智慧矿山建设方案(“1+1+3”绿色智能矿山建设的科学框架)

Posted 2023-05-29

篇首语：不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了智慧矿山建设方案(“1+1+3”绿色智能矿山建设的科学框架)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

智慧矿山建设方案(“1+1+3”绿色智能矿山建设的科学框架)

智能矿山

简单讲，智能矿山就是运用三维建模、前端感知及低延时信息通信等技术，在电脑里生成矿山的数字孪生体，再通过各种信息通信技术、数字技术、物联网技术，使虚拟矿山与实体矿山实现映射交互，从而达到矿山开采安全智能、绿色环保、矿山经营管理精细、矿产资源高效利用等目的。

从应用层面来看，矿山绿色智能化整体解决方案是实现矿山全要素建模，能够基于矿石流、能量流、信息流、价值流和业务流，建立起物理实体对象的数据平台与数字虚拟模型的多元化对应关系，实现数据采集、数字传输、知识挖掘、信息反馈等全过程；实现原料采购、物流运输、仓储管理、生产过程到市场预测与产品销售全流程；实现“人、机、物、法、环”全要素的整体数字融合，通过边缘计算、云计算、智慧管理和终端应用等多层面数字协同计算，为矿业企业提供智慧协同管控与决策分析的数字一体化解决方案。

基于丰富的绿色智能矿山建设实践经验，天河道云总结出现阶段绿色智能矿山建设的科学框架——“1网”+“1化”+“3平台”。

“1网” — 矿用工业环网系统

在整个矿山智能化建设过程中，矿用工业环网建设，前端智能设备应用，海量信息数据的实时采集、传输、处理、存储和分析能力，以及各类决策模型搭建水平和执行能力等因素，是整座矿山数字孪生体系实现精准交互、有效映射的核心关键。由上述因素决定的这种交互映射能力和最终效果，便是衡量智能矿山建设水平的核心指标。在这些决定因素里，矿用工业环网属于“插座式”基础设施，其重要性不言而喻。

当前，矿山服务日常办公的通讯网络虽已基本全覆盖，但带宽、数据流通量和延时方面多有不足，难以满足矿山绿色智能化建设要求，换句话说，大多数矿山智能化升级，都需要从通讯网络升级或搭建局域网着手。在这一点上，天河道云与移动、联通、电信有过很多合作。另外，矿山开采是一个动态掘进的过程，因此智能矿山建设就需要“采掘工作面前推一米，末端网络搭建前进一步。”

“1化” — 矿山实景三维可视化

矿山实景三维可视化是矿山数字孪生体的基底，也是矿山绿色智能化各类应用的视觉载体。可视化系统高度集成矿山三维实景模型、矿山地质模型及各类监测监控系统（生产自动化、安全监控、环境监测、边坡监测、人员定位、声光报警、DCS系统监控数据、视频监控）可视化，达到三维模型真实性的视觉体验。和矿山工业环网一样，矿山实景三维可视化也已成为矿山绿色智能化建设所必备基础应用。因技术应用相对成熟，在此便不做展开分析。

至此智能矿山建设算是完成前期建设准备。

“3平台” — 矿山三类应用平台

接下来，智能矿山建设就要着手搭建三类应用平台，矿山协同管理平台、矿山集中管控平台和大数据决策分析平台。在这一阶段，智能矿山建设开始逐步显现其功能作用，智能矿山建设进入实质阶段。

一类平台：矿山协同管理平台

矿山协同管理平台功能定义侧重信息管理和业务协同，通过平台应用，打破矿山多部门、多专业、多管理层级、多应用场景的信息数据集中管理、共享的壁垒，打破“信息孤岛”，拆除业务协同障碍，一方面解决信息精准采集、稳定传输流转、集中存储更新、智能统计分析、实时查询调用等“信息流”问题，实现多业务系统数据整合，让“数据”变成“数据资产”；另一方面改造传统矿业生产运营管理模式，推动矿企管理从过多依赖人的管理、制度管理，向更多依靠人工智能大数据动态诊断分析决策的转变。该平台既是承载智能矿山初始“信息流”的基础设施，也是构建数字孪生矿山的基础内容。

建设应用关键点

矿企已有功能系统是否留有标准化的协议接口；
系统相对封闭的矿企所涉及第三方支持数据开放问题；
原始数据梳理、数据确权和统一数据理解问题；
矿企业务协同、业务习惯与平台数据信息理解、导入、分析处理及结果呈现等功能的有机衔接问题。

