隨著信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，礦山智能化已成為全球礦業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)熱點和發(fā)展方向。礦業(yè)發(fā)達國家自上世紀(jì)90年代已經(jīng)開啟礦山自動化、智能化的研究，并取得了進展。總體而言，我國礦山智能化水平在裝備水平、管理模式、技術(shù)條件等各方面均明顯落后于礦業(yè)發(fā)達國家。最近幾年，在“互聯(lián)網(wǎng)+”、智能制造2025國家戰(zhàn)略的鼓舞下，國內(nèi)一些礦山企業(yè)、設(shè)備制造公司、研發(fā)單位，積極投入力量開展智能礦山技術(shù)研發(fā)，在某些領(lǐng)域已經(jīng)初見成效。

在礦山智能化問題上，礦業(yè)發(fā)達國家側(cè)重于智能礦山、自動化采礦技術(shù)的研究與應(yīng)用，并已取得了豐碩成果，而國內(nèi)礦山則多通過建設(shè)“數(shù)字礦山”來實現(xiàn)礦山的信息化、數(shù)字化，以此為基礎(chǔ)開展智能化推進。

煤矸智能分選機器人

相關(guān)專家表示，智能礦山建設(shè)水平取決于地質(zhì)條件、開采工藝、裝備水平、管理模式等諸多因素影響。而其智能化環(huán)節(jié)也多集中于地質(zhì)資源數(shù)字化，可視化開采設(shè)計，規(guī)劃、計劃最優(yōu)化等礦山數(shù)字化技術(shù)，包括鑿巖、裝藥、出礦、支護、運輸（有軌、無軌）、提升在內(nèi)的移動設(shè)備的自主運行，包括通風(fēng)、排水、充填、供風(fēng)、供電等環(huán)節(jié)的固定設(shè)備自動化，包括碎礦、磨礦、選別、壓濾、排尾在內(nèi)的智能選礦，包括監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、通訊聯(lián)絡(luò)、緊急救援、安全管理在內(nèi)的安全生產(chǎn)保障，包括智能調(diào)度、質(zhì)量管控、能源設(shè)備、材料供應(yīng)在內(nèi)的生產(chǎn)管理智能化等。目前，在國內(nèi)，對于露天礦山，利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，指揮調(diào)度穿孔、爆破、裝載、運輸、排土設(shè)備的運轉(zhuǎn)，技術(shù)已經(jīng)非常成熟；鉆機、電鏟、卡車的智能化，尤其是車輛的自主運行，成為露天礦山智能化研究的重點。

在日前召開的2019中國綠色礦山建設(shè)高峰論壇暨綠色礦業(yè)創(chuàng)新技術(shù)裝備博覽會上，多種支撐國內(nèi)礦山智能化的新技術(shù)新裝備被推介。

露天礦采掘運輸業(yè)的數(shù)字化系統(tǒng)

當(dāng)前，露天礦采掘運輸行業(yè)的數(shù)字化現(xiàn)狀呈現(xiàn)出原始人工統(tǒng)計和指揮、半自動化統(tǒng)計和自動化統(tǒng)計與初步調(diào)度三者并存的情況。由于系統(tǒng)成本等原因，自動化統(tǒng)計與初步調(diào)度的系統(tǒng)占比較低、覆蓋面較窄，露天礦信息系統(tǒng)整體智能化水平低。但在當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)的背景下，露天礦采掘運輸業(yè)需在追求質(zhì)量的經(jīng)濟發(fā)展目標(biāo)下走生態(tài)環(huán)保道路，要降本增效，走高質(zhì)量發(fā)展道路。大數(shù)據(jù)智能已在商用、政用和民用等領(lǐng)域凸顯價值，利用大數(shù)據(jù)智能為露天礦采掘運輸業(yè)賦能將為實現(xiàn)礦業(yè)的生態(tài)發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造機遇。比如，大數(shù)據(jù)智能化減少挖機礦車之間的空閑等待對提高生產(chǎn)效率具有很大的幫助。而現(xiàn)有產(chǎn)品的派車算法智能化程度不夠，空閑等待問題依然亟待優(yōu)化。使用強化學(xué)習(xí)方法，通過對大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)而得出高效的派車規(guī)則，具有重要的意義。

