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煤炭工業(yè)作為關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)技術(shù)和工程管理的智能化是其可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

當(dāng)前智能化作為顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力，正在更大范圍更深層次對(duì)各個(gè)國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略和國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生深刻影響，成為重塑世界范圍內(nèi)傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展形態(tài)，增強(qiáng)業(yè)國(guó)際核心競(jìng)爭(zhēng)力和提高全要素生產(chǎn)率的核心關(guān)鍵，具有劃時(shí)代的重要意義。

采用智能化高新技術(shù)來(lái)帶動(dòng)傳統(tǒng)礦業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，可從本質(zhì)上提升礦山企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，從而推動(dòng)傳統(tǒng)礦業(yè)向安全、高效、經(jīng)濟(jì)、綠色與可持續(xù)的目標(biāo)發(fā)展，在日益激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能和大數(shù)據(jù)等顛覆性技術(shù)的方興未艾，拉開(kāi)了第4次工業(yè)革命的序幕，加速了傳統(tǒng)業(yè)變革的進(jìn)程，德國(guó)提出了工業(yè)4.0，美國(guó)提出了“智慧地球(Smart Planet)”，中國(guó)提出了“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略，發(fā)展智能制造、智能裝備、智能生產(chǎn)是成為工業(yè)界發(fā)展的主流方向。

因此，利用這次工業(yè)革命的機(jī)遇，建設(shè)智慧煤礦、發(fā)展智能化開(kāi)采符合國(guó)家戰(zhàn)略，也是解決目前煤炭工業(yè)面臨問(wèn)題及發(fā)展的必然選擇，相較于井工開(kāi)采露天礦山更適合建設(shè)符合智慧化要求的現(xiàn)代化礦山。

國(guó)外從20世紀(jì)90年代開(kāi)始研究露天礦山開(kāi)采智能采礦技術(shù)，美國(guó)、加拿大、澳大利亞、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家都提出了自己的技術(shù)方案。針對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)智能化方面，西方采礦大國(guó)相繼推出了用于地質(zhì)資料處理、礦床建模、采礦設(shè)計(jì)、計(jì)劃編制、測(cè)繪圖形處理等方面的礦用商品化軟件。

英國(guó)礦山計(jì)算有限公司（MICL）開(kāi)發(fā)了Datamine采礦軟件系統(tǒng)，包括地質(zhì)信息處理、礦床模型構(gòu)造、采礦設(shè)計(jì)、礦山調(diào)度與計(jì)劃等模塊，其主要應(yīng)用在地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)處理、露天或地下采礦設(shè)計(jì)、礦山調(diào)度以及生產(chǎn)計(jì)劃編排等方面。

Surpac國(guó)際軟件公司（SSI）開(kāi)發(fā)了Surpac軟件是一套三維交互式圖形軟件系統(tǒng)，具有地表測(cè)量數(shù)據(jù)處理、地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)分析和采礦設(shè)計(jì)等功能。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括勘探和地質(zhì)建模、資源評(píng)估、露天和地下采礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和開(kāi)采進(jìn)度計(jì)劃編制以及尾礦和復(fù)墾設(shè)計(jì)等。

澳大利亞MAPTEK開(kāi)發(fā)了Vulcan軟件，將地質(zhì)礦床建模、采礦設(shè)計(jì)及進(jìn)度計(jì)劃編制融為一體，可以利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法處理原始數(shù)據(jù)并預(yù)測(cè)品位變化，可以進(jìn)行露天或地下采礦設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)度安排。

針對(duì)設(shè)備及工藝智能化方面，比塞洛斯公司控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)更新了原已實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化，推出了鉆孔可編程控制系統(tǒng)。它由可編程邏輯控制器和顯示器組成的PLC視屏系統(tǒng)，鉆機(jī)鉆孔過(guò)程中可隨時(shí)向司機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)的各種性能參數(shù)。

英格索蘭公司潛孔鉆機(jī)通過(guò)鉆機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(IRDMS)，司機(jī)從司機(jī)室的控制臺(tái)監(jiān)視鉆進(jìn)參數(shù) (鉆進(jìn)速度、孔深、總進(jìn)尺以及已鉆出的孔數(shù))，也可以診斷出與機(jī)械和系統(tǒng)功能有關(guān)的故障，關(guān)鍵件的溫度、壓力以及過(guò)濾器狀況。并能把數(shù)據(jù)傳輸給鉆機(jī)外的計(jì)算機(jī)，或者與礦山無(wú)線系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

CAT運(yùn)輸設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)包括定位、環(huán)境（路況）檢測(cè)、機(jī)器控制、無(wú)線通信和位置控制，GNSS接收器連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)卡車的位置和方向，激光測(cè)距儀將掃描卡車前面的路面來(lái)確定是否有障礙，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理告訴操作機(jī)器人如何避讓。

2013年福特斯克金屬集團(tuán)與卡特彼勒公司合作，在索羅門（Solomon）鐵礦區(qū)簽署無(wú)人駕駛卡車協(xié)議，第一批8臺(tái)無(wú)人駕駛的全自動(dòng)793F礦用卡車在礦區(qū)投入使用，至今已經(jīng)擁有54輛，無(wú)人駕駛卡車?yán)塾?jì)運(yùn)量達(dá)到2.4億噸。

相比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)智能化開(kāi)采技術(shù)起步較晚，但隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是礦業(yè)軟件方面的迅速發(fā)展與企業(yè)數(shù)字化管理理念的提升，使得國(guó)內(nèi)的礦山具備了建設(shè)數(shù)字化礦山的條件。

現(xiàn)在，我國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些礦山實(shí)現(xiàn)了礦山的穿孔、爆破、模型更新、配礦等功能單一或幾個(gè)聯(lián)合業(yè)務(wù)模塊的數(shù)字化管控。國(guó)內(nèi)采礦設(shè)計(jì)智能化方面具有代表性的有中南大學(xué)開(kāi)發(fā)的DIMINE軟件，三地曼公司開(kāi)發(fā)的3Dmine，北京大學(xué)與龍軟科技的LongRuanGIS，煤炭科學(xué)研究總院開(kāi)發(fā)的礦區(qū)資源與環(huán)境信息系統(tǒng)（MREIS）等。

DIMINE軟件提供了一套較完整的數(shù)字礦山解決方案，可應(yīng)用于地質(zhì)勘探資料分析、地質(zhì)體三維建模、資源評(píng)價(jià)與儲(chǔ)量計(jì)算、露天和地下采礦優(yōu)化設(shè)計(jì)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、開(kāi)采計(jì)劃編制、礦山局部與整體的快速建模等工作。

三地曼公司開(kāi)發(fā)的3DMine軟件主要應(yīng)用于固體礦產(chǎn)的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)管理、礦床地質(zhì)模型、傳統(tǒng)和現(xiàn)代地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算、露天及地下礦山采礦設(shè)計(jì)、露天短期進(jìn)度計(jì)劃以及生產(chǎn)設(shè)施數(shù)據(jù)、規(guī)劃目標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)用三維可視化基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)。該軟件包括三維軟件界面設(shè)計(jì)、模塊化軟件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)、測(cè)量、采礦和生產(chǎn)管理的信息共享，具有較好的與國(guó)內(nèi)外圖形軟件的數(shù)據(jù)兼容性，是國(guó)內(nèi)較為領(lǐng)先的三維礦業(yè)軟件。

