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2019中国国际矿业大会:智能矿山的中国道路

2019-10-29 13:24:09

智能矿井不再只是墙上一幅长期美丽的图画。它的建设迈出了坚实的步伐。智能矿山建设不仅让人眼花缭乱,而且可以交出漂亮的经济帐目。2019年中国国际矿业大会最近召开了为期两天的智能矿山论坛。与过去..

智能矿井不再只是墙上一幅长期美丽的图画。它的建设迈出了坚实的步伐。智能矿山建设不仅让人眼花缭乱,而且可以交出漂亮的经济帐目。

2019年中国国际矿业大会最近召开了为期两天的智能矿山论坛。与以往的技术论坛不同,这次智能矿山论坛不再仅仅是为技术人员举办的,矿山企业负责人的数量大幅增加,在一定程度上反映出企业负责人越来越重视智能矿山的建设。

矿用卡的升级顺应了矿山的发展趋势。

柴蔚电力上海研发中心副主任李付俊在论坛上表示,矿山生产模式的发展应经历原始、机械化、数字化和智能化四个阶段。目前,我国矿山生产模式正处于数字化过程中,主要表现在硬件的输入和使用上,在数据集成和共享方面还处于相对较低的水平。“数据孤岛”问题十分突出。其中,大中型矿山数字化程度较高,而小型矿山仍处于机械化阶段,数字化程度较低。

在他看来,该矿未来的发展趋势是绿色、安全、智能和高效。绿色发展已成为矿山的基本要求。安全生产仍然是采矿工作中最大的威胁,安全的重要性怎么强调都不为过。技术自动化和数字化的进步仍然以安全为前提。科技创新的加速,大数据、互联网、遥感探测等新技术与矿业的交叉融合,数字化、智能化技术和设备的不断深入应用,矿业发展新势头的不断增强,为行业转型升级和实现创新发展开辟了新领域。智能矿井主要通过矿井云中心的智能决策模型进行自动决策,保证生产过程中各个环节的自动高效运行,并通过反馈信息积极进行决策再优化,从而保证矿井管理的经济高效运行。

李付俊说,目前,中国的智能矿山已经完成了分阶段的目标规划,并制定了时间表。到2021年,我国将建成100座初级智能示范煤矿,基本减少人员数量,提高掘进工作面效率,综采工作面少人或无人作业,实现无人值守和定点远程监控。到2025年,所有大型煤矿将基本实现智能化,形成煤矿智能化建设的技术规范和标准体系,实现开发设计、地质保障、矿业快递、洗选物流等系统的智能决策和自动协同运行,并在井下关键位置进行机器人作业。2035年,全面实现煤矿智能开采,构建多产业链、多系统一体化的煤矿智能系统,构建智能感知、智能决策、自动执行的智能煤矿系统。到2050年,全面建成安全、绿色、高效的智能矿山技术体系,实现安全、绿色、高效的智能生产。

顺应矿山发展趋势,矿用卡车产品也在朝着安全、高效、环保、智能化的方向不断创新和发展。使用传统柴油矿卡的油耗成本占总成本的比例接近50%。与柴油相比,天然气在低能耗和低成本方面具有明显优势,因此气驱采矿卡已成为许多企业开发产品的新方向。CNHTC是第一个引入天然气卡车用于采矿的公司,但由于支持产品的基础设施建设落后,这些卡车没有批量使用。混合动力矿用卡相对成熟,类型多样,额定负载集中在100吨至250吨之间。与燃料动力矿卡相比,综合节能率一般在20%以上。2018年,所有企业开始陆续推出纯电动矿用卡。柴蔚、徐工、洛阳钼业、宇通等国内企业已经上市。然而,核心技术仍需改进,电池寿命和成本仍是主要制约因素。此外,氢动力采矿卡车仍处于产品开发阶段,产业链中的各种技术需要进一步改进。2018年,柴蔚集团和国家能源集团开始联合开发200吨氢重型矿用卡车。预计中国矿用卡车将于2035年进入燃料电池时代。目前,各种智能技术正在迅速应用于矿用卡车,无人驾驶技术也正在走向成熟。