專業(yè)人士認(rèn)為，要實現(xiàn)露天礦采掘運輸業(yè)的智能化，需要三個基本要素：算法、算力和數(shù)據(jù)。行業(yè)大數(shù)據(jù)更是成為露天礦采掘運輸業(yè)的智能化的基礎(chǔ)。為實現(xiàn)礦業(yè)智能化，構(gòu)建和普及露天采掘運輸業(yè)的大數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲系統(tǒng)需先行一步。

東方浩聯(lián)（北京）智能科技有限公司研發(fā)的基于車輛自組網(wǎng)的工程機械調(diào)度管理系統(tǒng)正是致力于組織工程設(shè)備數(shù)據(jù)，夯實礦業(yè)智能化的基礎(chǔ)的數(shù)字化智能系統(tǒng)。同時還在調(diào)度系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行功能延伸，數(shù)據(jù)提取與監(jiān)控深入到礦區(qū)各個生產(chǎn)設(shè)備，實現(xiàn)遠程自動化控制與生產(chǎn)流程可視化。目前該系統(tǒng)主要包含以下功能：一體式智能車載終端、生產(chǎn)產(chǎn)量自動統(tǒng)計、車輛作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控。以車輛自組網(wǎng)為核心的一體式智能硬件，保證信息在車和車、車和人、車和路邊單元之間信息穩(wěn)定的傳輸，是本產(chǎn)品監(jiān)控和調(diào)度等功能的技術(shù)基礎(chǔ)。其中，挖機礦車匹配狀態(tài)監(jiān)控，可通過該模塊遠程、實時、全面掌握各運輸車輛的實時所處狀態(tài)及該狀態(tài)的時間進程，以便盡快判斷各運輸車輛是否處于正常工作狀態(tài)中，車隊長可通過“排隊狀態(tài)”中的車輛數(shù)量，判斷當(dāng)時車輛調(diào)度的合理性。實時衛(wèi)星定位監(jiān)控，用于實時地圖監(jiān)控及歷史軌跡查詢。對實時車輛所在位置及狀態(tài)進行展示，并設(shè)定電子圍欄，若有車輛超出地圖劃定范圍，即可記錄，以備處理；可用于查詢當(dāng)前司機信息，回溯歷史軌跡及防止公車私用。異常報警提示，可通過該模塊識別并記錄異常數(shù)據(jù)，統(tǒng)計“超速行駛”記錄，防止“點火不工作”、“超出規(guī)定范圍”等易造成油耗浪費、影響安全生產(chǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，并可即時通報相關(guān)負(fù)責(zé)人，以供查詢、跟蹤及處理相關(guān)的違規(guī)情況?？諠M圖像識別，可通過終端拍照，圖像數(shù)據(jù)實時上傳云端，管理者可以實時查看車輛的裝車空滿情況、車輛牌號與裝車挖機號，在解決績效問題時提供仲裁依據(jù)，有效防止跑空車。智能調(diào)度，通過智能算法施行“末尾淘汰制”，以工作數(shù)據(jù)為考核標(biāo)準(zhǔn)，工作合格的車輛才會輪轉(zhuǎn)到其他采點工作。改善車輛績效和工作內(nèi)容上的均衡，并且促進生產(chǎn)積極性和解決部分采點因運輸不便造成的司機消極工作導(dǎo)致采掘不均等問題。車輛維修管理，記錄車輛維修原因、說明維修待料、記錄車輛維修開始和結(jié)束時間、統(tǒng)計維修工時與費用。車輛加油管理，通過使用浩聯(lián)智能聯(lián)網(wǎng)加油機，可實現(xiàn)加油數(shù)據(jù)實時上傳到服務(wù)器，加油數(shù)據(jù)報表一鍵導(dǎo)出，便于管理人員核對油料成本與油耗。

