利用智能矿山技术推动矿山企业降本增效

利用智能矿山技术推动矿山企业降本增效中国五矿MINMETALS智能矿山概况智能矿山解决方案

团队介绍长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室目录智能矿山概况中国五矿

MINMETALS智能矿山的定义及基本特征定义：

智能矿山是一个建立在信息技术基础之上，

集信息化、虚拟化、网络化、集成

化、智能化为一体的综合系统。基本特征：

矿山时空信息数字化；矿山设备及作业自动化、智能化；职能部门管理和

决策的数字化、智能化。单系统自动化

综合自动化

数字矿山智能矿山主动感知自动分析快速处理无人矿山长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室开采信息数字化

设备控制自动化

生产过程可视化

信息传输网络化

管理决策智能化矿山数字化、信息化、智能化建设四阶段1.1智能矿山简介高速网络

管控集成通过基础数据数字化，

生产过程自动化、

装

备智能化，实现生产

执行智能化、企业资

源数字化，决策支持

智能化，最终实现智

能化矿山。基础数据数字化生产过程控制自动化（DCS为代

表）生产制造执行数字化、

智能化（MES）企业管理决策智能化典型的智能矿山建设步骤1.1智能矿山简介长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室禀赋条件品位开采难度1.2智能矿山的意义及思路标准规范手段方法需求产能价格机械化自动化信息化安全环保历史悠久矿业形势变化长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室装备与信息化滞后技术标准更新观念变化政策要求资源条件市场变化矿山信息化总体规划不完善，顶层设计不足信息化系统建设分散，多而杂，各系统互相独立，互不兼容，“信息孤岛”问题严重资金紧张，各类信息化系统建设及配套设施无法及时跟进矿山在信息技术领域的技术力量相对薄弱，缺乏相应的复合型人才，对信息系统的管理和维护工作存在困难建设数字矿山的积极性较高，但在认识上存在差距，重硬件、轻软件、轻管理的现象普遍存在长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室

1.2智能矿山的意义及思路目前矿山存在的问题规划整合费用人员理念

1.2智能矿山的意义及思路智能矿山建设意义长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室智能应用与决策层完成智能矿山主数据、安全生产监测监控数据、

地理地测空间基础数据、运营管理数据等的集中

统一存储，应用大数据及物联网等技术实现对视

频数据、实时数据、管理数据进行汇总、筛选、

清洗、综合分析。传输层完成物联感知层各节点的组网控制及信息汇总，

并完成矿山物联感知层设备配置信息、传感器实

时数据、控制命令、视频、定位位置等数据信息

的高效可靠传输。智能矿山平台架构主要由物联感知层、

传输层、智能应用与决策层三层组成。物联感知层实现作业现场环境安全、生产工况全面感知。1.2智能矿山的意义及思路长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室智能矿山平台架构思路全方位感知及高可靠性现场控制技术末端感知设备将有效实现对作业现场环境、人员、设备的全方位感知及物联控制。安全生产调度人员可及时准确地通过终端设备掌握设备状况及工况参数。智能矿山平台可将工艺流程与矿井地质构造及工艺选择、生产历史数据、实时工况结合，建立适合当前状态的安全生产控制模型，实现危险源识别、灾害

预报警、运行故障辨识、流程协同控制、节能降耗调控。大数据应用及深度学习技术将采集、录入及抽取的数据进行汇总分类处理，把原本无关联、无价值的矿山大数据通过业务关联、流程协同，充分结合实时数据与历史数据经验库，通过主动感知、自动分析、深度学习、大数据分析，不断地调优矿山安全、生产、运营流程及工艺，对矿山安全、生产、运营风险进行综合性防控，促进矿山管控能力不断提升。04

全方位的人员安全防护保障系统实现矿山井下生产的少人、无人化，针对部分主要生产环节需要人员或有人巡检的情况，借助于岗位仿真培训系统、岗位对标管理系统、精确定位系统、有线无线通信系统、接近探测预警及单兵个体防护等综合提升生产或巡检人员

的安全意识、安全救护能力及安全防护能力。信息高度集成及大数据处理技术通过一体化全流程自动执行及闭环运行

，实现了计划、生产、安全保障、销售的一体化全流程管控

，有效提升了合同订

单执行效率

，保障矿山安全及有序生产。1.2智能矿山的意义及思路智能矿山建设关键技术长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室关键

技术—0301

02

国家战略层面●

国际矿业公司策划层面1.3

国内外研究现状与发展趋势芬兰智能矿山技术研究计划(IM)、智能矿山实施研发技术计划(IMI)加拿大采矿自动化项目五年计

划(MAP)2050年实现的远景规划Micromine公司开发出基于Web的在

线远程采矿控制系

统PITRAMRajant公司开发出

恶劣环境下的高弹

性、宽带移动目标

无线网状网络国际镍公司结合有线电视

与无线电发射技术，研制

出一种地下通讯技术瑞典Grountecknik2000

战略计划美国模块公司研发露天

矿山DISPATCH系统长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室图例1980年代远程遥控无轨采矿作业：

