感知手段致使缺乏有效的感知环境和物与物的联系，严重影响了矿体信息的集成化管理进程，更是无法实现对矿山的全面感知。为此，需要在自动化系统的基础上添加传感器和控制器，并且充分利用网络技术实现对矿山开采的动态调整，尽可能的满足实际作业需求，同时为数据协议和网络技术提供支持。下面就以灾害感知为例，对其感知技术进行说明：
矿山开采的过程中会遇到很多不确定因素，如果得不到有效处理极易引发灾害问题，对矿山开采工作带来严重影响。要想避免上述问题的发生，就需要在矿山中易于发生灾害的区域设置感知系统，通过传感网的有效分布，对矿山的开采情况进行全面感知，对灾害信息进行预警，确保对矿区的灾害问题进行控制，保证开采工作的顺利开展。
在此次感知系统中需要部署3种类型的节点，包括感知节点、路由节点和写作节点三种。其中感知节点的主要作用是对感知区域进行数据采集，并且将获取到的数据信息传输到感知系统，为相关工作人员提供决策依据；路由节点的主要作用是为其他节点的数据传输提供路径；协作节点既可以作为感知节点又可以作为路由节点，它可以在两种节点之间自由转换，协同其他节点完成对感知数据的传输工作。为了确保感知网络的使用期限和可靠性，我们需要将路由节点的部分设置成电力供电或者采用大功率的电池。
感知层网络实际上是一种层次分明的分布式网络，其中的传感节点会对就近选择路由节点进行接入操作，同时协作节点会与作业面交换机相连。当感知节点的覆盖范围内没有路由节点时，感知节点会与相邻的节点共同组成AdHoc网络，通过多次跳转与路由节点相连。可见，感知层网络节点对实现智能矿山的重要作用，它可以通过传感器对人员、设备以及环境等信息进行全面感知，这也是智能矿山构建的重点内容[1]。
1.2 海量感知数据的集成化、总线式传输技术
鉴于感知系统的运行需要对矿山的实际开采情况进行全面感知，为此会产生海量的感知数据，这种情况下就需要高效可靠的网络传输技术作为支持，可见，智能矿山的建设离不开具备大容量高效率的网络传输技术。在以往的自动化系统中，将单体作业的各个系统形成独立的的系统，接口也就无法统一，需要设置多重网络接口方能实现对开采作业情况的了解，这种运行模式下会导致接入的线路过多，电源量过大，为管理带来很大困难，很容易产生重复施工或者漏施工的现象，产生大量的资源浪费。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆鉴于以上问题，在智能矿山建设中可以对多种资源和技术进行整合，形成集成化的传输模式，即将开采作业系统形成完成的网络系统，所有数据信息均可以通过设置的以太网进行传输，并且将接口设置为通用接口，便于各项数据的有效流通，对采区网络的布置进行全面优化，既可以为管理提供便利，又可以避免重复施工的现象，有效降低资源浪费，具有一定的经济意义。
由于开采系统涉及的数据信息众多，要想实现一网管理就必须采用工业的以太网，利用光纤进行数据传输，这样才能保证数据传输的效率。理论上来讲应用工业以太网进行数据传输，数据传输的有效范围为10KM，而实践的传输范围可达20km。除此之外，还对传输帧的结构进行重新设计，不仅增加了物层管理的功能，还有效提升了网络系统的维护能力，使网络的自愈能力有了很大程度的提升。在此基础上又添加了具备隔爆性能的万兆交换机，它的应用可以实现对开采系统的统一管理，对多远的数据信息进行实时传输[2]。
1.3 区域矿体开采的一体化软件平台研发
就矿山开采的发展现状而言，已经从单一开采转向跨区域集群开采。就工作面而言，因矿体开采的区域不同，矿层分布也就存在较大差异，地质条件更是多种多样，这就造成挖掘机的智能化不强和工作面难以校正的严重问题。就单体分布来讲，每个子系统都属于独立的系统，结构之间存在一定差异，开采场地过于分散，信息更是无法同步，而矿体群又存在地域跨度大和生产要素繁多的问题，致使任务无法合理匹配，无法实现集约化管理。