智能礦山一體化

北京安瑞斯礦山裝備有限公司（Beijing Amras Mine equipment co., Ltd) 所提供的的智能礦山一體化建設(shè)方案主要包括：遠程智能采礦系統(tǒng)、鑿巖臺車自動鉆孔系統(tǒng)、煤矸智能分選機器人系統(tǒng)等。

遠程智能采礦系統(tǒng)

據(jù)介紹，該系統(tǒng)實現(xiàn)了一套操控平臺控制多臺設(shè)備作業(yè)。系統(tǒng)能自主行走、自動加速、自動導(dǎo)航；車載激光掃描儀可以進行實時路徑學(xué)習(xí)；在采礦方式允許的情況下，可以實現(xiàn)自主倒礦作業(yè)；可以實時記錄設(shè)備運行參數(shù)；配備自動滅火功能；配套教學(xué)培訓(xùn)平臺，降低人員培訓(xùn)費用；可放置在地面中控室遠程操控作業(yè)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程遙控化，井下工人大量減少，大幅度提高井下勞動生產(chǎn)率，降低井下通風(fēng)、降溫等費用；實現(xiàn)采礦作業(yè)辦公室化，礦工將遠離高深井、高溫、巖爆作業(yè)環(huán)境，從根本上解決生產(chǎn)安全問題；實現(xiàn)礦山開采規(guī)?；悄芑潭忍岣?，產(chǎn)能大幅度提升，成本下降，低品位礦石得以充分利用；實現(xiàn)技術(shù)隊伍知識化，職工素質(zhì)大幅度提高，隊伍結(jié)構(gòu)以及待遇得到改善，礦工社會地位得到提升。

鑿巖臺車自動鉆孔系統(tǒng)

目前，在國內(nèi)礦山開采過程中，巖體開鑿由人工操作面臨諸多現(xiàn)實問題。比如，效率低；孔位精度不高，隨意性大，影響爆破效果；鑿孔質(zhì)量難控制；存在超挖欠挖、隧道成型不規(guī)整，大塊數(shù)量多；存在孔位不規(guī)整、不均勻、數(shù)量不夠等因素，造成火工材料浪費，增加采礦成本；超挖、欠挖或隧道成型差導(dǎo)致二步驟采場采礦進路中有充填體或形成不穩(wěn)定圍巖，對人員和采礦設(shè)備造成一定的危險；定位不精確、少打孔多裝藥造成的大塊，在二次爆破時容易出現(xiàn)堵塞溜井的嚴(yán)重后果；二次爆破產(chǎn)生的高速石子，容易擊穿已經(jīng)敷設(shè)的風(fēng)管、水管及電纜管道，造成不必要的損失。而鑿巖臺車自動鉆孔系統(tǒng)，采用工程機械專用控制器、機載電腦、編碼器、電液比例換向閥和變量泵等。其優(yōu)勢在于，在完成參數(shù)設(shè)定以后，可以全自動完成一個掌子面鉆孔作業(yè)， 減輕工人的勞動；自動調(diào)節(jié)推進和沖擊壓力，避免卡釬且孔成型好；控制鑿巖鉆臂運動，使得鉆臂末端自動運動至目標(biāo)孔位；控制推進梁動作，實現(xiàn)鉆桿自動快速調(diào)整到目標(biāo)姿態(tài)；控制鑿巖機動作，自動完成鉆孔、捅眼、退釬等任務(wù)。

煤矸石智能分選機器人系統(tǒng)

煤矸石是煤炭開采和洗選加工過程中排出的固體廢棄物，其產(chǎn)量占原煤產(chǎn)量的15%左右。加強對煤矸石綜合治理、綜合利用的研究及提高潔凈煤技術(shù)，是當(dāng)前燃煤大國的重要研究內(nèi)容，也是環(huán)境保護與發(fā)展的需要。利用智能技術(shù)對煤矸石進行分選也是智能化礦山重要的研究課題。煤矸石智能分選機器人系統(tǒng)能夠大幅提高生產(chǎn)效率。如果一年生產(chǎn)按300天計算，每天工作時長為20小時，大小在200～400mm的不規(guī)則煤和矸石平均重量約15kg，煤矸石智能分選機器人標(biāo)準(zhǔn)撥手每小時動作3000次，每小時撥離能力為45噸，每天撥離能力900噸，年撥離能力約27萬噸；大小在50～180mm的不規(guī)則煤和矸石平均重量約4kg，煤矸石智能分選機器人標(biāo)準(zhǔn)抓手每小時動作2500次，每小時最大撥離能力為10噸，每天撥離能力200噸，年撥離能力約6萬噸。2個撥手加1個抓手每年能完成60萬噸分選量。