瑞典基鲁纳铁矿

开始了远程遥控采场凿岩和装运作业。1990年代地下金属矿

LHD

自动控制系统：澳大利

亚联邦科学和工业研究组织(CSIRO)联合开发。2000年以来快速发展地下网络、采矿过程监控与遥控

系统、智能化采矿设备、井下定位与导航系统等。铲运机、地下汽车等装备智能化--ATLAS、

ADDCAR、CAT、

SANDVIKE、

TEJ、

IMMERSIVE

TECH。长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室010203041.3国内外研究现状与发展趋势国外矿山生产过程智能化发展历程l

已实现地面遥

控自动化凿岩l

可连续自动完

成一个工作面

的凿岩l

精度较高，但

设备移动定位

及维护需工人l

美国俄亥俄州

MASTERBUILDES在研

究砼自动化喷

射衬砌设备l

荷兰也有公司

有类似计划加拿大INCO公

司预定研发电子

起爆雷管与可重

复装药、可变密

度、可变能量的

乳化炸药装药系

统l

通讯相当普及，

技术成熟l

定位跟踪导航

多为嫁接军事

部门技术，尚

需完善第一阶段：地面遥控装卸载

第二阶段：除装载外均自动

化第三阶段：完全自动化井下通讯及

导航1.3国内外研究现状与发展趋势长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室国外采矿技术自动化进展情况撬毛及支护装药及爆破装卸及运输凿岩作业l我国数字化矿山的研究及建设起步相对较晚从20世纪80年代开始，先后经历了单机控制系统、矿井综合自动化及数字化矿山阶段。l多年来，在有色、冶金、化工、煤碳等矿山得到全面发展多数矿井已经完成综合自动化平台建设，

部分矿井结合3DGIS技术基本上实现了现代化矿井的

三个目标，即基础信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化。l2010年智能矿山概念从发达国家传入国内l我国矿山技术经历原始阶段—机械化—数字化，

向智能化迈进l相关研究工作有序开展长沙矿山研究院、中国恩菲、北京矿冶研究总院、中南大学、北京科技大学等单位先后建立

数字矿山、智能矿山实验室，开展专门研究，

但系统化的智能矿山建设在国内还鲜见报到。1.3国内外研究现状与发展趋势长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室国内发展历程l构建一个初步智能矿山系统框架l实现单个环节、单个系统的智能化决策和自动化运行第二阶段第三阶段l构建整个矿山及全矿区多单元、多产业链、多系统集成的智能矿山体系l实现生产要素和管理信息的数字化精准实时采集、网络实时传送、可视化呈现，全部主要生产环节的智能决策和自动运行l构建一个多系统信息融合的智能矿山综合架构l实现区域化智能决策和自动协同运行1.3国内外研究现状与发展趋势2025智能矿山发展情景目标长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室第一阶段

1.3国内外研究现状与发展趋势u国内矿山智能化建设典例哈密亚克斯黄山铜镍矿采用“机械化换人、自动化减人”，

实现采掘作业机械化，并在矿石处理量、磨矿细度、回收率与自动化控制等方面开展了技术研究。料可视化、计量无人化、采矿生产

动态管控、生产设备操作遥控操作

等矿山智能化工作。河钢集团将智能矿山分为数字化建模、

自动化控制，

信息化管理三个部分，

在

采选信息化管控平台建设和智能矿山物

联网建设取得进展。云南普朗铜矿用基于RFID的井下

铲运机定位与计量方法,以满足自

然崩落法对放矿控制的要求。首钢集团搭建了纵向四级横向四块数字

化矿山整体框架。安开李楼铁矿已实现若干系统的部分

自动化控制。长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室三道庄钼钨矿已实现露天矿地质资智能矿山解决方案中国五矿

MINMETALSl

技术方向：分基础技术、共

性技术和特定技术。l管控：矿山生产安全运营的管控、决策及风险管控等，运营

决策的及时性，合理性。l生产过程控制：自动化共性技

术的应用。l

监控监测：注重共性技术的应

用。l矿山智能装备：自主操作，集

中控制。l采矿工艺：连续，半连续性的采矿工艺，适用于智能采矿的

技术改造。长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室l

建设原则：充分调研，

顶层设计，整体规划，

分步实施，重点示范。l

建设模式：发展速度不

一致，各矿山条件不一

样，应设置不同矿山条

件的发展模式和速度目

标。l

建设进度：制定有利于

发展的进度计划，总体

规划要体现不同矿山条

件的推进力度，体现资

源+安全环保+经济的良

性目的。矿山企业····································2.1智能矿山建设思路长沙矿山研究院有限责任公司©新技术下可以贯穿于规划、设计、计划、开采全过程管理长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室2.2矿山数字化