前三个问题基本属于数字产业的共性问题，可通过借鉴数字化转型升级进程快、效果好的行业的成功经验。第四个问题则需要矿企与承建商这对“甲乙方”，共同努力克服“互联网不懂工业、工业不懂互联网”的行业名“梗”，这项工作的完成情况将决定智能矿山建设的信息化基础是否牢固。

二类平台：矿山集中管控平台

矿山集中管控平台同样是基于数字孪生理念、技术，以矿山三维实景地图数据为基础，融合矿山安全、环保、生产管理等数据设计的智能开采一体化方案。该方案通过高效合理组织一系列工业软件系统和前端负责态势感知、数据采集的智能装备（产品），实现矿山环境全感知，设备数据采集传输分析、设备控制指令下达覆盖，是矿山构建全域感知、边缘计算、数据驱动和辅助决策的智慧矿山平台，是实现物理矿山实体与数字矿山孪生体之间的虚实映射与实时交互的载体，也是此前介绍的矿山协同管理平台的所需各类“实时数据”的来源。

在这一平台，此前搭建好的工业环网和由它支撑运转的系列工业软件、物联网技术、智能装备以及其它参与要素单元，共同构成一个独立矿山工业互联网的主体，这个主体可以通过日常运转生成海量的企业应用级感知数据，满足矿企动态把握矿山各部门组织管理对象、管理过程及结果状态，实时掌握矿山是运营情况，并据此优化控制，即“虚实映射、实时交互”。

矿山集中管控平台所涉及的关键主线包括矿石流、能量流、信息流、价值流和业务流，对比矿山协同管理平台来看，矿山集中管控平台的功能更多元，场景更复杂，因此要求更高。

建设应用关键点

不同种类的矿山、甚至是同种类矿山的个体差异性较大，就目前阶段而言，矿山集中管控平台的标准化搭建还难以实现，基本属于定制化服务，平台搭建除了要做好系统本身不同功能模块的协同以外，还需要做好系统搭建过程中矿企与承建商的协同，因此承建商“懂”矿企很重要，否则”互联网“就要对矿企做出令人不自在的“改造”。在深刻洞察服务对象业务特点的基础上，为不同矿企的诸多具体应用场景提供差异化的解决方案，这是对智能矿山承建商市场经验和技术产品储备的综合考验。
矿企和承建商各有所长，一方更熟悉矿业，另一方更熟悉互联网、智能装备、工业软件，一座智能矿山的诞生究竟是双方陷入“不同专业方向较量”的结果，还是彼此理解、共同创造的结晶，考验双方团队的格局和智慧。
智能装备、工业软件、大数据技术、物联网技术、信息通信技术等矿山工业互联网主要技术应用都处于飞速发展阶段，技术迭代更新甚至淘汰等为智能矿山建设带来了不确定性，为降低风险，建议矿企要选择视野更宽、前瞻性更好、专业能力更强、落地经验更丰富的承建商，并采用延展性更好、未来可塑性更强、技术路线更偏主流的平台搭建方案。

三类平台：大数据决策分析平台

大数据分析平台依赖数据中台基础，覆盖从数据接入、到数据建模与处理、再到数据分析与挖掘整个数据应用全链路，为地下矿、露天矿山的报表应用、报告应用、展示应用及挖掘分析提供数据驱动型的矿山业务分析支撑。

建设应用关键点

以何种方式实现指标数据分析、多样化定义指标，来满足矿山管理指标的需求；如何将有关联的指标根据需要划分到指标主题中，形成适用于不同应用场景的指标模型，让指标数据可直接用于平台的各种矿山分析应用场景中，这些问题则直接考验行业应用和掌握大数据技术的能力水平，人才、经验是两个关键要素。
数据挖掘分析、多样算法（包括分类分析，关联分析，回归分析，聚类分析，时间序列预测等），以及类似于使用拖拽式简便操作和全程可视化展示，则取决于大数据技术本身的发展水平和行业应用情况。
决策模型输出需要对应决策场景在一段时间内形成数据沉淀，矿企需依据平台输出的数据分析决策模型，选择恰当时机逐步建立依“数”决策的信心和习惯。

在这样一个“1+1+3”的框架下，绿色智能矿山的“骨骼”和基础功能可充分满足当前智能矿山建设的功能需求，且完全可以承载矿山未来高度智能化的想象。同时，良好的可塑性使它能够跨越更长的时间维度，更大限度接纳科技（通信、物联网、大数据、人工智能）的快速发展，同时，它也可以凭借“优秀”的包容度，使得每一座矿山的"个性"可以得到更好的尊重。