礦山安全與預(yù)警

北京博泰克集團有限公司（Beijing PTK Equipment Co.Ltd）重點推介了意大利IDS GeoRadar公司的智能礦山應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。據(jù)了解，被推介的智能礦山應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警的一系列產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于礦山邊坡、井下巷道、礦山建筑等應(yīng)急監(jiān)測及預(yù)警。

IBIS線性軌道監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要用于礦山邊幫監(jiān)測預(yù)警、礦山邊幫日常監(jiān)測與預(yù)警、高陡邊幫監(jiān)測與預(yù)警、礦山地表沉降變形監(jiān)測與預(yù)警、礦山應(yīng)急救援監(jiān)測與預(yù)警。其核心優(yōu)勢主要在于遙感監(jiān)測，無須靠近；監(jiān)測范圍廣，最大11平方千米的空間連續(xù)區(qū)域；測量精度高，徑向位移精度可達0.1mm；用戶可自定義報警級別及報警區(qū)域，危險區(qū)域通過電郵、短信和電腦閃屏自動報警；監(jiān)測數(shù)據(jù)實時處理、實時傳輸至控制室，自動化智能控制，可實現(xiàn)無人值守；系統(tǒng)具有高級環(huán)境校準(zhǔn)功能，可智能化、高精度的去除環(huán)境因素干擾；系統(tǒng)可加載DTM，三維顯示監(jiān)測結(jié)果；具備振動補償功能，減少外界干擾。

Hydra圓弧式便攜監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)是意大利IDS公司于2018年全球首次推出，采用圓弧式合成孔徑雷達技術(shù)，視角更大，更加便攜，更加適合應(yīng)急監(jiān)測，實現(xiàn)全天候、高精度、大范圍監(jiān)測預(yù)警，可自獲取DTM，成像更加直觀快速。多用于礦山邊坡、巷道、建筑應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警、礦山邊坡變形監(jiān)測與預(yù)警、井下巷道變形監(jiān)測與預(yù)警、礦山建筑變形監(jiān)測與預(yù)警、其他各類邊坡、大壩變形監(jiān)測與預(yù)警。其核心優(yōu)勢是遙感式測量，無需接近或靠近目標(biāo)區(qū)域，無需反射裝置，距離最遠可達800米；測量精度高，徑向位移精度可達0.1mm，旋轉(zhuǎn)式測量效率更高；空間分辨率極高，能夠監(jiān)測到被測區(qū)表面極小區(qū)域的變形；采樣間隔30秒，避免采樣間隔長而造成的數(shù)據(jù)不連續(xù)、數(shù)據(jù)丟失；模塊化設(shè)計，運輸、安裝方便，不易損壞。

ArcSAR（Lite）全景監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

據(jù)介紹，ArcSAR（Lite）全景監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，是意大利IDS公司于2018年推出的全球首款圓弧式全景InSAR系統(tǒng)，采用國際領(lǐng)先圓弧式合成孔徑雷達技術(shù)，360度全景監(jiān)測，擁有小車設(shè)計可快速部署，更加適合應(yīng)急監(jiān)測，實現(xiàn)全天候、高精度、大范圍監(jiān)測預(yù)警，可自獲取DTM，成像更加直觀快速?？蛇h程遙感監(jiān)測，完成水平方向360°全景覆蓋，垂直方向最大120°，最遠監(jiān)測距離5km，實現(xiàn)360°全景掃描僅耗時40s，180°僅耗時20s，全景掃描時最多可獲得上千萬高質(zhì)量像元。

