有色金屬工業(yè)是原材料工業(yè)的重要組成部分，是發(fā)展高端裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)體系的支柱。我國(guó)有色礦山整體資源品位低下且物性復(fù)雜，經(jīng)多年的粗放型開采，地表淺部富礦資源已逐步消失殆盡，大量礦山已轉(zhuǎn)入地下乃至深部開采。特別是作業(yè)環(huán)境惡劣、工作強(qiáng)度增大、安全風(fēng)險(xiǎn)突出、生產(chǎn)成本高昂，原有的人力密集型的生產(chǎn)作業(yè)方式和粗放型的生產(chǎn)組織模式已越來越無法適應(yīng)企業(yè)在新時(shí)期的發(fā)展需求，必須依靠新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦山的信息化、自動(dòng)化和智能化，真正從本質(zhì)上提升礦山企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，在日益激烈的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝出。礦山開采作業(yè)屬于典型的離散型制造，與交通、紡織、軍事等行業(yè)相比，整體上技術(shù)、裝備水平嚴(yán)重落后，雖部分大型企業(yè)正在逐步建立局部的信息化系統(tǒng)，但重復(fù)建設(shè)浪費(fèi)嚴(yán)重，異構(gòu)系統(tǒng)間融合度差，信息孤島問題凸顯，迫切需要從整體上梳理行業(yè)需求，完善頂層設(shè)計(jì)，制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行合理有效的規(guī)劃和建設(shè)。另外，我國(guó)有色礦山企業(yè)普遍存在人員成本高昂、技術(shù)人才匱乏、人員流失嚴(yán)重等問題，礦山企業(yè)在生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、技術(shù)改造等方面更加需要依靠智能化的開采技術(shù)與裝備來實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低作業(yè)人員數(shù)量、勞動(dòng)強(qiáng)度和崗位技能要求，也需要通過產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的模式形成穩(wěn)定的技術(shù)聯(lián)合體，解決礦山的深層次技術(shù)難題。因此，在我國(guó)有色礦山開展智能開采新模式應(yīng)用，是在當(dāng)前低迷的礦業(yè)形勢(shì)下，釋放企業(yè)活力，解決目前企業(yè)面臨的各項(xiàng)難題的必由之路，亟待盡快啟動(dòng)執(zhí)行。
針對(duì)我國(guó)有色行業(yè)礦山企業(yè)因地理位置分散、工作環(huán)境惡劣、技術(shù)人才匱乏、生產(chǎn)管理粗放等原因造成的企業(yè)生產(chǎn)效率低下、運(yùn)營(yíng)成本高昂、損失貧化率高、能源利用率低等嚴(yán)峻問題，開展包含采礦設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)、運(yùn)輸?shù)热芷诘闹悄荛_采新模式應(yīng)用，通過部署采礦設(shè)計(jì)軟件、采礦生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)，建設(shè)智能開采調(diào)度與控制平臺(tái)，建設(shè)礦山泛在信息采集系統(tǒng)、高可靠工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和智能開采安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，開展井下固定設(shè)施無人值守及井下車輛集中控制升級(jí)改造，引進(jìn)智能化無軌采礦作業(yè)機(jī)器人及三維激光掃描機(jī)器人，打造產(chǎn)學(xué)研用一體化聯(lián)合體等任務(wù)的開展，可大幅增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，保障礦山安全生產(chǎn)，提高企業(yè)智能制造水平，形成礦山智能開采協(xié)同創(chuàng)新長(zhǎng)效機(jī)制。智能開采新模式的核心內(nèi)容包括：
開展智能開采頂層設(shè)計(jì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系研究
對(duì)國(guó)內(nèi)外礦山智能采礦作業(yè)條件和現(xiàn)有技術(shù)裝備進(jìn)行調(diào)查，分析兩者相結(jié)合的最佳方法，總結(jié)形成智能采礦標(biāo)準(zhǔn)體系。確定智能采礦的技術(shù)范疇與深度、核心支撐技術(shù)、主體框架、接口標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求，形成具備通用性的標(biāo)準(zhǔn)體系，為采礦工藝和智能采礦裝備協(xié)同采礦提供依據(jù)。同時(shí)，建立與智能采礦效能相適應(yīng)的采礦工藝優(yōu)化技術(shù)，針對(duì)智能采礦需求，結(jié)合智能設(shè)備的特點(diǎn)和規(guī)律，總結(jié)智能開采的配套條件，在現(xiàn)有成熟采礦方法的基礎(chǔ)上，探索建立與智能設(shè)備效能相適應(yīng)的新的高效采礦方法，從而進(jìn)一步發(fā)揮智能化系統(tǒng)的潛力，并為其可靠運(yùn)行提供全面保障，實(shí)現(xiàn)有色礦山智能化協(xié)同開采。另外，保障智能開采過程中的工藝構(gòu)成要素，包括鑿巖穿孔、孔徑與圍巖信息智能化獲取、裝藥與爆破智能化控制、鏟運(yùn)機(jī)出礦遠(yuǎn)程控制作業(yè)、與空區(qū)信息相匹配的礦塊自動(dòng)化充填等，為智能開采工藝技術(shù)與裝備提供全面支持，保障智能開采的順利運(yùn)行。
推進(jìn)智能開采綜合信息平臺(tái)建設(shè)
建立更加精確、細(xì)致的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，完成地質(zhì)解譯的全面數(shù)字化，用Surpac軟件估算各中段、分段資源/儲(chǔ)量，并與礦山生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)建立采空區(qū)模型，全面掌握礦山資源/儲(chǔ)量現(xiàn)狀，為編制采礦生產(chǎn)計(jì)劃提供翔實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)損失、貧化深層次管理、提高資源利用率。綜合采用地質(zhì)勘探、鉆孔成像、節(jié)理裂隙測(cè)量等技術(shù)手段，快速獲得礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)。同時(shí)，構(gòu)建隨生產(chǎn)進(jìn)行而動(dòng)態(tài)更新的精細(xì)化礦體模型，采用三維激光掃描等技術(shù)手段獲得詳細(xì)的生產(chǎn)過程空間數(shù)據(jù)，并通過實(shí)體驗(yàn)證以及實(shí)體修補(bǔ)等方法獲得符合實(shí)際賦存規(guī)律的礦體模型，從而滿足成礦預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、開采優(yōu)化等要求。