國(guó)內(nèi)露天礦在設(shè)計(jì)規(guī)劃研究、教育科技、礦山開(kāi)發(fā)等方面的信息化、自動(dòng)化等也得到了一定的發(fā)展。華能伊敏露天礦、神華準(zhǔn)能集團(tuán)和中煤平朔集團(tuán)等大型礦山信息化和智能化建設(shè)提升了數(shù)字化設(shè)計(jì)工具普及率、關(guān)鍵工藝流程數(shù)控化率以及礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的自動(dòng)化程度。

華能伊敏煤電公司露天礦十分重視利用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)工作，在企業(yè)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化方面作了大量的工作，從1997年開(kāi)始先后建立了卡車自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)（MIS）、疏干集控系統(tǒng)、破碎-皮帶集控系統(tǒng)等，建設(shè)了以光纖為基礎(chǔ)的高速企業(yè)網(wǎng)。這些系統(tǒng)的使用為露天礦生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理提供了先進(jìn)的技術(shù)手段，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

國(guó)家能源投資集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)按照國(guó)家能源投資集團(tuán)信息化總體規(guī)劃和數(shù)字礦山指導(dǎo)規(guī)劃為依據(jù)，結(jié)合準(zhǔn)能集團(tuán)數(shù)字礦山建設(shè)現(xiàn)狀和降本增效需求，以先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)計(jì)理念和管理思想為指導(dǎo)，構(gòu)建準(zhǔn)能數(shù)字礦山總體應(yīng)用架構(gòu)。

監(jiān)測(cè)監(jiān)控方面已建系統(tǒng)包括地面生產(chǎn)系統(tǒng)集控系統(tǒng)、卡車調(diào)度系統(tǒng)、車輛防碰撞預(yù)警系統(tǒng)、邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、卡車輪胎在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、燃油監(jiān)控系統(tǒng)、供配電監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)等；生產(chǎn)管理方面已建系統(tǒng)包括綜合監(jiān)控與調(diào)度指揮、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、班組管理系統(tǒng)、PM設(shè)備管理系統(tǒng)、成本分析及展示系統(tǒng)、維修作業(yè)安全管控系統(tǒng)、煤質(zhì)分析系統(tǒng)；生產(chǎn)工藝方面已建系統(tǒng)包括拋擲爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)、剝采排與土地復(fù)墾綜合預(yù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三維模擬展示；經(jīng)營(yíng)管理已建ERP、OA等。

露天礦智能化主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1）露天礦山自動(dòng)化裝備及自動(dòng)化系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用。例如露天礦山作業(yè)環(huán)境的動(dòng)態(tài)感知，穿孔、采掘、運(yùn)輸設(shè)備的自動(dòng)化作業(yè)與智能化維檢，全工藝系統(tǒng)環(huán)節(jié)的大數(shù)據(jù)采集與分析。

2）生產(chǎn)設(shè)計(jì)與礦山工程施工的一體化管控。例如自動(dòng)化輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用確保了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，施工計(jì)劃的自動(dòng)生成、指令推送及智能化作業(yè)引導(dǎo)系統(tǒng)又嚴(yán)格確保了設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)化實(shí)施。

3）信息化數(shù)據(jù)鏈的集成、數(shù)據(jù)處理和決策。例如礦山生產(chǎn)過(guò)程中人財(cái)物等生產(chǎn)要素的大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)確保了礦山生產(chǎn)高效、快速的信息化管理。

通過(guò)上述自動(dòng)化、智能化、信息化等技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)外露天礦山逐漸向著安全高效、綠色環(huán)保的智慧型礦山方向發(fā)展。根據(jù)美國(guó)能源信息管理總署（U.S. Energy Information Administration）公布數(shù)據(jù)顯示，2010年美國(guó)露天煤礦雇員人數(shù)為28 709名，平均單工開(kāi)采效率（全員勞動(dòng)生產(chǎn)率）為9.46 t/h；2017年美國(guó)露天煤礦雇員人數(shù)相比2010年減少了25.08％，達(dá)到21 509名，而平均單工開(kāi)采效率卻提高到了10.92 t/h，增長(zhǎng)幅度達(dá)15.43％，“減人增效”成果顯著。

目前，我國(guó)煤礦信息化、自動(dòng)化發(fā)展逐步完善，煤礦智能化建設(shè)任在起步階段，對(duì)于煤礦智慧化建設(shè)所遇到的諸多關(guān)鍵性問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量而又深入的研究。

但以前研究只是從智慧露天礦山含義的確定、關(guān)鍵技術(shù)研究、總體框架研究、單一系統(tǒng)單元上做了較為深入的研究，未從全局角度對(duì)智慧露天礦進(jìn)行總體規(guī)劃，尤其從未針對(duì)我國(guó)露天煤礦智慧化建設(shè)進(jìn)行研究與架構(gòu)設(shè)計(jì)。

相較于井工煤礦智慧化建設(shè)，露天礦山智慧化建設(shè)更易于實(shí)現(xiàn)以及形成一個(gè)完整的智慧生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

露天礦山是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，最顯著的特點(diǎn)是業(yè)務(wù)層次多、業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

智能化升級(jí)是大系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)全面升級(jí)轉(zhuǎn)型的過(guò)程，升級(jí)的目標(biāo)也不僅體現(xiàn)在單臺(tái)設(shè)備、單個(gè)環(huán)節(jié)上，更主要的體現(xiàn)在跨設(shè)備、跨工藝環(huán)節(jié)、跨工藝系統(tǒng)、跨業(yè)務(wù)范疇的信息共通共享、高效利用上。

因此為了確?？茖W(xué)、系統(tǒng)、有序的開(kāi)展智慧露天礦山建設(shè)，需要全面系統(tǒng)地對(duì)智慧化露天礦理論、技術(shù)、建設(shè)總體方案做出詳細(xì)的規(guī)劃與研究。

從露天礦山生產(chǎn)要素角度來(lái)看，智慧露天礦山的本質(zhì)是將跨越兩次工業(yè)革命的信息化技術(shù)與露天煤炭工業(yè)深度融合，通過(guò)生產(chǎn)、安全、管理、設(shè)計(jì)等工作的信息化和礦山機(jī)械的智能化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)露天礦山勞動(dòng)生產(chǎn)率的大幅度提高，整體生產(chǎn)成本的大幅度降低。

從系統(tǒng)論、控制論、信息論角度來(lái)看，智慧露天礦山是通過(guò)集成先進(jìn)的感知、計(jì)算、通信、控制等信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，構(gòu)建露天開(kāi)采過(guò)程中人、機(jī)、物、環(huán)境、信息等要素相互映射、適時(shí)交互、高效協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)資源配置和運(yùn)行的按需響應(yīng)、快速迭代、動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

所謂智慧露天礦山，即以礦山數(shù)據(jù)數(shù)字化、生產(chǎn)自動(dòng)化、管理信息化為基礎(chǔ)，結(jié)合新的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、空間信息技術(shù)、人工智能技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)及管理的智能感知、辨識(shí)、記憶、分析計(jì)算、判斷和決策、評(píng)估考核改進(jìn)，達(dá)到整個(gè)礦山的無(wú)人化或少人化，實(shí)現(xiàn)礦山的綠色、安全、高效。

圖1 智慧單元層級(jí)向智慧系統(tǒng)層級(jí)升級(jí)（以卡車群組隊(duì)調(diào)度系統(tǒng)為例）

3）智慧大系統(tǒng)層級(jí)

