智能矿山建设基本概念发展历程和技术架构以及方案

智能矿山建设基本概念、

发展历程和技术架构01目录CONTENTS030201基本概念、发展历程和国内外现状矿产资源是社会发展和人类生活的物质基础。矿业是人类社会生活的基础工业。矿业高速发展能大面积带动工业及其他相关产业经济发展

，是划分人类社会发展历史节点的重大标志

之一。

比如：

旧石器时代

，新石器时代

，

青铜器时代

，铁器时代

，钢铁时代

，

工业革命（机器）

时代

，

电

气化（电磁）

时代

，

电子信息（硅）

时代等。-根据物理形态和开采方式的不同

，矿产资源可以主要分为固体类、

液体类和气体类。

其中，固体类又分为金属矿和非金属矿。

金属矿包括铁矿、

铜矿、

铅锌矿、

锡矿、

钨矿、

铝矿、

镍矿、

金矿、

银矿等；

非金属矿包括煤、

石灰石、

石膏、

盐、

石英砂、

石墨、

硫磺、

磷矿、

高岭土等。液体类包括石油、

天然气凝析油、

油页岩、

矿泉水等。气体类包括天然气、

甲烷等。这些矿产资源在工业、

能源、

建筑等领域都有广泛的应用。1.1矿产资源的分类-1.1矿产资源的分类1.2智能矿山的基本概念-智能矿山是什么？1.2智能矿山的基本概念传感器、物联网、大数据、

云计算、人工智能等现代

信息技术实现矿山安全、绿色、高效

生产和经济效益最大化数字化、可视化、信息化、

集成化和智能化管理生产、安全、经营与管理

各个环节和要素矿山生产活动的

四维时空范围内智能矿山的基本概念：

在矿山生产活动的四维（空间、

时间）

范围内

，

针对生产、

安全、

经营与管理各个环节和要素

，采用传感器、

物联网、

大数据、-云计算、

人工智能等多种计算机信息技术

，

运用数字化、

可视化、

信息化、自动化和智能化等手段

，

实现安全、

绿色、

高效生产和经济效益最大的矿山

企业。1.2智能矿山的基本概念建设智能矿山的过程

，

称之为矿山智能化。智能矿山的发展演进基本上可分为数-字化、

信息化、

智能化三个阶段历程，

其基础起源于西方的矿床数字化建模与自动化采矿。

矿山数字化、

信息化、智能化的演化进程与计算机技术的发展与进步紧密相联。1.3智能矿山的发展历程20世纪60年代

，

西方矿业发达国家最早开始应用自动化采矿技术

，

并形成从自动化到智能化的采矿技术发展趋势。20世纪90年代

，芬兰、

澳大利亚、

瑞典、

加拿大、

美国等矿业发达国家

，先

后制定了一系列智能矿山发展计划

，

大幅提-升了矿山的自动化与智能化水平。21世纪初

，

国外矿业界以早期自动化采矿成果为基础

，

持续推进智能矿山技

术的研究与应用

，

无论是国家层面还是企业层面均提出了大量矿山智能化战略布

局。1.3智能矿山的发展历程1.2.1矿山数字化“数字矿山

”（

Digital

Mine

，

即DM）

这个概念是在1999年首届“

国

际数字地球

”大会上提出来的

，

而后其定义、

概念、

内涵、

功能体系、

框架结

构、

关键技术等的研究不断推进、

衍生、

泛化。

比如常见的提法有：-数字矿山、

数字化矿山

，

Digital

Mine

；

e矿山、

感知矿山；智慧矿山

，

Smart

Mine

，

Intelligent

Mine；

虚拟矿山

，Virtual

Mine；智能矿山

，

Intelligent

Mine等等。1.3.1矿山数字化不同的学者、

不同的行业

，

对数字矿山的功能体系有着不同的侧重。有以GIS为基础

，

强调矿山空间信息三维可视化的；

有强调地质资源的数字

化、

可视化的；

有强调生产过程的自动化

，

等等。

随着信息技术不断进步

，

数字矿山内涵不断发展。-矿山数字化是一个矿山数据采集、

整理、

传输、

存储、

展示的过程。从狭义来讲

