从跟跑到领跑的路还有多远？

2022.01.19 中国矿业报

　　——中外智能化矿山发展一览

　　◎ 本报记者张继勇

　　发达国家的智能化矿山是什么样的，我国智能化矿山与发达国家相比又有哪些不同？日前，记者采访了相关专家，听听他们是怎么说的。

　　国外矿山智能化经验值得借鉴

　　据北京科技大学教授胡乃联介绍，智能化矿山是一个更具复杂的系统工程，涉及智能装备、传感系统等技术的应用与集成，既要在物理空间中实现基于数据与模型驱动的控制与管理；更要体现一体化协同，在虚拟空间实现多学科、多物理量、多尺度、多概率的分析计算。

　　自20世纪90年代开始，美国、英国、德国、澳大利亚等国家开始着手研究煤矿自动化开采关键技术，德国DBT公司成功研制了基于PM4电液控制系统的薄煤层全自动化综采系统；美国JOY公司开发了基于计算机集成的薄煤层少人操作截割系统。

　　进入21世纪，国外智能开采采取钻孔地质勘查和掘进相结合的方式，描绘工作面煤层的赋存分布，通过陀螺仪获知采煤机的三维坐标，进而实现工作面的全自动化生产。

　　美国在开采条件简单的中厚煤层采用JOY和卡特彼勒的高可靠性成套装备，实现就地干预的自动化开采，即液压支架电液压+记忆割煤。后来，澳大利亚联邦科学与工业研究组织提出了长壁自动化控制技术，采用高精度光纤陀螺仪和定制的定位导航算法，实现采煤机三维空间定位。

　　目前，国外矿山智能化已形成了JOY、山特维克、多斯科等国际化品牌，这些厂家均对机械装备和自动化研究做了大量的工作，并在掘进机自动截割技术、输送设备监测和自动控制技术等方面获得突破，形成了全功能遥控、截割断面监视、基于神经网络的地质条件识别系统等。

　　在瑞典基律纳铁矿，基本实现了无人智能采矿，所有操纵均由远程计算机集控系统完成。

　　在澳大利亚佩斯市的力拓远程控制中心内，工作人员操控着远在1500公里之外的皮尔巴拉地区的矿山设备。世界最大的无人驾驶卡车系统，由73辆卡车组成的自动运输车队让国际铁矿巨头力拓公司的装载、运输成本下降了15%。

　　“由此可以看出，国外智能矿山建设，特别重视软硬件设施的同步提升，不仅要求采、运设备的自动化、智能化，更是把数据的传输、分析决算，作为整个智能化运营放在重要的位置，把现代化的管理体系与数据分析相结合，形成高效的智能运算系统。相较于我国的智能化矿山建设，需要更加注重软硬件设施的搭配，做好采、运等设备自动化的同时，搭配高速率的大数据分析决算中心，让矿山拥有智慧的‘大脑’和灵活的‘肢体’，真正实现智能矿山的同步化。”胡乃联教授如是说。

　　我国智能化矿山建设蓬勃发展

　　我国是矿业大国，由于政府部门高度重视，矿山企业积极行动，我国智能矿山建设呈现蓬勃发展的势头。

　　胡乃联介绍，回顾我国智能化矿山建设大概分为三个阶段：20世纪90年代，以单机自动化阶段为主，此时的单个设备实现了可编程控制，减少了人为的干预；第二阶段，21世纪初期，设备与网络之间实现了初级数据处理，达到了小规模的设备与设备之间联动；第三阶段，局部智能化时期，大数据云计算得到应用，实现了设备与设备、端与云之间的互联互通，后台大数据处理中心自动分析决策或给企业决策层提供决策意见，或进入自动操控模式，给设备自动发出操控指令。

　　与此同时，相关科研院所和煤炭企业注重产学研用相结合，显著提升了我国井工煤矿智能化采掘技术装备水平，推动了井工煤矿逐步实现少人开采。智能化开采关键技术与国外差距逐步缩小，装备可靠性方面逐步提高，并相继自主研发了国产电液控制系统，采煤记忆截割，液压支架跟机自动化，煤流负荷反馈控制及可视化远程干预等核心技术，整体开采水平正向集成智能化方向发展。

　　虽然我国矿山在智能化方面取得了成就，但与发达国家的智能矿山相比仍有一定距离，主要表现在：我国大多采矿设备还是以国外主流设备较多；在升级改造方面还受制于人，高额的维修成本和较长的等待时间，让企业失去了升级换代的愿望。不过，也有一些专家表示，在多金属矿山，受限于复杂空间和潮湿、多尘、扰动振动等环境的影响，目前的智能装备还不够智能，不仅打眼、装药、爆破等装备难以实现自动化，而且铲运机、有轨运输设备等还处在远程遥控水平，采矿设备自主运行的技术还有待进一步提高。

　　针对以上问题，有专家表示，工业互联网实现全流程数据共享和价值链协同，是矿山智能化发展的大趋势，创新工业互联网生产模式和发展生态，加快标识解析体系建设，对推动产业价值链升级、多方协同创新、运行优化、资源优化配置具有重要意义。

　　中铝智能科技有限公司首席专家曹斌表示，结合我国智能化矿山建设，要立足实际，追求实用，确保实效。要从保安全、提效率、降成本的根本目的出发，不断应用AI智能机器人、AR真实场景再现技术、孪生数字工作等技术，助力行业实现从自动化、数字化到智能化的产业升级。