无人驾驶广泛应用于露天矿。

尽管无人驾驶汽车已经使用了10多年,即使在谷歌、百度等魔兽企业中,由于路权问题、复杂的道路以及担心被黑客困住,投资巨大的无人驾驶汽车仍然无法在公共道路上行驶。然而,露天矿山由于道路权无障碍、环境相对单一、经济效益显著、无人运输等特点,迎来了发展机遇。

矿区交通有三个突出的难点:招聘难、成本高和事故频发。年轻人工作意愿低,司机不正常操作造成的车辆维护和燃料消耗成本高。矿用卡车体积大,有许多盲区,经常发生伤亡事故。无人驾驶已经成为矿区的根本解决方案。

北京泰格智星科技有限公司创始人、国家“万人计划”科技创新带头人俞归真教授表示,露天矿封闭无人,有固定的点对点低速运输路线,最适合无人登陆场景,能实现机器对人类的经济价值,无人驾驶的本质安全,更加稳定可靠。

据介绍,从国外无人驾驶汽车的发展来看,卡特彼勒在20世纪70年代开始开发无人驾驶矿车,小松和Beras等公司也相继推出了无人驾驶矿车。澳大利亚、加拿大、巴西等国家也相继引进了近300辆无人驾驶电车投入运营。与手动驾驶相比,总成本降低了15%以上,工作时间每年增加500小时。除了我国对大型矿车的市场需求外,矿区对自卸车和宽体卡车的需求也特别大。由于我国劳动力成本低,有必要开发成本较低的露天矿运输系统。鉴于中国矿区的技术和环境更加复杂,市场也需要混合使用无人驾驶运输系统。

俞归真认为,建立针对特定场景的无人系统架构,如业务调度系统、运营监控系统和安全保障系统,是不可或缺的。与这三个系统相对应的是大数据分析平台、高精度定位服务平台、车路协调平台和高精度地图平台。通过云调度和作业服务,矿用卡车、挖掘机和推土机可以实现装卸和运输的协同作业。除了矿用卡车的无人操作外,还需要推土机和挖掘机来指导矿用卡车在什么位置装卸,通过监控平台和大数据通信等技术可以实现设定的操作场景。无人驾驶比人工操作更快。视频和激光雷达等应用需要传输大量数据并实现实时监控。5g由于其高带宽和低延迟,可以很好地应用于露天矿,这远比呼叫更有价值。

余归真总结说,矿区无人运输系统涉及五项核心关键技术:感知、控制、车路协调、智能调度和大数据。感知是指非结构化道路的检测和融合感知技术。对于矿区的非结构化道路,不仅要检测车道线和行人,还要检测道路两侧的石块、悬崖、山坡甚至灰尘。控制(Control)是指特种车辆的无人跟踪和精确停车控制技术,因为矿区运输使用大载荷的大型车辆,重载上坡和重载下坡的控制不同于常规车辆。车路协调是指基于v2x的车路协调控制技术。只有应用车路协调技术,才能完成装卸的协同作业。智能调度是指无人运输协同作业的智能作业调度技术。单个矿卡的自动化远远不够,还需要多张矿卡分组作业的智能调度技术。无人运输调度也包括大数据分析的应用。此外,基于大数据的分析还可以发现瓶颈,实现无人运输能耗和效率的优化,减少油耗和车辆损坏,提高整体效率。