在智慧系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建智能服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)覆蓋生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)銷售等諸多系統(tǒng)之間的高效協(xié)作，構(gòu)成智慧露天礦山大系統(tǒng)（如圖2所示）。例如涵蓋穿孔、爆破、采掘、運(yùn)輸、排棄、復(fù)墾、檢修、財(cái)務(wù)、管理、安全、銷售、設(shè)計(jì)等等大型服務(wù)平臺(tái)。

智慧大系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚，從而對(duì)內(nèi)進(jìn)行資產(chǎn)的優(yōu)化和對(duì)外形成運(yùn)營(yíng)優(yōu)化服務(wù)。其主要功能包括：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)融合，分布式計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)服務(wù)，并在數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)上形成了資產(chǎn)性能管理和運(yùn)營(yíng)優(yōu)化服務(wù)。

智慧大系統(tǒng)可以通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨平臺(tái)的互聯(lián)、互通和互操作，在全局范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息全面感知、深度分析、科學(xué)決策和精準(zhǔn)執(zhí)行。

這些數(shù)據(jù)部分存儲(chǔ)在智慧露天礦山智能服務(wù)平臺(tái)，部分分散在各組成的組件內(nèi)。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和融合，并具有對(duì)這些數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析能力，使這些數(shù)據(jù)能夠提供數(shù)據(jù)服務(wù)，有效支撐高級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

圖2 智慧系統(tǒng)層級(jí)向礦山智慧大系統(tǒng)升級(jí)（以全生產(chǎn)鏈ERP為例）

2.2 數(shù)字化—自動(dòng)化—智能化建設(shè)原則

近年來(lái)智能化技術(shù)的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)生融合，產(chǎn)生了一批新的智能設(shè)備、感知形式和聯(lián)網(wǎng)方式，為基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展與變革起到了顯著的促進(jìn)作用，總結(jié)“智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)、智能應(yīng)用”等工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展升級(jí)過(guò)程應(yīng)用案例（如圖3所示），可以歸納得出以下結(jié)論：

智能化技術(shù)通過(guò)構(gòu)建“狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”的閉環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)了各應(yīng)用場(chǎng)景中系統(tǒng)生產(chǎn)效率的顯著提升。

例如能源開(kāi)采基礎(chǔ)行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中，普遍由“人、機(jī)、環(huán)、管”四大要素組成，然而傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中的人員不可控、環(huán)境難以預(yù)測(cè)、管理難度大、所以造成生產(chǎn)設(shè)備的操作、監(jiān)測(cè)、管理等極為不便。

此外，因設(shè)備與設(shè)備之間的不能通信而造成生產(chǎn)過(guò)程缺乏協(xié)同性，從而出現(xiàn)設(shè)備閑置或設(shè)備不足的現(xiàn)象，造成生產(chǎn)資源及生產(chǎn)能力分配不合理和浪費(fèi)。

如果通過(guò)不確定性因素的“數(shù)字化”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程的“自動(dòng)化”甚至“智能化”，從而構(gòu)建開(kāi)采過(guò)程中“狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”的閉環(huán)體系，即可解決設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的復(fù)雜性和不確定性問(wèn)題，就可以提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化。

圖3 基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域智能化升級(jí)的基本原則

考慮到當(dāng)前對(duì)“數(shù)字化-自動(dòng)化-智能化”準(zhǔn)確涵義及其相互關(guān)系的理解和把握不盡統(tǒng)一，有必要結(jié)合露天礦山特點(diǎn)，在智慧露天礦山建設(shè)時(shí)，對(duì)于各定義與概念作出準(zhǔn)確的描述，具體如下：

1）數(shù)字化。數(shù)字化是計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)、軟件技術(shù)、智能技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是信息技術(shù)體系的基本組成之一，“數(shù)字化”側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的采集與量化，主要實(shí)現(xiàn)物理狀態(tài)的感知。露天礦數(shù)字化一般標(biāo)志著計(jì)算機(jī)技術(shù)在礦山開(kāi)發(fā)研究、生產(chǎn)管理應(yīng)用的早期階段，其側(cè)重點(diǎn)在于礦山信息的采集存儲(chǔ)及處理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，屬于智慧露天礦山建設(shè)的基礎(chǔ)。

2）自動(dòng)化。自動(dòng)化是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過(guò)程（生產(chǎn)、管理過(guò)程）在沒(méi)有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過(guò)自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的過(guò)程。

自動(dòng)化的概念是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程。過(guò)去，人們對(duì)自動(dòng)化的理解或者說(shuō)自動(dòng)化的功能目標(biāo)是以機(jī)械的動(dòng)作代替人力操作，自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。這實(shí)質(zhì)上是自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)的觀點(diǎn)。后來(lái)隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化的概念已擴(kuò)展為用機(jī)器（包括計(jì)算機(jī)）不僅代替人的體力勞動(dòng)而且還代替或輔助腦力勞動(dòng)，以自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。

3）智能化。與自動(dòng)化相比，智能化特點(diǎn)是：一是具有感知能力，即具有能夠感知外部世界、獲取外部信息的能力；二是具有記憶和思維能力，能夠利用已有的知識(shí)對(duì)信息進(jìn)行分析、計(jì)算、比較、判斷、聯(lián)想、決策；三是具有學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，即通過(guò)與環(huán)境的相互作用，不斷學(xué)習(xí)積累知識(shí)，使自己能夠適應(yīng)環(huán)境變化；四是具有行為決策能力，即對(duì)外界的刺激作出反應(yīng)，形成決策并傳達(dá)相應(yīng)的信息。

因此，智能化是高級(jí)的自動(dòng)化，有別于“一般自動(dòng)化”的概念，智能化涵蓋了感知和認(rèn)知兩大功能，更強(qiáng)調(diào)“記憶、思維、學(xué)習(xí)、自適應(yīng)”能力。

綜上所述，智慧露天礦山在發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)遵循“數(shù)字化—自動(dòng)化—智能化”的發(fā)展步驟，在數(shù)字化、自動(dòng)化逐步實(shí)施的基礎(chǔ)上，構(gòu)建開(kāi)采過(guò)程中狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的閉環(huán)體系，解決設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的復(fù)雜性和不確定性問(wèn)題，提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化。

3.2智慧化系統(tǒng)之二：露天礦時(shí)空演化智慧化系統(tǒng)

露天礦全生命周期可以概括為開(kāi)發(fā)前、中、后各個(gè)階段，露天礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等一切行為無(wú)外乎是露天礦三維時(shí)空的動(dòng)態(tài)發(fā)展變化。

因此，智慧化建設(shè)首先就是構(gòu)建露天礦三維時(shí)空演化的可視化、數(shù)字化動(dòng)態(tài)模型，動(dòng)態(tài)記錄和查詢、展示露天礦在任何時(shí)段資源開(kāi)發(fā)和環(huán)境的三維空間形態(tài)、設(shè)備和工藝系統(tǒng)布局及運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)計(jì)劃、施工及管理等經(jīng)濟(jì)技術(shù)狀況等。

露天礦時(shí)空演化智慧化系統(tǒng)（如圖5所示）實(shí)現(xiàn)所有地質(zhì)、測(cè)量、安全、生產(chǎn)等相關(guān)數(shù)據(jù)的集合與展現(xiàn)，露天礦的所有信息都可以通過(guò)時(shí)空演化模型進(jìn)行查詢并得到直觀的體現(xiàn)，如進(jìn)行露天礦歷史生產(chǎn)狀況回溯以及模擬開(kāi)采、檢驗(yàn)生產(chǎn)計(jì)劃方案的優(yōu)劣、核驗(yàn)工程實(shí)施與生產(chǎn)計(jì)劃的出入等操作，形成機(jī)電設(shè)備管理、生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理等系統(tǒng)進(jìn)行可視化分析和智慧化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