，数字矿山是矿山数字化的结果。数字矿山是智能矿山的基础

，

智能矿山是数字矿山建设的目标。1.3.1矿山数字化1.2.2矿山信息化要了解矿山信息化

，

首先要知道什么是信息？信息的定义：信息是通信传输的内容（控制论创始人Norbert

Wiener,1950）。-信息

，

指音讯、

消息、

通讯系统传输和处理的对象

，

泛指人类社会传播的一切内容（百度百科）

。没有传输、

交换、

传播、

共享的内容/对象

，

只能称其为（孤立的）

数据、

数据包或文件资料

，

不能称之为信息。

1.3.2矿山信息化按照信息的定义

，矿山数字化的结果在没有交换、

传输、

传播、

共享之前，其属性是独立的、

个别的、

隐性的

，

只能称之为数据、

数据包或文件资料。没有传输、

交换、

传播、

共享的内容/对象

，

只能称其为（孤立的）

数据或

文件

，

不能称之为信息。-林毅夫等指出：

“所谓信息化

，

是指建立在IT产业发展与IT在社会经济各

部门扩散的基础之上

，

运用IT改造传统的经济、

社会结构的过程”。计算机、

网络、

I

DC、

区块链、

通信等一系列现代化技术实现互联互通

，

是建设和提升矿山信息获取、

信息传输和信息处理的能力的基础。

信息的传输、

交换、

共享、

传播的路径建设

，

称之为信息化建设。

1.3.2矿山信息化完成矿山信息化建设

，

实现互联互通

，

并不代表已实现数据共享和交换

，

也不代表已消除了信息孤岛

，

更不代表已实现系统集成和作业协同，仅说明已具备实现信息化的基础条件。-解决办法：

制定统一标准

，

消除不兼容；

采用同一“语言”交流

，统一数据格式、

统一传输协议。1.3.2矿山信息化1.3.3

矿山智能化自动化不等同于智能化。例如：

黑灯工厂只表明自动化程度很高

，不代表已实现智能化

，

具有-智能。实现矿山智能化需要7个步骤：（1）

收集数据；（2）数据清洗；（

3）

建立模型；（4）

训练模型；（5）优化模型；（6）集成模型；（7）

监控迭代。1.2.3矿山智能化实现智能化需要以下几个步骤：1.收集数据：

智能化的关键是数据

，

需要收集大量的数据

，包括结构化和非结构化数据。2.数据清洗：

在收集到数据后

，

需要对数据进行清洗和预处理

，

以确保数据的质量和准

确性。-3.建立模型：

建立适合问题的模型

，

例如机器学习、

深度学习等。4.训练模型：

使用历史数据来训练模型

，

以使其能够预测未来的数据。5.优化模型：

通过调整模型参数和算法来提高模型的准确性和效率。6.集成模型：

将模型集成到系统中

，

以实现智能化的功能。7.监控迭代：

持续监控模型

，

并根据需要迭代更新模型

，

以确保模型的有效性和准确性。1.3.3矿山智能化随着现代高科技发展迅速

，

国际矿业技术不断革-新

，深地开采、海洋采矿、智能采矿技术和装备取得突破进展。在矿业发达国家

，信息技术的应用已相当普及

，

目前现代矿山建设的重点已转移到矿山生产过程的自动化

，重点在远程遥控和自动化操作方面。国外业公司

，如BarrickGold、波里登、

Newmont、

自由港等

，都在实施数字智能矿山建

设计划

，在三维矿业软件深度应用、装备智能化及无人化作业、生产协同管控与实时调度等方面都达到

了很高的水平。在矿山智能化发展战略上

，

国外矿山以设备制造商、大型矿业跨国公司为主体进行推进。1.4.1智能矿山国外发展现状一些矿山实现了供电、排水和主运输等的远程自-动化监控

，特别是选矿方面的某些技术的应用已经达到国外的先进水准。随着安全、环保、绿色矿山、碳达峰碳中和等一些国家强力政策出台

，

同时资源条件与开采环境的改变

，促使传统矿山企业管理模式不得不转型升级

，技术与装备不得不进步。大部分的矿山开采单位纷纷进行和实现了不同程度的数字化建设。整体来看