北京泰格智星科技有限公司(以下简称“泰格智星”)目前正在做一个欣欣向荣的无人项目。该公司董事兼副总裁李庆社表示,为了实施国家智能矿山、绿色矿山和安全矿山的发展行动,塔可知行经过一年多的科技测试和露天矿山试运行,于今年8月20日通过了行业专家的评审,标志着塔可知行的无人驾驶技术从科技测试阶段进入了大规模推广阶段。9月26日,塔奇星与国家电力投资霍林河露天煤矿公司签订了无人技术项目合同。9月29日,塔奇星与包钢集团正式签署白云铁矿无人驾驶汽车系统项目合同。双方密切合作,建设无人值守露天矿示范工程。迄今为止,中国已有两个露天矿无人驾驶汽车项目中标并签订了合同。此外,7月4日,塔吉知行还与北方股份公司(Northern Shares)签署了两套220吨无人驾驶新车系统的供应合同。9月19日,塔奇星与内蒙古中环李记矿业有限公司签订合同,为矿区提供200套无人采矿卡系统。泰格志兴将成为其无人产品的唯一供应商,并共同推动采矿车辆在露天矿区无人降落。总额超过1亿元的一系列合同的签订也体现了泰戈尔致兴卓越的技术研发能力和精确的市场战略定位,这些都得到了市场的反馈。

丹东东方测控技术有限公司软件部主任吴耀新在论坛上表示,公司已经在马鞍山钢铁有限公司铁矿实现了井下有轨电车无人驾驶,不需要人工遥控,完全自主驾驶。同时,它还增加了对障碍物和危险情况的自主识别和自动钻井,从而真正实现无人驾驶。

智能矿山计算美丽经济账户

甘肃金辉矿业有限公司是绿色矿山建设行业的知名企业。郭家沟铅锌矿已经成为绿色矿山建设的典范,但显然公司对此并不满意。公司董事张士新在本届中国国际矿业大会智能矿山论坛上提出,实践生态理念,创建智能矿山,为绿色矿山建设设定了更高的目标,明确了建设“中国一流、世界领先的生态、环保、绿色矿山”的目标。据介绍,金辉矿业非常重视科技创新和人才培养。引进技术专家和经验丰富的技术人员,组建勘探、开采、筛选三大技术团队,成立金辉矿业研究所,与中国地质大学、中南大学等高校开展技术合作,建立产学研基地。院士专家工作站的建立,带动了数十项技术研究和创新项目的实施,取得了显著的研究成果。其中,一项发明专利、11项实用新型专利和4项软件版权获得授权。

郭家沟铅锌矿勘探开发以来,白春丽、王治珍、蔡美峰、莫宣学、毛景文、唐中丽、吴强、袁亚湘、田刚、顾德胜、张温平、宋江等院士专家前来考察指导工作。在调查研究的基础上,许多学者和专家对绿色矿山建设和勘查开采技术提出了宝贵的意见和建议,为其技术研发注入了活力。

惠今矿业智能矿井建设主要在两个方面:

一方面,注重技术创新,建设数字矿山。积极推进“采矿作业机械化、生产管理一条龙、施工队伍小型化、质量管理标准化”,引进了凿岩台车、撬毛台车、无人驾驶轨道车等设备,经过多次工业调试,选矿设计流程从常规浮选流程向电位控制浮选流程转变,开发了适合矿山的高效药剂,应用自动化控制系统集成技术实现了整个选矿流程,选矿流程控制实现可视化、信息化和网络化,工艺参数实现实时在线检测。铅和锌的回收率分别达到93.16%和95.57%。铅精矿中银的回收率达到89.46%,铅、锌、银的综合回收率达到国际领先水平。通过研究电位对尾矿沉降的影响规律,国内外首次开发了电位调控改善细粒煤矸石沉降性能的新技术,解决了不能同时考虑提高磨矿细度和提高尾矿充填利用率的技术难题。尾矿利用率达到70%以上,不仅解决了尾矿充填问题,而且减少了尾矿库固体废弃物排放量,延长了尾矿库的使用寿命。利用电位控制技术和专用药剂系统,开发了浮选过程中同步净化和提高回水质量的新技术。回收水中残留的有害离子和有害成分选择性络合沉淀,保留有利于浮选的药剂成分,使选矿回收水无需净化处理即可直接回收利用,解决了国内外浮选回收水回收率低的问题,吨原矿新水消耗量降至0.2立方米以下,使选矿回收水回收率达到100%,具有广泛的推广应用价值。