將有色礦山已建的各類異構(gòu)信息化系統(tǒng)進(jìn)行整合，打造智能開采調(diào)度與控制平臺(tái)。搭建基于Oracle的礦山數(shù)據(jù)倉庫，搜集采礦生產(chǎn)過程的狀態(tài)數(shù)據(jù)，用于對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行智能化的調(diào)度與控制。同時(shí)，對(duì)引進(jìn)的大型設(shè)備（鑿巖、裝藥、鏟運(yùn)生產(chǎn)作業(yè)無軌機(jī)器人及三維激光掃描機(jī)器人等）進(jìn)行集成化管控，打造統(tǒng)一的設(shè)備虛擬管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備姿態(tài)實(shí)時(shí)仿真，完成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)查詢礦山地質(zhì)資料、工程圖紙、應(yīng)急物資、應(yīng)急人員、應(yīng)急設(shè)備、周圍醫(yī)院等各種信息，并提供實(shí)時(shí)預(yù)警、生產(chǎn)管控及應(yīng)急調(diào)度等功能。
引進(jìn)國(guó)內(nèi)知名的采礦生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、安全管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等相關(guān)功能。一方面，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的系統(tǒng)化管理，按照管理體系層層分解下達(dá)（包括年計(jì)劃、月度計(jì)劃），并跟蹤和反饋執(zhí)行情況，快速出具各級(jí)生產(chǎn)任務(wù)的完成情況分析。另一方面，完成化驗(yàn)室采樣（送樣）、樣單模板維護(hù)、樣單樣品化驗(yàn)填報(bào)等功能，可生成各類統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。另外，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，將所有用于生產(chǎn)的大宗物料消耗、備品備件更換等整合成同一制式的生產(chǎn)報(bào)表。
定制全球知名的ERP系統(tǒng)，根據(jù)礦山企業(yè)的人、財(cái)、物各種資源的狀況和產(chǎn)、供、銷各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，對(duì)礦山生產(chǎn)進(jìn)行合理有效的計(jì)劃、組織，使礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)協(xié)調(diào)有序地進(jìn)行，并對(duì)礦山企業(yè)的戰(zhàn)略計(jì)劃進(jìn)行決策。主要實(shí)現(xiàn)物料管理、生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量管理、工廠維護(hù)、人力資源管理及計(jì)劃、財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)及資產(chǎn)管理等功能，提高企業(yè)綜合管理水平。
促進(jìn)智能開采全流程裝備與系統(tǒng)提升
在我國(guó)有色礦山企業(yè)，建立礦山泛在信息采集與高可靠工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及調(diào)度控制指令的上傳下達(dá)。根據(jù)礦山不同區(qū)域、不同數(shù)據(jù)源種類確定合理的數(shù)據(jù)采集方式和網(wǎng)絡(luò)通訊方式，針對(duì)各類傳感器輸出的電壓、電流、頻率、開關(guān)量等信號(hào)形式，部署具備多種信號(hào)信息接入功能的泛在信息采集儀，對(duì)多源信號(hào)進(jìn)行匯聚采集。結(jié)合井下設(shè)備通訊質(zhì)量要求，實(shí)現(xiàn)多種通訊技術(shù)的高效融合，建立多通道、多類型、多尺度的裝備和信息系統(tǒng)通訊，建立工業(yè)以太網(wǎng)、專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、VPN、3G/4G無線通訊連接等多種并行通訊方式，為智能開采提供信息高速公路。
針對(duì)有色礦山自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，開展溜破系統(tǒng)升級(jí)改造、排水系統(tǒng)無人值守、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)無人值守、變電所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化、通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)與優(yōu)化、豎井提升自動(dòng)化改造、礦山充填自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)、井下有軌/無軌車輛集中控制、智能化裝藥/鏟運(yùn)機(jī)器人開發(fā)、礦用三維激光掃描機(jī)器人應(yīng)用，大幅提高礦山的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益和安全水平，實(shí)現(xiàn)企業(yè)減員增效。
完善智能開采全過程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)