墜落物監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

墜落物監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要用于墜落物、山崩、雪崩等快速變形體監(jiān)測預(yù)警，實現(xiàn)全天候、高精度、大范圍墜落物監(jiān)測預(yù)警，與IBIS、Hydra系列產(chǎn)品聯(lián)動，組成完整的監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控結(jié)果可云共享，大大提高管理效率，系統(tǒng)可以對墜落物路徑跟蹤、估計墜落物大小、監(jiān)控墜落物速度、監(jiān)控受影響范圍、同步視頻監(jiān)控。

IBIS-FB爆破振動監(jiān)測系統(tǒng)

爆破作為露天礦生產(chǎn)中常見的必不可少的作業(yè)手段之一，爆破振動監(jiān)測一直是非常關(guān)乎安全生產(chǎn)的重要因素。IBIS-FB爆破振動遠程監(jiān)測系統(tǒng)是最新推出的爆破振動監(jiān)測領(lǐng)域的創(chuàng)新型監(jiān)測手段。該系統(tǒng)具備遠程監(jiān)測、實時監(jiān)測、高精度高分辨率等傳統(tǒng)監(jiān)測手段無法比擬的技術(shù)特點，輕便設(shè)計，便于現(xiàn)場組裝、運輸，數(shù)據(jù)采集、分析均集成在計算機內(nèi)，可以實時監(jiān)測與成果顯示，在下雨、刮風(fēng)、大霧等天氣條件下都能夠提供連續(xù)的數(shù)據(jù)采集，為爆破振動監(jiān)測帶來全新體驗。同時還具備振動補償模塊，可大幅降低監(jiān)測過程中外界干擾，保證更加精確監(jiān)測成果。其主要功能包括，提供爆破中心不同距離位置各點的位移、速度、頻率、PPV(振速)隨距離變化以及分布譜等信息，建立可靠的爆破振速模型，實時監(jiān)測高于預(yù)設(shè)值的危險振動，預(yù)防爆破對于邊邦和結(jié)構(gòu)預(yù)料之外的影響。

礦山數(shù)字化節(jié)能

長江慧控科技（武漢）有限公司目前在嘗試融合云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)等新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，輔助智能礦山建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為綠色礦山建設(shè)提供數(shù)據(jù)化運營決策、高智能化生產(chǎn)運營管理、全時全域設(shè)備故障預(yù)測和健康監(jiān)測管理（PHM），環(huán)境監(jiān)測與保護、安全生產(chǎn)指揮、智能節(jié)能控制等系統(tǒng)化解決方案。

目前所開發(fā)的系統(tǒng)，基于云中心控制的智能運營，可實現(xiàn)水、電安全數(shù)據(jù)實時同步后臺；出現(xiàn)異常自動報警并數(shù)據(jù)存檔；地圖顯示清晰定位；消防安全煙霧報警、消防通道、消防工具等全方位實時監(jiān)控；電梯安全自動計算運行時間；自動上報告警及檢修提醒；多通道消息實時同步，第一時間知曉風(fēng)險。最大程度解放人力，節(jié)省運營人力成本60%以上?；诖髷?shù)據(jù)管理的智能運維，可以實現(xiàn)“自動控制”，按照可自調(diào)整的運營策略控制中央空調(diào)、照明、風(fēng)機、排污等設(shè)備。自動巡檢，按周期定時巡檢儀器設(shè)備，數(shù)據(jù)同步后臺，若有異常自動推送工單至維修人員。自動設(shè)備健康監(jiān)測，利用采集到的參數(shù)，實時計算設(shè)備健康狀態(tài)，預(yù)測故障點。自動狀態(tài)推送，通過平臺界面、APP、大屏展示頁面等通道，實時推送設(shè)備是否應(yīng)維保，以及維保前后健康狀態(tài)變化。

當(dāng)然，從當(dāng)前形勢看，隨著信息技術(shù)、智能化技術(shù)的進步，智能礦山的內(nèi)涵也在不斷豐富。智能礦山建設(shè)不可能一蹴而就，礦山應(yīng)根據(jù)自身條件和具體需求，有目的地選擇建設(shè)項目，使其充分發(fā)揮效益。