另一方面,加快转型升级,打造智能矿山。实现无人驾驶电力机车,逐步升级改造地下自卸车和地下铲运机。积极推进凿岩台车、锚杆台车、抓毛台车远程操作升级改造,实现一人多车控制;在高标准建设“地下安全六大系统”的基础上,加快地下快速定位、自动导航等智能服务。

丹东东方测控技术有限公司软件部主任吴耀新以锡铁山矿为例,说明了智能矿是如何落地的。西部矿业有限公司锡铁山分公司是中国最大的独立铅锌矿选矿联合生产企业,设计能力为132万吨/年。智能矿山的建设从采矿、选矿和矿石管理三个方面进行了完整的结构设计,从群体应用和矿山应用两个层面全面规划了整个矿山的29个子系统,形成了完整的智能矿山。在智能采矿、无人驾驶、远程装载、采矿数据集成、智能通风等方面。实现了机车司机减少80%,矿工和井下值班岗位减少100%,从而降低劳动强度,提高作业效率,保证本质安全。在智能选矿、无人磨矿浮选、专家磨矿系统、无人值守泵站等方面。实现了每小时30%的综合降低和4.62%的提升能力。在智能管理和控制方面,通过mes、集中测量、无人测量、能源管理和材料管理,减少了80%与测量和能源有关的工作。矿井数据统计智能化,所有在线数据自动采集,企业生产经营执行效率提高50%以上。根据综合综合效益分析,西铁山智能矿山投产一年,收回建设成本。

黑色技术让智能矿山魅力四射

论坛期间,一些专家表示,与众所周知的gps导航相比,惯性导航似乎被忽视了。然而,在地雷、隧道和水下等空间,卫星信号无法到达,全球定位系统无法实现定位。然而,惯性导航可以提供精确的导航和定位信息。惯性导航系统是一种不依赖外部信息或向外部辐射能量的自主导航系统。澳大利亚csiro公司生产的“lasc (Lasker)”系统是国际公认的具有世界领先水平的矿山智能系统,率先将惯性导航系统应用于采煤机。虽然gps技术已经非常成熟,地面定位精度也非常高,目前大多数智能传感系统也使用gps系统,但惯性导航设备在卫星信号未被接收或存在信号干扰的情况下将发挥决定性作用。惯性导航传感器(ins)作为激光测距系统的硬件部分,不需要搭建外部基础设施,甚至不用磁力计来检测方向。它可以在没有基站指导的情况下自行确定方向并自动校正。它精度高,能适应恶劣的采矿环境,比gps更适合井下定位。此外,惯性导航系统可以提供准确的三维位置信息,这是物理数据而不是模型数据。采煤机装载惯性导航系统后,可以进行全自动的工作面对正和水平控制,使采煤机能够保持理想的运行路线,以适应复杂的开采地形。与其他定位系统相比,可穿戴惯性导航系统不仅能够定位,甚至具有触觉,能够感知被定位人的姿势,无论是坐着、站着还是躺着,并且能够尽早了解井下人员的异常状态。在本届中国国际矿业大会上,中国船舶工业总公司第七O 7研究所展出的高精度陀螺经纬(全站仪)是惯性技术应用的解决方案。与传统导线测量相比,它实现了无停机定位的矿井和测量控制点缺失区域的各种测绘保障工作,测量精度高,速度快。

与会专家认为,智能矿井是一项整体系统工程。采用智能系统技术实现矿井系统的动态监控和智能运行,实现高效运行和自动节能。简单叠加信息技术无法实现智能矿山的建设。其建设理念是在线、集成、智能化,涵盖露天矿卡车无人驾驶。无人地下轨道机车、三维地质设计与管理、无人值守工厂、专家控制系统应用技术(通过多频、小振幅、连续调整稳定生产过程、保证产品质量、提高工厂加工能力和金属回收率)、三维生产管控技术、大数据应用等关键技术和设备。

来源:中国振动机械网

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