效生产益规划设计药

划

…

剂

废

…成

本矿长沙矿山研究院有限责任公司©地下矿山开采八大系统开

拓

系

统运

输

系

统供

电系

统排

水

系

统充

填

系

统供

气

系

统供

水

系

统通

风

系

统2.3矿山自动化

采矿装备

固定设施

开采过程国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室2.4矿山智能化珍惜有限创造无限CherishLimited

ResourcesPursue

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Development长沙矿山研究院有限责任公司©金属矿山安全技术国家重点实验室综合管控

2.5智能矿山综合管控平台

解决途径长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室管控平台融合交互信息孤岛l在无法全部覆盖网络的井下发挥智能手机在工业管理上的应用：

智能

手机在矿井下无网络环境下的数据传输与交互；手机在矿井下无实时

网络的近场工业管理。l连接地上和地下，形成矿山产业互联网。l降低使用门槛，减轻了用户的维护负担。l降低用户成本。l有效整合行业资源，共建云服务平台,提高效率：将矿山企业、供应商、城市里院所专家资源、集团协会机构、监管机构有效纳入了平台。

2.5智能矿山综合管控平台解决问题（行业痛点）长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室2.5智能矿山综合管控平台统

一

规范

、

统

一

标准云智矿规划长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心行业供应商科研院所集团管理人员政府监管部门作业人员矿山管理人员金属矿山安全技术国家重点实验室使用对象长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心2.5智能矿山综合管控平台矿山物联网综合管控平台六大系统报表统计事故分析消息管理报警信息数据统计报警信息销售统计业务统计销售调度运单信息录像查询视频展示通知发布市场分析库存信息销售统计市场分析故障报警录像回放设备管理合同管理数据中心运销运中心施工队管理生产线实况采矿管理中

心溜井料位监

测系统水处理、除

尘监测视频监控中

心生产班次统

计技术文件管理决策支持中

心铲装运车辆调度系统过程控制中心生产管理中

心资料管理中

心安全环保中

心每日生产概况生产状态实

时监测三维矿业软件设备历史数

据金属矿山安全技术国家重点实验室l

整合企业内部各种信息系统的数据l

在数据层面实现集团与企业、企业与企业、企业内部的实时联通l

在数据层面实现企业与政府监管部门的实时联通生产监测数据库2.5智能矿山综合管控平台集团数据中心云智矿规划矿山数据中心矿山数据中心矿山数据中心矿山数据中心应急指挥

决策分析

监管国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室3D

模型数据库业务数据库生产自动化系统安全监测系统三维建模安全环保3DMax

建模长沙矿山研究院有限责任公司©数据

采集

平台

设备管理

生产自动化系统铲运机遥控井下破碎自动化电机车无人驾驶

电力自动化车辆调度

水系统自动控制皮带自动控制选厂自动化风机自动控制2.5智能矿山综合管控平台

安全监测系统

环境监测人员定位

地压监测视频监控

尾矿库监测

云智矿数据组织与集成数据采集平台生产监测数据库业务数据库数据中心3D模型数据库3DMax建模环境景观车间厂房生产设备长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心安全环保隐患整改事故处理三维建模地表模型矿体模型设备管理设备参数检修计划溜井料位监测金属矿山安全技术国家重点实验室应急指挥生产调度决策分析井巷工程停机日志传感器集数据抽取、清洗、转换及装载于一体，通过标准化企业各个业务

系统产生的数据，向数据中心提供高质量的数据l

支持TXT、XML、XLS等

多种文件格式l

支持远程读取FTP文件l

支持常见的主流数据库l

支持WebService接口长沙矿山研究院有限责任公司©l

多元化异构数据采集l

提供异步ETL过程处

理模式，实现数据的

高速处理l

采用图形操作界面

完成数据抽取、转

换、装载等规则的

设计2.5智能矿山综合管控平台云智矿数据组织与集成长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室数据采集平台总调控制中心基于云智矿的生产过程控制2.5智能矿山综合管控平台能耗数据长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室品位数据设备指令数据能耗数据计量数据计量数据品位数据设备指令数据设备运行数据放矿管理系统遥控铲运系统