圖5 智慧化之二：露天礦時(shí)空演化智慧化系統(tǒng)

3.3 智慧化系統(tǒng)之三：露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)

露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)對(duì)鉆機(jī)、混裝炸藥車、電鏟、自卸卡車、排土機(jī)以及原煤地面生產(chǎn)系統(tǒng)（含破碎站、膠帶輸送機(jī)、堆取料機(jī)、裝車站）等進(jìn)行智慧化規(guī)劃，主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)過(guò)程的數(shù)字化、自動(dòng)化，作業(yè)環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程控制及智慧作業(yè)，實(shí)現(xiàn)減少現(xiàn)場(chǎng)人員重復(fù)性簡(jiǎn)單工作，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的目標(biāo)。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備運(yùn)行工況，進(jìn)行設(shè)備間相互關(guān)聯(lián)性、計(jì)量等分析，并實(shí)現(xiàn)識(shí)別、比對(duì)、分析、傳輸、接收指令等智能化功能。主要包括：

1）采掘設(shè)備智能化。如圖6所示，通過(guò)礦用傳感器、人工智能和3S（GIS、GPS、RS）等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電鏟的智能化、精準(zhǔn)化作業(yè)，在作業(yè)過(guò)程中確定電鏟正確的合理位置、鏟斗的合理挖掘方式；準(zhǔn)確識(shí)別巖石塊度和煤巖混合臺(tái)階，并把地質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴a(chǎn)技術(shù)中心，為工作面下一次推進(jìn)作出合理的計(jì)劃；裝車時(shí)可準(zhǔn)確識(shí)別卡車位置以及車斗內(nèi)物料的堆積形狀，為鏟斗懸停位置提供引導(dǎo)，保證卡車的滿載率。

圖6 采掘設(shè)備智能化

2）運(yùn)輸設(shè)備智能化。如圖7所示，通過(guò)3S（GIS、GPS、RS）、傳感器等技術(shù)實(shí)現(xiàn)大型運(yùn)輸卡車的定位、作業(yè)位置分配、最優(yōu)運(yùn)輸線路的規(guī)劃、排土作業(yè)自動(dòng)?？康裙δ?，并在簡(jiǎn)單路況下實(shí)現(xiàn)卡車無(wú)人駕駛；采用智能化膠帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)煤樣的自動(dòng)檢測(cè)并分裝分流、自動(dòng)檢測(cè)物料粒度、調(diào)整破碎機(jī)轉(zhuǎn)速；研究大傾角運(yùn)輸機(jī)（膠帶或鏈板）在露天煤礦的應(yīng)用，降低運(yùn)輸成本。

圖7 運(yùn)輸設(shè)備智能化

3）排土設(shè)備智能化。如圖8所示，研究無(wú)線遙控推土機(jī)在露天礦排土作業(yè)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全液壓推土機(jī)在遠(yuǎn)程操控模式下無(wú)人駕駛運(yùn)行。利用全球定位系統(tǒng)（GPS）和安裝在工程機(jī)械上的傳感器實(shí)時(shí)掌握推土機(jī)自身的位置、挖掘地面的鏟刀和機(jī)械臂的狀態(tài)以及地面情況等數(shù)據(jù)，將作業(yè)指示數(shù)據(jù)傳送到工程機(jī)械配備的控制盒后，可以一邊利用測(cè)量系統(tǒng)確認(rèn)情況一邊施工。

圖8 排土設(shè)備智能化

4）穿孔爆破作業(yè)智能化。如圖9所示，利用地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法，并結(jié)合巖石爆破理論和爆破技術(shù)，開(kāi)發(fā)露天礦山爆破工程智能化三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)、爆破過(guò)程模擬和爆破效果預(yù)測(cè)分析；應(yīng)用基于GPS、捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)鉆孔設(shè)備的精準(zhǔn)定位，并實(shí)時(shí)進(jìn)行鉆孔位置和深度的校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的智能化精確作業(yè)。

圖9 穿孔爆破作業(yè)智能化

5）破碎機(jī)（站）智能化。如圖10所示，利用物料塊度圖像識(shí)別、破碎過(guò)程震動(dòng)傳感、電器自動(dòng)化控制調(diào)節(jié)等技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)圖像處理，判斷物料形狀、塊度大小，構(gòu)建分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物料進(jìn)行分配并統(tǒng)計(jì)分析不同塊度所占比例?；谖锪蠅K度及破碎過(guò)程震動(dòng)頻率、幅度實(shí)時(shí)監(jiān)控與判斷，通過(guò)塊度分析反饋爆破效果，另一方面通過(guò)智能調(diào)節(jié)給料速度、破碎輥轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，達(dá)到高效作業(yè)。

圖10 破碎機(jī)（站）智能化

6）設(shè)備故障實(shí)時(shí)智能診斷智能化。如圖11所示，研究參數(shù)信號(hào)高速同步采集與長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)；研究基于嵌入式技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障本地實(shí)時(shí)分析；探討設(shè)備微弱故障特征提取與定量智能診斷技術(shù)，克服設(shè)備故障診斷對(duì)專業(yè)人員的過(guò)分依賴；探討機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息共享與多點(diǎn)訪問(wèn)。

圖11 設(shè)備故障實(shí)時(shí)智能診斷智能化

3.4智慧化系統(tǒng)之四：露天礦生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理智慧化系統(tǒng)

露天礦生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理智慧化系統(tǒng)在生產(chǎn)與施工一體化邏輯關(guān)系規(guī)劃基礎(chǔ)上，主要實(shí)現(xiàn)穿爆、采裝、運(yùn)輸和排棄環(huán)節(jié)等的智能化設(shè)計(jì)，局部作業(yè)過(guò)程的推演和分析，作業(yè)環(huán)節(jié)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化和量化，規(guī)范施工標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)成本的自動(dòng)核算以及績(jī)效的自動(dòng)考核，礦山施工質(zhì)量的智能管控，實(shí)現(xiàn)開(kāi)采過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，開(kāi)采設(shè)計(jì)和施工的交互分析和優(yōu)化，生產(chǎn)目標(biāo)最優(yōu)下各工藝環(huán)節(jié)自動(dòng)決策和施工，最終達(dá)到智能決策的目的。

在設(shè)備智能化基礎(chǔ)上，結(jié)合綜合調(diào)度優(yōu)化實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)最優(yōu)下各工藝環(huán)節(jié)最優(yōu)化的自動(dòng)決策，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化，即建設(shè)一個(gè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)綜合智能化監(jiān)管決策平臺(tái)（或稱為露天礦全系統(tǒng)（人機(jī)環(huán)境管理）智能決策平臺(tái)），按照即時(shí)、階段確定的生產(chǎn)目標(biāo)（優(yōu)化目標(biāo)如成本最低、總體產(chǎn)能最大等），應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)+對(duì)單臺(tái)設(shè)備的即時(shí)空間位置、運(yùn)行軌跡、作業(yè)狀態(tài)、完好情況、以及各種經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)算等，綜合調(diào)度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)目標(biāo)下的穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排棄主要工藝系統(tǒng)的分目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行；各個(gè)設(shè)備之間的準(zhǔn)確定位、入換、最優(yōu)匹配；隨時(shí)完成主要信息推送（重點(diǎn)設(shè)備效能、故障、效能考核等排行榜）；逐步延伸到輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化：后期覆蓋疏干排水、道路維護(hù)、供電維護(hù)等輔助作業(yè)設(shè)備。