，

由于我国矿山智能化起步较晚

，技术相对落后

，且矿山企业还存在重视程度不够、信息

化和智能化投资不足、复合型人才缺乏等问题

，

国内矿山行业远远落后于国内其他行业。1.4.2智能矿山国内发展现状数字矿山、矿山智能化步入大众视野

，成为热点

，客观上加快了矿山智能化进程。2021年04月18日

，

，

中国林业与环境促进会绿色矿山推进委员会联合矿山企业、研究机构、智能技术与装备服务商等近百家发起单位成立“智能矿山协同创新联合体“。2021年02月09日

，太原

某省市市人某著名企业、

某著名企业等单位联合成立“智能矿山创新实验室“。-2020年09月08日

，榆林

，

由陕西某著名企业、延长集团、华为、

中兴等13家公司单位联合成立“

5G+智

慧矿山产业联盟“。。2020年06月18日

，太原

，

中国某著名企业联合清华大学、

中国矿业大学（北京）、

阳煤集团、

中煤科工、

华为公司等70多家单位成立“

5G智慧矿山联盟”。2020年01月08日

，北京

，

由包钢集团、

中国某著名企业、踏歌智行、北方股份、北京航空航天大学、理工雷科、华为、包钢新源科技公司8家单位发起的“智能矿山产业推进联盟“成立。2019年12月21日

，北京

，

由96家单位发起成立的中国矿业联合会智能矿山工作委员会在北京成立。1.4.2智能矿山国内发展现状02理论基础、建设思路及其技术架构最优采矿方法及其参数确定最优选矿工艺及其参数确定=

最优冶炼艺及其参数确定2.1智能矿山之理论基础资源禀赋确定矿石属性确定精矿属性确定（1）采矿智能化的基础（2）

选矿智能化的基础（3）冶炼智能化的基础==-2.2.2智能矿山之露天标准作业流程2.2.3智能矿山之井下标准作业流程采矿设计

生产计划矿山优化设计长期生产规划短期控制系统生产预算矿山技经模型露天卡调系统井下生产管控系统充填系统地下矿6大系统采矿车间

生产运营产品销售采购物流库存能源电力选矿车间

生产运营生产探勘三维地质模型

三维矿快模型

地质生产预算2.2.4智能矿山之业务与运营数据流分析矿山运营管控系统数据仓库生产指标报表运营决策调整指令通风系统供排水系统供电系统边坡/地压监测系统生产预算生产销售产品销售耗材采购库存备品备件采购库存能源电力消耗自动化控制系统供电系统耗材采购供应系统尾矿系统财务部门地质部门人事部门年度生产预算

财务模型NPV金属平衡数据设备维修检测系统生产预算矿山运营数据流国------------------------------------⃞国------------------------------------⃞化验室生产预算地质勘探-2.2.5智能矿山之业务体系架构总体规划

，

分步实施-整体原则

，

模块设计

先

，

效益优先2.3.1智能矿山之建设原则2.3.2智能矿山之功能目标人员安全设备安全作业现场的安全安全制度与流程规范

安全预警与联动信息安全生产系统的健壮性生产的均衡与可持续地质资源的优化回收人力资源成本的下降设备使用成本的下降物料消耗的精确性掌控

动力消耗的下降安全的减损效益规模经济的形成

设备的高效运转与寿命延长

人员生产效率的提升

远程自动控制的实现

能源利用的高效、绿色、低碳

生产能力的提升

信息流转的高效性

决策过程的敏捷性智能化设备控制

预警与智能分析

流程驱动的业务流转

基于预定义的信息集成

企业资源优化配置

商务智能与决策支持

企业的可持续发展构建安全、高效、和谐

与绿色环保的智能矿山

安全智能效率经济-2.3.3智能矿山之体系架构设计2.3.4智能矿山之工业互联网2.3.5智能矿山之边缘计算2.3.6智能矿山之建设内容安全集成化作业自动化决策智能化环境数字化设计三维化信息网络化-2.3.7智能矿山之建设逻辑泛在网网络基础平

台局域网业务管理系

统广域网业务管理系

统企业门户网站网络管理与安全规

划地质数据库矿床三维可视

化地矿工程可视

化地表地形数字

化地质储量管理

系统