计量数据

资源数据

生产计划数据

生产运行数据

数据仓库作业数据自动化提升系统料位监测系统

计量数据

料位监测系统

计量数据

无人运输系统

计量数据

异构数据收集系统采

区溜

井主溜

井主溜

井主溜

井可视化管控系统自动化溜破系统能耗数据品位数据品位数据检测数据检测数据设备运行数据能耗数据能耗数据生产计划设备运行计划品位数据设备运行数据品位数据设备运行数据云智矿采

区溜

井采

区溜

井

2.5智能矿山综合管控平台

基于云智矿的生产过程控制应用云智矿长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室生产报表生产过程生产计划三维模型计划数据生产数据

2.5智能矿山综合管控平台

基于云智矿的安全管控应用长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室

2.5智能矿山综合管控平台

基于云智矿的管理决策应用生产执行系统

MES生产计划生产过程管理生产调度管理设备管理物资供销管理质检基础数据生产数据集成监控实现了生产执行的全程贯通信息处理、流程处置数据源长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室主要任务指令接受数据结果工作任务

结果上传

数据采集

2.5智能矿山综合管控平台

基于云智矿的管理决策应用长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室团队简介中国五矿

MINMETALS人才队伍：全院现有员工800余人，其中研究员级高

级工程师63人，高级工程师180余人，工程师220余人，硕士学位以上的专业技术人员120余人，还有一批国家级和省部级的专家级人才，享受国务院政府特殊津贴专家共62人。机构平台：依托建设有“国家金属采矿工程技术研究

中心”、“金属矿山安全技术国家重点实验室”、“国家安全生产长沙矿山机电检测检验中心”、“金属非金属矿山安全工程技术研究中心”、“金属矿采矿工程及装备技术创新战略联盟”等9个国家级和部级科技平台。科技成果：迄今已取得789项科研成果，获奖科技成

果524项，其中：国家科技成果奖励62项（国家科技进步特等奖2项，国家发明奖4项，国家科技进步一等奖4项、二等奖12项、三等奖16项），省部级科技成果奖励464项。国家授权专利87项。3.1团队简介

长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室lll珍惜有限创造无限CherishLimited

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Development长沙矿山研究院智能矿山事业部是一个集采矿、选矿、装备

及信息与自动控制于一体的贯穿矿山全生命周期智能化建设专业团

队。其中

，数字矿山实验室成立于2005年

，是国家金属采矿工程技术研究中心暨金属矿山安全技术国家重点实验室专项实验室之一。现依托智能矿山事业部重点建设

，有科研场地一千余平米

，拥有各类主要科研仪器设备60多台套

，是一个涵盖地质、采矿、安全、计

算机、通信、

自动化等众多领域的从事矿业数字技术研究与开发的综合性实验室。2014年以来实验室团队首次提出了互联网+矿山的

“云智矿”理念

，综合运用移动互联网、物联网、云计算、人工智能

等新技术

，基于智能手机和云服务平台建立矿山生产安全智能综合管控平台。3.1团队简介

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Development长沙矿山研究院有限责任公司©利用自动化技术实现对矿山各大生产系统升级

改造，实现矿山固定设

施无人值守，运输系统

自动控制及调度等。利用自动化、信息化、

网络化技术为矿山企业

提供智能化建设解决方

案，做好顶层设计，最

终实现无人开采。建立矿床地表、矿体、围岩、工程等可视化三维模型。实现地质、测

量、采矿技术工作的数

字化。实现对矿山开采环境、

人员定位及重大涉安

设备的远程监测和管

理，实现矿山安全监

测预警信息化。基于智能手机和云

服务平台

，建立智

能矿山安全管理智

能平台，利用信息

化提高管理效率。3.2研究方向

管理决策

智能化长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室智能矿山整体

解决方案珍惜有限创造无限CherishLimited

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Development矿山开采信息

数字化安全监测预警

信息化生产过程

自动化研究成果3.3近五年科研成果

04连续多年获得湖南省安全生产财政专项资金支持06省部级科技成果奖励15项，发表论文20余篇02

中国五矿集团重大科技专项8项07参与新编采矿手册《数字矿山与智能采矿》编制01国家科技部重点研发计划、安监财政专项6项长沙矿山研究院有限责任公司©国家金属采矿工程技术研究中心金属矿山安全技术国家重点实验室03矿山企业重点项目60余项05计算机软件著作权12项08

培养研究生6名珍惜有限创造无限CherishLimited

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Development01裕新多金属露天矿智能开采关键技术研究与示范（2018年五矿集团重大专项）02柿竹园公司地下智能矿山关键技术研究与示范（2017年五矿集团重大专项）03特大型地下矿数字矿山关键技术研究与示范（2015年五矿集团重大专项）04地下矿山有轨运输智能化控制研究及应用（2016年湖南省财政专项）05矿山安全生产应急指挥救援平台研究及开发（2015年湖南省财政专项）06矿山智能安