露天礦生產(chǎn)計(jì)劃、工作面延深工程、推進(jìn)工程、開(kāi)拓運(yùn)輸?shù)缆肥┕さ鹊V山工程的智能化。重點(diǎn)在生產(chǎn)組織與施工作業(yè)工程的智能化：按照現(xiàn)有工藝設(shè)備和設(shè)計(jì)及中短期計(jì)劃，確定最佳穿孔、爆破、土煤巖各個(gè)工作面采裝、運(yùn)輸、排棄、道路維護(hù)、復(fù)墾等工程或生產(chǎn)作業(yè)的施工設(shè)計(jì)/計(jì)劃方案、最優(yōu)技術(shù)參數(shù)、設(shè)備系統(tǒng)布局及調(diào)度、人員及物資保障、輔助工程等；實(shí)際作業(yè)位置、運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)量質(zhì)量指標(biāo)等信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)/大數(shù)據(jù)采集/共享其位置、運(yùn)行工況或相互間關(guān)聯(lián)性、計(jì)量等，并實(shí)現(xiàn)識(shí)別、比對(duì)、分析、傳輸、接收指令等實(shí)現(xiàn)作業(yè)過(guò)程及其管理的智能化。

3.5智慧化系統(tǒng)之五：露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)

露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)是基于時(shí)空演化模型采集的數(shù)據(jù)、機(jī)電設(shè)備的智慧化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)分析、專家評(píng)價(jià)、專家系統(tǒng)等先進(jìn)的技術(shù)手段，研究綠色、安全、高效生產(chǎn)的智慧管理方法，如實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效能的全自動(dòng)化分析、生產(chǎn)成本的實(shí)時(shí)管控、績(jī)效考核的無(wú)處不在，最大化程度降低露天礦的生產(chǎn)成本；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備智慧指揮、礦山工程智慧管理以及工藝系統(tǒng)智慧優(yōu)化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)少人作業(yè)，減少甚至杜絕露天礦本身的安全隱患，實(shí)現(xiàn)露天礦的本質(zhì)安全；提高生態(tài)復(fù)墾的質(zhì)量、降低生態(tài)復(fù)墾的成本，實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)露天開(kāi)采的本質(zhì)綠色，最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)和諧、美麗、可持續(xù)發(fā)展的露天礦。

如圖12所示，露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)露天礦山所有智慧化系統(tǒng)的綜合集中管控，包括礦山人員、財(cái)務(wù)、物資、安全以及外包工程等管理的智能化；生態(tài)保護(hù)、節(jié)能等輔助環(huán)節(jié)管理的智能化。實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的跨時(shí)空聯(lián)網(wǎng)查詢、管理、運(yùn)行、調(diào)度、保障、服務(wù)等。

露天礦邊坡安全、網(wǎng)絡(luò)安全、安全培訓(xùn)、防碰撞技術(shù)與裝備、粉塵控制、有毒有害物質(zhì)治理、疏干水合理利用、清潔能源利用、大型專家知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、可視化智慧決策平臺(tái)、基于大數(shù)據(jù)的智能決策平臺(tái)、數(shù)據(jù)通信、辦公自動(dòng)化、辦公環(huán)境智能化。

圖12 智慧化之五：露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)

4、智慧露天礦山建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

按照系統(tǒng)的遞階式層級(jí)將整個(gè)智慧礦山系統(tǒng)劃分為智慧單元、智慧系統(tǒng)和智慧大系統(tǒng)等三個(gè)層級(jí)。

4.1智慧單元層級(jí)——傳感器軟硬件技術(shù)

智慧單元技術(shù)需求是構(gòu)建一個(gè)最基本的智慧露天礦單元時(shí)需要滿足的技術(shù)需求，從智慧單元的體系架構(gòu)看，傳感器是智慧露天礦山獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息的來(lái)源，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。因此，在智慧單元層級(jí)上來(lái)看，最為核心的關(guān)鍵技術(shù)是包含軟件、硬件的傳感分析技術(shù)。

4.2智慧系統(tǒng)層級(jí)——單元通訊技術(shù)

在智慧單元的技術(shù)需求上基礎(chǔ)上，參考智慧礦山系統(tǒng)層級(jí)架構(gòu)，需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)單元組件之間的互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上著眼于對(duì)不同組件的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)信息控制，實(shí)現(xiàn)信息空間與物理空間的協(xié)同和統(tǒng)一，同時(shí)需要對(duì)集成的計(jì)算系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，因此，在智慧系統(tǒng)層級(jí)上來(lái)看，需要單元通訊技術(shù)的支持。

4.3智慧大系統(tǒng)層級(jí)——系統(tǒng)集成技術(shù)

在智慧系統(tǒng)的技術(shù)需求基礎(chǔ)上，參考智慧礦山系統(tǒng)層級(jí)架構(gòu)，智慧大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更為真實(shí)、豐富多樣、種類繁多，因此需要新的處理模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析提取其中潛在價(jià)值，從而提供更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力。進(jìn)而系統(tǒng)、全面的挖掘礦業(yè)數(shù)據(jù)中潛在的價(jià)值。因此，在智慧大系統(tǒng)層級(jí)上來(lái)看，需要系統(tǒng)集成技術(shù)的支持。

綜上所述，智慧露天礦山的層級(jí)結(jié)構(gòu)及各層級(jí)所需要的核心關(guān)鍵技術(shù)見(jiàn)表1。

表1 智慧露天礦山建設(shè)層級(jí)及關(guān)鍵技術(shù)

2）生產(chǎn)計(jì)劃成果數(shù)據(jù)經(jīng)露天礦綜合管理系統(tǒng)形成調(diào)度指令，由調(diào)度室根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)到各作業(yè)生產(chǎn)工程單位，工程施工單位根據(jù)計(jì)劃任務(wù)及現(xiàn)場(chǎng)獲取的作業(yè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行工程作業(yè)，進(jìn)一步由工況參數(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)等傳感設(shè)備采集數(shù)據(jù)。

3）工程設(shè)備作業(yè)過(guò)程中，實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)上傳到大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，由最初建立的專家知識(shí)庫(kù)及分析診斷模型，對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行分析診斷，給出診斷結(jié)果，診斷分析結(jié)果又將實(shí)時(shí)傳到生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備終端，進(jìn)一步地指導(dǎo)工程作業(yè)。

4）生產(chǎn)作業(yè)工程作業(yè)結(jié)束后，對(duì)其工程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估確認(rèn)，將質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中心，通過(guò)露天礦綜合管理系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)與工程施工的對(duì)比分析，進(jìn)一步的優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)和指導(dǎo)工程施工。

以上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流及控制流主要是圍繞生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于數(shù)據(jù)流的走向，結(jié)合業(yè)務(wù)控制流，通過(guò)五大主要系統(tǒng)形成閉環(huán)管理，從而形成智慧礦山總體框架。

5.3 建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)目前智能化技術(shù)發(fā)展及規(guī)劃構(gòu)想，智慧露天礦山可分二期規(guī)劃建設(shè)，露天礦基礎(chǔ)支撐智慧化系統(tǒng)、露天礦時(shí)空演化智慧化系統(tǒng)、露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)、露天礦生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理智慧化系統(tǒng)、露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)建設(shè)主要內(nèi)容如圖15—圖17所示。