鉴于以上问题，急需一套智能矿山软件平台，对矿山开采工作中的生产、安全、设备、运输、分析、解决等内容实行全面监管。实际研发的过程中可以从最主要的生产流程、工艺技术和管理模式几个方面入手，对其进行进一步细分和完善，建立相对完善的监督系统，为矿山开采工作提供技术支持、数据支持和分析决定的依据。
2 智能矿山建设的主要内容
2.1 工程基本内容
智能矿山的建设需要建立在原有数字矿山的基础上，其中涵盖了数字矿山、矿山物联网和矿山自动化的全部内容，是对这几项矿山系统的整合，但是又存在本质上的差异，构建智能矿山的主要目的是通过对数据的深入分析，展现出最真实的知识形态，再以智慧的方式展现出来，实际上就是对矿山的各个作业系统和环境问题进行感知之后，通过数据的深入分析，制定对应响应机制，实现对矿山开采工作的智能管理。
2.1.1 智能传感与集成化传输
生产管理系统和生产控制系统的数据传输和处理离不开IT基础设施的支持。其中地面数据中心、集中控制中心和井下无线通讯系统的设立均需要基础设施提供服务。此时的一网建设思想是智能矿山数据传输的关键内容。
2.1.2 生产过程自动化控制
自动化子系统可以为远程控制系统和信息采集提供一定的技术支持。但是由于部分设备和系统自身没有网络接入和远程控制的狗能，为此，在进行自动化子系统设计时，需要对原本的自动化系统进行全面升级，设立通用的接口，保证数据传输和远程控制操作的顺利开展。
2.2 智能矿山一网建设
当前，铝土矿矿山自动化系统、通信系统、定位系统、工业电视系统、广播系统等多采用独立建站、独立电源、独立线缆的建设方式，造成采区线缆多、分站多、电源多，不但浪费投资，而且无法满足日益变化的生产和市场需求。通过万兆工业环网这“一网”承载多个采区业务，可以大大提高数据传输可靠性、简化系统复杂性、提升系统可维护性。通过将各种基站或分站等。由于采用了万兆宽带信息传输平台，较好的解决了多达5.7万个监测点数据的传输难题。虽然已有万兆光纤以太网，但由于采区电气防爆等特殊要求，制约着万兆光纤以太网直接用于采矿区[3]。为此，需专门研制矿用隔爆兼本安型万兆光纤交换机，构建矿用万兆宽带信息传输平台，实现多源异构海量数据的实时传输。
2.3 “智慧”与“能力”平台建设
智能矿山的显著特征是对数据进行深度挖掘以形成知识智慧的能力，以及对知识智慧进行学习推理形成执行能力的能力。为此，需构建一个具备数据挖掘和学习推理的平台，从而支持集团、矿区等多层面的高效决策。矿山企业内的资源调度和决策分析通常需多方联络、反复沟通，致使各部门间的基础数据和资源不能共享和有效配置。为此，需要在大数据中心的基础上构建统一的决策分析平台，充分发挥数据库、知识库和各部门的智力优势，根据历史数据、当前生产状况和市场变化，将来自调度、生产、机电、一通三防、质量管理等数据进行挖掘分析，通过仪表盘、进度柱、预警雷达、比例图等形象表示矿山运行的关键指标，直观地监测矿山的运营情况，实现对异常关键指标预警，对生产经营进行模拟推演和决策演练，为企业的目标规划、生产运行、应急救援等提供最优的决策结果。
参考文献：
[1]肖跃民.平果堆积型铝土矿绿色矿山建设经验[J].工程设计与研究:长沙,2015(2):32-37;
[2]王帅华.信息化智能矿山建设[J].科技视界,2015(4):356-356;
[3]周文略,连民杰.地下矿山智能生产控制与管理建设体系研究[J].金属矿山,2015,44(2):117-121.
论文作者:梁立腾
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/25
标签：矿山论文; 节点论文; 智能论文; 铝土矿论文; 数据论文; 系统论文; 数据传输论文; 《科技新时代》2019年5期论文;