通過開展監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的多元信息融合技術(shù)、三維可視化展示技術(shù)、高可靠性的分布式智能供電技術(shù)與裝置、系統(tǒng)模塊化優(yōu)化及高可靠性封裝技術(shù)、有線無線混合式自愈Mesh網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)搭建，建立一套適應(yīng)極端氣象條件的高可靠尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，具體建設(shè)內(nèi)容包括：壩體浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)、壩體表面形變監(jiān)測(cè)、壩體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)、庫水位監(jiān)測(cè)、干灘長(zhǎng)度監(jiān)測(cè)、降雨量監(jiān)測(cè)、滲流量監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、渾濁度監(jiān)測(cè)等的高可靠性尾礦庫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，形成尾礦庫運(yùn)行期和閉庫后的安全管理和風(fēng)險(xiǎn)控制機(jī)制。
建立和完善有色礦山監(jiān)測(cè)監(jiān)控、井下人員定位、礦井供水施救、礦山壓風(fēng)自救、礦井通信聯(lián)絡(luò)、井下緊急避險(xiǎn)地下礦山安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)。通過“三網(wǎng)合一”環(huán)網(wǎng)冗余、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)雙機(jī)熱備、多層次分布供電、設(shè)備故障自診斷、安全事件分析模塊、多層次接口設(shè)計(jì)等方法，提高“六大系統(tǒng)”建設(shè)的健壯性、可靠性、兼容性，保障礦山井下安全作業(yè)的順利進(jìn)行。
針對(duì)礦山井下存在的片幫、巖爆、冒頂、采空區(qū)塌陷等典型災(zāi)害和隱患，通過建設(shè)主被動(dòng)結(jié)合高精度微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，開展高信噪比數(shù)據(jù)采集與智能檢波、高精度網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步、高精度空間定位、三維可視以及遠(yuǎn)程在線綜合分析等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)巖體的災(zāi)源實(shí)時(shí)定位、應(yīng)力場(chǎng)反演和巖石破裂演化規(guī)律等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與安全預(yù)測(cè)。并通過微震、應(yīng)力、應(yīng)變等多元參數(shù)的監(jiān)測(cè)和聯(lián)合分析，實(shí)現(xiàn)基于微震的巖體動(dòng)力災(zāi)害整體趨勢(shì)分析；建設(shè)基于巖體應(yīng)力、應(yīng)變相對(duì)變化的重點(diǎn)部位監(jiān)測(cè)分析和基于微震的巖體動(dòng)力災(zāi)害整體趨勢(shì)分析相結(jié)合的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在時(shí)間同步的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害的多元參數(shù)聯(lián)合監(jiān)測(cè)預(yù)警，保障井下開采作業(yè)的安全進(jìn)行。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)特征和水文地質(zhì)特征，結(jié)合具體開采設(shè)計(jì)方案，建設(shè)集滑動(dòng)力監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)、降雨量監(jiān)測(cè)、滲透壓監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)測(cè)等多種監(jiān)測(cè)參數(shù)于一體的礦山邊坡穩(wěn)定性綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)邊坡失穩(wěn)破壞的全過程進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和臨滑預(yù)警。
打造基于礦冶工業(yè)智能服務(wù)云平臺(tái)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析與在線優(yōu)化
通過礦山智能開采調(diào)度與控制系統(tǒng)，將生產(chǎn)、安全及大型設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)推送至云平臺(tái)，結(jié)合專家支持團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理與分析，對(duì)礦山尾礦庫、邊坡、采空區(qū)等災(zāi)害隱患進(jìn)行全面監(jiān)控和診斷，對(duì)鏟運(yùn)機(jī)、提升機(jī)、泵房、風(fēng)機(jī)、變電所等設(shè)備設(shè)施進(jìn)行在線監(jiān)管與運(yùn)行參數(shù)在線優(yōu)化，使礦山維持在最優(yōu)狀態(tài)和最佳水平。
總之，開展礦山智能開采新模式應(yīng)用，可大幅提高有色行業(yè)的智能制造水平，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，也可實(shí)現(xiàn)有色礦山企業(yè)減員增效，改善人員作業(yè)環(huán)境，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高礦山安全水平，促進(jìn)社會(huì)和諧。形成的礦山智能開采新模式可在我國(guó)乃至海外的大型礦山企業(yè)推廣應(yīng)用，通過建立礦山企業(yè)與科研院所相結(jié)合的產(chǎn)學(xué)研用一體化聯(lián)合體，更可形成具有長(zhǎng)遠(yuǎn)商業(yè)效益、以服務(wù)帶動(dòng)采礦行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的專業(yè)化隊(duì)伍，建立礦山智能開采協(xié)同創(chuàng)新長(zhǎng)效機(jī)制，從而全面提升有色行業(yè)的信息化、自動(dòng)化和智能化水平，推動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，為供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革提供技術(shù)支撐。