圖15 露天礦智慧化分期建設(shè)規(guī)劃內(nèi)容概覽圖

5.3.1基礎(chǔ)支撐智慧化系統(tǒng)規(guī)劃目標(biāo)：

（1）一期目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)整個(gè)智慧礦山建設(shè)基礎(chǔ)支撐智慧化系統(tǒng)的搭建，為后期各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)全方位服務(wù)，保證數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、應(yīng)用等工作，使生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)及管理在規(guī)范、綠色、安全、高效的環(huán)境下良好運(yùn)行，起到承上啟下的作用。

1）實(shí)現(xiàn)企業(yè)4G無(wú)線專網(wǎng)的全覆蓋，承載多個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的通信，滿足語(yǔ)音調(diào)度、視頻接入、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備遙控等業(yè)務(wù)需求，同時(shí)也能夠適應(yīng)未來(lái)5G工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展。

2）實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議及格式標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定

3）實(shí)現(xiàn)專家知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)信息儲(chǔ)備，為智能決策提供分析模型基礎(chǔ)。

4）實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。

（2）二期目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)礦山5G工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的部署及應(yīng)用，使整個(gè)礦山的生產(chǎn)在新一代網(wǎng)絡(luò)下良好的有序開(kāi)展；實(shí)現(xiàn)辦公環(huán)境的智能化，提升工作人員良好的辦公環(huán)境及其工作效率。

圖16 露天礦基礎(chǔ)支撐智慧化系統(tǒng)規(guī)劃概覽

5.3.2 時(shí)空演化智慧化系統(tǒng)規(guī)劃目標(biāo)：

（1）一期規(guī)劃目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)包含露天礦主要生產(chǎn)信息的簡(jiǎn)單時(shí)空演化模型的構(gòu)建、更新、修正及應(yīng)用，用于演化露天礦的實(shí)際生產(chǎn)與計(jì)劃，可視化展示、應(yīng)用分析、查詢露天礦主要生產(chǎn)信息，為基于時(shí)空演化模型的智慧化管控做準(zhǔn)備，能夠半自動(dòng)化的指導(dǎo)生產(chǎn)；實(shí)現(xiàn)勘探、測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化控制，提高勘探、測(cè)量的效率和質(zhì)量，縮短時(shí)空演化模型的構(gòu)建周期。

（2）二期規(guī)劃目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)包含露天礦所有生產(chǎn)信息的精細(xì)時(shí)空演化模型的全自動(dòng)構(gòu)建、更新、修正與應(yīng)用，基于時(shí)空演化模型實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的智慧管控；實(shí)現(xiàn)勘探、測(cè)量的智慧化作業(yè)，即利用勘探、測(cè)量產(chǎn)生數(shù)據(jù)，再結(jié)合其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于構(gòu)建實(shí)時(shí)的時(shí)空演化模型，用于智慧管控露天礦的生產(chǎn)。

圖17 露天礦時(shí)空演化智慧化系統(tǒng)規(guī)劃概覽

5.3.3 露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)規(guī)劃目標(biāo)

（1） 穿孔設(shè)備智慧化

多數(shù)露天礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)中采用人工點(diǎn)放樣方式，存在主觀性強(qiáng)、測(cè)點(diǎn)不精確的問(wèn)題；采用人工手持皮尺的方式檢查鉆孔質(zhì)量，重復(fù)簡(jiǎn)單勞動(dòng)且作業(yè)效率低[22]；一期實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集鉆機(jī)作業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)作業(yè)過(guò)程的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)部分操作的自動(dòng)化，減少現(xiàn)場(chǎng)人員重復(fù)性簡(jiǎn)單工作，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)高效作業(yè)；二期實(shí)現(xiàn)鉆孔環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程控制及自動(dòng)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的科學(xué)決策，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)少人的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的高效作業(yè)。

（2） 爆破設(shè)備智慧化

目前露天礦爆破設(shè)備的最佳選擇是現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車，集運(yùn)輸、生產(chǎn)、裝填為一體，提高了生產(chǎn)裝填炸藥的機(jī)械化及自動(dòng)化水平，爆破設(shè)備向大型化、信息化、自動(dòng)化和無(wú)人化的方向發(fā)展，智能化爆破設(shè)備將是今后爆破設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)研究方向。最終實(shí)現(xiàn)裝藥車工藝參數(shù)控制及智能裝藥，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的科學(xué)決策，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)少人、提高裝藥效率的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)裝藥車的高效作業(yè)。

（3）采裝設(shè)備智慧化

目前我國(guó)露天礦電鏟未進(jìn)行信息化改造，相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，生產(chǎn)效率受限于司機(jī)及卡車配合的程度。一期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集電鏟作業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電鏟作業(yè)過(guò)程的數(shù)字化，滿足電鏟作業(yè)的數(shù)字化管理要求，實(shí)現(xiàn)電鏟的安全、高效作業(yè)；二期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)電鏟的自動(dòng)挖掘與裝載，提高電鏟工作效率，實(shí)現(xiàn)電鏟的高效作業(yè)。

（4） 運(yùn)輸設(shè)備智慧化

卡車是大型露天礦山主要的運(yùn)輸設(shè)備，國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的露天礦山均采用卡車自營(yíng)方式進(jìn)行剝離和采煤工作。當(dāng)前中國(guó)特大型露天礦如黑岱溝露天礦、伊敏露天礦等均已實(shí)現(xiàn)卡車輪胎監(jiān)控管理、安全預(yù)警系統(tǒng)、燃油監(jiān)控等數(shù)字化系統(tǒng)。隨著時(shí)代的發(fā)展智能調(diào)度優(yōu)化、卡車輔助駕駛系統(tǒng)以及無(wú)人卡車將成為露天礦卡車智慧化的主流趨勢(shì)。最終實(shí)現(xiàn)卡車安全、油耗、胎壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，達(dá)到卡車作業(yè)過(guò)程的數(shù)字化，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)卡車智能調(diào)度、智能輔助駕駛以及智慧作業(yè)，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)少人的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)卡車運(yùn)輸?shù)母咝ё鳂I(yè)。

（5） 排土設(shè)備智慧化

排土作業(yè)主要配合電鏟、卡車進(jìn)行采運(yùn)作業(yè)后對(duì)物料的平整壓實(shí)以及排土臺(tái)階的擴(kuò)展。當(dāng)前排土機(jī)作業(yè)主要問(wèn)題有人員操作不當(dāng)導(dǎo)致排土位置以及高度與計(jì)劃不符，操作人員工作環(huán)境較差。一期目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)排土作業(yè)過(guò)程的信息化，實(shí)現(xiàn)部分操作的自動(dòng)化，減少現(xiàn)場(chǎng)人員憑借經(jīng)驗(yàn)操作導(dǎo)致的排土問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)推土機(jī)的高效作業(yè)。二期目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)排土環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程遙控作業(yè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作的精準(zhǔn)執(zhí)行及遠(yuǎn)程控制，并改善司機(jī)作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)推土機(jī)的高效作業(yè)。

（6） 原煤地面生產(chǎn)系統(tǒng)智慧化

露天礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著破碎外運(yùn)任務(wù)，由一次破碎、二次破碎、輸煤、儲(chǔ)煤、配煤和裝車外運(yùn)6個(gè)子系統(tǒng)組成。信息化建設(shè)內(nèi)容：破碎站盲區(qū)視頻監(jiān)測(cè)、考勤機(jī)巡檢質(zhì)量考核、堆取料機(jī)盲區(qū)監(jiān)測(cè)、膠帶機(jī)控系統(tǒng)、膠帶輸送機(jī)視頻監(jiān)控。一期目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)地面生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化以及智慧化，破碎站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，膠帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)集控及機(jī)器人巡檢，堆取料機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度及重復(fù)性工作，實(shí)現(xiàn)原煤地面生產(chǎn)系統(tǒng)的高效作業(yè)。

（7）露天礦生產(chǎn)工藝系統(tǒng)智慧化

露天礦自移破碎機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)每班約花費(fèi)25~40分鐘進(jìn)行對(duì)接，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)；卡車裝載時(shí)，電鏟缺乏引導(dǎo)信息，裝載難度大。一期目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)多臺(tái)大型裝備智能快速對(duì)接，提高對(duì)接的效率、縮短對(duì)接時(shí)間，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的高效作業(yè)。二期目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和定位卡車，自動(dòng)計(jì)算最佳挖掘位置和傾倒位置，完成自動(dòng)化卡車快速裝載任務(wù)，提高電鏟裝車效率，降低人員操作難度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的高效作業(yè)。

（8）設(shè)備故障實(shí)時(shí)診斷智慧化

露天礦環(huán)境條件惡劣，露天礦設(shè)備的各個(gè)結(jié)構(gòu)受到的沖擊和振動(dòng)較大，因此礦山設(shè)備會(huì)時(shí)常出現(xiàn)各種故障，而且故障率較高、故障診斷與排除周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)備和人員的工作效率低下。一期目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)、電鏟、破碎機(jī)、膠帶輸送機(jī)、推土機(jī)的故障診斷。二期目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)裝藥車、卡車等設(shè)備故障的高效診斷。

具體各環(huán)節(jié)子系統(tǒng)分期目標(biāo)如圖18所示。

圖18 露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)規(guī)劃概覽

5.3.4露天礦生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理智慧化系統(tǒng)規(guī)劃目標(biāo)

（1）一期規(guī)劃目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)穿爆、采裝、運(yùn)輸和排棄等環(huán)節(jié)的智能化設(shè)計(jì)，局部作業(yè)過(guò)程的推演和分析；對(duì)作業(yè)環(huán)節(jié)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化和量化，規(guī)范施工標(biāo)準(zhǔn)，班組生產(chǎn)成本的自動(dòng)核算以及績(jī)效的自動(dòng)考核，礦山施工質(zhì)量的智能管控，提高作業(yè)效率，保證安全生產(chǎn)，降低生產(chǎn)作業(yè)成本。

（2）二期規(guī)劃目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)開(kāi)采過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，開(kāi)采設(shè)計(jì)和施工的交互分析和優(yōu)化，最終達(dá)到智能決策的目的；在設(shè)備智能化基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)最優(yōu)下各工藝環(huán)節(jié)自動(dòng)決策和施工。具體如圖19所示。

圖19 露天礦生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理智慧化系統(tǒng)規(guī)劃概覽

5.3.5 露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)規(guī)劃目標(biāo)：

（1）一期實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)露天礦的綜合管理智慧化，從根本上杜絕危險(xiǎn)源的危害，降低疏干水再利用的成本，提高疏干水的利用率，提高生態(tài)復(fù)墾的的質(zhì)量、降低生態(tài)復(fù)墾的成本，初步實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)的價(jià)值；實(shí)現(xiàn)少人作業(yè)，減少露天礦本身的安全隱患，逐步實(shí)現(xiàn)露天礦的本質(zhì)安全；為露天礦綜合管理所有的生產(chǎn)決策提供支撐，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效能的全自動(dòng)化分析，提高各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效能，提高生產(chǎn)成本管控水平以及對(duì)生產(chǎn)成本信息的利用效率和績(jī)效考核的效率，降低露天礦的生產(chǎn)成本并提高績(jī)效考核的質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化與企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理信息化的一體化、集成化；實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理諸環(huán)節(jié)的柔性化、敏捷化、虛擬化；實(shí)現(xiàn)科研、設(shè)計(jì)、工程、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和決策的數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化。

（2）二期實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

提高生態(tài)復(fù)墾的的質(zhì)量、降低生態(tài)復(fù)墾的成本，實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)露天開(kāi)采的本質(zhì)綠色；進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)少人作業(yè)，減少甚至杜絕露天礦本身的安全隱患，實(shí)現(xiàn)露天礦的本質(zhì)安全；實(shí)現(xiàn)所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效能高級(jí)智慧管控，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)最優(yōu)化運(yùn)行，保證生產(chǎn)效能的最大化；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的實(shí)時(shí)管控、績(jī)效考核的無(wú)處不在，最大化程度降低露天礦的生產(chǎn)成本；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備智慧指揮、礦山工程智慧管理以及工藝系統(tǒng)智慧優(yōu)化，為露天礦生產(chǎn)設(shè)備、礦山工程的管理提供可視化智慧支撐。具體如圖20所示。

圖20 露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)規(guī)劃概覽

5.4 建設(shè)目標(biāo)

智慧露天礦山的本質(zhì)是將信息化技術(shù)與露天礦山深度融合，通過(guò)生產(chǎn)、安全、管理、設(shè)計(jì)等工作的信息化和礦山裝備及系統(tǒng)的智能化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)露天礦山勞動(dòng)生產(chǎn)率的大幅度提高，整體生產(chǎn)成本的大幅度降低，達(dá)到整個(gè)礦山的少人化，實(shí)現(xiàn)礦山的綠色、安全、高效。

智慧露天礦山建設(shè)以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及礦業(yè)工程專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以露天礦山工業(yè)安全、高效、綠色發(fā)展為目標(biāo)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“人-人”、“人-物”、“物-物”深度互聯(lián)能力；

基于統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使爆破、采裝、運(yùn)輸、排土、環(huán)境等監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)電設(shè)備管理、調(diào)度通信、工業(yè)電視等安全生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)得以有機(jī)匯接，實(shí)現(xiàn)信息共享；利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)礦山海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析并及時(shí)響應(yīng)，為礦山各管理層面決策提供數(shù)據(jù)支持；

建立統(tǒng)一的礦業(yè)協(xié)同平臺(tái)，使礦山爆破、采裝、運(yùn)輸、排土等部門協(xié)同工作，打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)礦山工業(yè)的分布式協(xié)同工作，最終實(shí)現(xiàn)信息采集全覆蓋、數(shù)據(jù)資源全共享、統(tǒng)計(jì)分析全自動(dòng)、業(yè)務(wù)管理全透明、人機(jī)狀態(tài)全監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程全記錄，形成完整統(tǒng)一的時(shí)空框架和信息系統(tǒng)，既提高各業(yè)務(wù)部門的信息化水平，又實(shí)現(xiàn)部門間信息的統(tǒng)一和共享，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的綜合應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)礦山的綠色、安全、高效生產(chǎn)。

5.4.1建設(shè)重點(diǎn)問(wèn)題

智慧露天礦山建設(shè)是大系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)全面升級(jí)轉(zhuǎn)型的過(guò)程，智能化不僅體現(xiàn)在“單一部件、單機(jī)設(shè)備、單一環(huán)節(jié)”上，更主要的體現(xiàn)在“跨部件、跨設(shè)備、跨環(huán)節(jié)、跨系統(tǒng)、跨業(yè)務(wù)范疇”的全局化信息流動(dòng)、共通共享、高效應(yīng)用上。

因此為了確?？茖W(xué)、系統(tǒng)、有序的開(kāi)展智慧露天礦山建設(shè)，有必要按照系統(tǒng)的遞階式層級(jí)將整個(gè)智慧礦山系統(tǒng)劃分為智慧單元、智慧系統(tǒng)和智慧大系統(tǒng)等三個(gè)層級(jí)（具體如圖21所示）。

圖21 智慧礦山建設(shè)層級(jí)及具體內(nèi)容

5.4.2建設(shè)重點(diǎn)問(wèn)題2

智慧露天礦建設(shè)的目的是在高效、安全、綠色與可持續(xù)發(fā)展的前提下，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)盈利能力。無(wú)序盲目的建設(shè)將會(huì)造成目前信息化系統(tǒng)“孤島”現(xiàn)象，更難以達(dá)到智能化決策的效果。

5.4.3建設(shè)重點(diǎn)問(wèn)題3

露天礦山的智能化升級(jí)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，整個(gè)升級(jí)過(guò)程投入龐大，周期漫長(zhǎng)?？茖W(xué)地決策各項(xiàng)規(guī)劃內(nèi)容的升級(jí)改造次序，避免出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)、重復(fù)投入或者出現(xiàn)超前投入、滯后產(chǎn)出等情況，延緩礦山智能化升級(jí)改造進(jìn)程。

通過(guò)智慧露天礦山建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)以礦山數(shù)據(jù)數(shù)字化、生產(chǎn)自動(dòng)化、管理信息化為基礎(chǔ)，結(jié)合新的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、空間信息技術(shù)、人工智能技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)及管理的智能感知、辨識(shí)、記憶、分析計(jì)算、判斷和決策、評(píng)估考核改進(jìn)，達(dá)到整個(gè)礦山的少人化，實(shí)現(xiàn)礦山的綠色、安全、高效。

6.1 提出了智慧露天礦山建設(shè)基礎(chǔ)理論。

在綜述國(guó)內(nèi)外露天礦信息化、智能化動(dòng)態(tài)進(jìn)展的基礎(chǔ)上，研究提出了智慧露天礦定義，智慧層次關(guān)系、建設(shè)原則和分期建設(shè) “1+4”（1個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)是露天礦基礎(chǔ)支撐智慧化系統(tǒng)，4個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)是指露天礦時(shí)空演化智慧化系統(tǒng)、露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)、露天礦生產(chǎn)計(jì)劃與工程管理智慧化系統(tǒng)、露天礦綜合管理智慧化系統(tǒng)）智慧露天礦總體構(gòu)架、體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)框架，規(guī)劃了各個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容及項(xiàng)目構(gòu)成、實(shí)現(xiàn)途徑和預(yù)期目標(biāo)。

6.2 提出了智慧露天礦山建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)現(xiàn)智慧礦山的效益可以歸結(jié)為安全保障、高效生產(chǎn)和綠色環(huán)保3個(gè)方面。

1) 安全保障。主要通過(guò)智慧礦山云中心的智能決策模型進(jìn)行自動(dòng)決策，保障礦山人、機(jī)、環(huán)、管全方位的安全，并通過(guò)反饋信息主動(dòng)進(jìn)行決策再優(yōu)化。

人員安全方面，應(yīng)在個(gè)體防護(hù)和系統(tǒng)防護(hù)方面開(kāi)展研究：個(gè)體防護(hù)能力方面，應(yīng)具備人員所處環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、無(wú)線語(yǔ)音通話、視頻采集上傳與遠(yuǎn)程調(diào)看、危險(xiǎn)狀態(tài)逃生信息的實(shí)時(shí)獲取功能；

系統(tǒng)防護(hù)能力方面，應(yīng)能將礦山環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、重點(diǎn)區(qū)域的安全狀態(tài)實(shí)時(shí)評(píng)估及預(yù)警信息與礦山人員進(jìn)行實(shí)時(shí)互聯(lián)，并具備近感探測(cè)功能，從而實(shí)現(xiàn)全方位的人員防護(hù)。

機(jī)電設(shè)備安全方面，應(yīng)具備智能化的設(shè)備故障診斷與運(yùn)維管理能力，具備設(shè)備在線點(diǎn)檢、損耗性部件周期性更換提示、健康狀態(tài)實(shí)時(shí)評(píng)估等功能。環(huán)境安全方面，應(yīng)具備災(zāi)害實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、礦山安全狀態(tài)實(shí)時(shí)評(píng)估及預(yù)測(cè)預(yù)警、降害措施自動(dòng)制定能力。

安全管理方面，應(yīng)具備自動(dòng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)日常管控、自動(dòng)定期進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)評(píng)估及預(yù)警分析、多維度自動(dòng)統(tǒng)計(jì)與分析隱患的能力，具有手持終端現(xiàn)場(chǎng)檢查能力，實(shí)現(xiàn)隱患排查任務(wù)的自動(dòng)派發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)、實(shí)時(shí)跟蹤、及時(shí)閉環(huán)管理。此外，通過(guò)智慧化露天礦山建設(shè)達(dá)到少人化的本質(zhì)安全。

2) 高效生產(chǎn)。主要通過(guò)智慧礦山云中心的智能決策模型進(jìn)行自動(dòng)決策，保障礦山穿、爆、采、運(yùn)、排、電的自動(dòng)高效運(yùn)行，并通過(guò)反饋信息主動(dòng)進(jìn)行決策再優(yōu)化。

露天礦山采掘工作面的設(shè)備應(yīng)具備高效的自動(dòng)控制能力，從基本的就地控制，到一鍵啟停、遠(yuǎn)程集控，直至達(dá)到理想狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無(wú)人化自動(dòng)控制與巡檢；穿爆方面，可實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的自主導(dǎo)航、自主穿孔，裝藥車炮孔自動(dòng)定位及智慧裝藥；

運(yùn)輸排土方面，應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)進(jìn)行智能運(yùn)輸調(diào)度、膠帶集控、推土機(jī)自動(dòng)找平和智慧作業(yè)、破碎站工況、消耗件智能監(jiān)控和無(wú)人值守智慧作業(yè)；

供電方面，應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)實(shí)時(shí)進(jìn)行電力調(diào)度，且應(yīng)具備智能防越級(jí)跳閘保護(hù)功能；排水方面，應(yīng)具備根據(jù)水資源合理利用及峰谷用電負(fù)荷、電價(jià)等因素自動(dòng)選擇節(jié)能排水方式的功能。

主要通過(guò)智慧礦山云中心的智能決策模型進(jìn)行自動(dòng)決策，保障礦山經(jīng)營(yíng)管理的自動(dòng)高效運(yùn)行，并通過(guò)反饋信息主動(dòng)進(jìn)行決策再優(yōu)化。應(yīng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)訂單需求，通過(guò)云端的智能決策自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)指標(biāo)分解，礦山安全保障措施、采運(yùn)排計(jì)劃、供電計(jì)劃、排水計(jì)劃、復(fù)墾計(jì)劃的制定等功能。

3） 綠色環(huán)保。應(yīng)提高礦山的回采率，煤巖的自動(dòng)識(shí)別提高選采準(zhǔn)確性；提高礦山疏干水的利用率；提高礦區(qū)生態(tài)修復(fù)率；降低礦山噸煤生產(chǎn)耗電、耗水量；實(shí)現(xiàn)礦山粉塵、有毒有害物質(zhì)的全方位在線監(jiān)測(cè)和綜合治理。智慧露天礦山的建設(shè)是一個(gè)逐步分階段實(shí)施實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，結(jié)合露天礦山現(xiàn)狀和需求不斷進(jìn)行探索和研究，逐步解決制約其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和核心難題，達(dá)到智慧礦山建設(shè)的最終目的和目標(biāo)。