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一、建設(shè)必要性

當(dāng)前我國正處于加快推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程階段，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”和“人工智能+”等國家行動計劃的實施，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式正在不可避免地發(fā)生著變化。對礦業(yè)而言，依托數(shù)字化實現(xiàn)智能開采是21世紀(jì)礦業(yè)發(fā)展的重要方向和前瞻性目標(biāo)，是實現(xiàn)礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效、提升競爭力的重要途徑，是實現(xiàn)資源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境相協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。近幾年，過度依賴作業(yè)人員且存在招工、復(fù)工困難的傳統(tǒng)礦山行業(yè)，正在加速進(jìn)入智慧礦山建設(shè)時代的步伐。

礦山生產(chǎn)過程中，礦石質(zhì)量呈現(xiàn)逐年變差的趨勢，同時，我國礦產(chǎn)資源及其有用成分分布很不均勻，為了充分回收礦產(chǎn)資源，必須堅持合理的回采順序，必須進(jìn)行科學(xué)配礦，確保礦石品位穩(wěn)定，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，保證礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

因此緊緊圍繞礦山的發(fā)展要求和總體目標(biāo)，以智慧礦山建設(shè)為技術(shù)平臺和重要手段，切實落實精細(xì)管理方針，實現(xiàn)精細(xì)管理目標(biāo)。將品位較低的資源利用起來，少排廢，降低生產(chǎn)成本，提高綜合利用率。

二、建設(shè)方案

針對當(dāng)前礦山采礦生產(chǎn)信息化、數(shù)字化的實際需求，利用先進(jìn)技術(shù)來科學(xué)有效的進(jìn)行采礦生產(chǎn)管理，方案應(yīng)用后能夠促進(jìn)露天礦采礦生產(chǎn)管理工作更加科學(xué)、合理和高效，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)邁智能配礦管理系統(tǒng)主要分為五部分：

一是利用質(zhì)量化驗系統(tǒng)化驗分析爆堆品位，構(gòu)建爆堆品位數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)爆堆數(shù)據(jù)的可視化管理，通過爆堆數(shù)據(jù)與地質(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合，便于生產(chǎn)配礦人員掌握礦石分布；

二是結(jié)合爆堆品位數(shù)據(jù)，綜合考慮挖機(jī)生產(chǎn)作業(yè)能力，實現(xiàn)爆堆邊界的自動提取，依據(jù)爆堆品位分布，自動生成參與配礦的配礦單元；

三是根據(jù)獨有的多目標(biāo)智能配礦模型自動生成最優(yōu)配礦計劃，按照設(shè)定的產(chǎn)量、品位、巖性等約束條件，在配礦單元之間進(jìn)行優(yōu)化計算出最優(yōu)的礦石搭配方案，得到配礦單元出礦量、品位等配礦方案數(shù)據(jù)，為露天礦生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)保障；

四是利用高精度定位技術(shù)實時動態(tài)獲取電鏟或挖機(jī)出礦品位，實現(xiàn)電鏟或挖機(jī)出礦品位的動態(tài)跟蹤，便于調(diào)度人員實時掌握出礦品位的變化；

五是對執(zhí)行過程進(jìn)行全方位監(jiān)控管理，形成配礦計劃的執(zhí)行情況反饋表以供分析。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

1、爆堆品位獲取及爆堆模型構(gòu)建

礦山在實際生產(chǎn)過程中，以炮孔平均品位為爆堆品位，為解決傳統(tǒng)化驗流程人工強(qiáng)度高、效率低等問題，建設(shè)質(zhì)量化驗系統(tǒng)，以智能高效為引領(lǐng)，結(jié)合礦山生產(chǎn)化驗流程，將測量-放樣-取樣-制樣-送檢-化驗全流程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，實現(xiàn)礦石質(zhì)量化驗數(shù)據(jù)實時、在線、可視。

三維爆堆模型

2、配礦單元自動生成

為實現(xiàn)精準(zhǔn)配礦，解決因人為繪制造成配礦單元不符合生產(chǎn)實際、配礦單元品位不準(zhǔn)確等問題，現(xiàn)提出依據(jù)炮孔位置信息，結(jié)合群智能優(yōu)化算法，實現(xiàn)爆堆邊界的自動提取。依據(jù)爆堆品位分布，利用智能分割算法，實現(xiàn)炮孔作用范圍的自動分割。

3、配礦計劃生成

針對礦區(qū)的實際情況，為保證入選礦石品位的均衡，結(jié)合礦山年度、月度計劃，按照設(shè)定的礦量、品位約束條件，根據(jù)獨有的多目標(biāo)智能配礦模型自動生成最優(yōu)配礦計劃，按照設(shè)定的產(chǎn)量、品位約束、巖性約束等條件，在爆堆之間進(jìn)行優(yōu)化計算出最優(yōu)的礦石搭配方案，得到爆堆鏟裝位置、出礦量、品位等配礦方案數(shù)據(jù)，為露天礦生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)保障。系統(tǒng)支持三種配礦模式：手動配礦、自動配礦、智能配礦。

4、挖機(jī)實時品位提取

利用高精度車輛定位終端實時獲取挖機(jī)GPS位置信息，結(jié)合炮孔品位信息，以挖機(jī)作業(yè)半徑為中心，判斷炮孔和挖機(jī)間距是否滿足挖機(jī)作業(yè)條件，從而將滿足挖機(jī)作業(yè)條件的炮孔品位加權(quán)平均，實現(xiàn)挖機(jī)鏟裝實時品位的獲取，便于調(diào)度人員實時掌握出礦品位的變化。

5、 生產(chǎn)智能調(diào)度管理

智能調(diào)度管控系統(tǒng)將作業(yè)計劃，裝、運、卸生產(chǎn)調(diào)度以及運輸量自動計量統(tǒng)計與管理集成為一體，采用物聯(lián)網(wǎng)等一系列高新技術(shù)，實現(xiàn)對裝、運、卸生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)采集、判斷、顯示、控制與管理，實時監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度卡車、挖機(jī)等設(shè)備的運行，實時對采礦生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測及控制，動態(tài)調(diào)整車鏟比，減少礦車等待時間，提高車鏟裝載效率，從而形成一種信息化、智能化、自動化的全方位的新型現(xiàn)代智慧礦山開采系統(tǒng)。

6、配礦執(zhí)行監(jiān)控

系統(tǒng)根據(jù)配礦計劃中挖機(jī)鏟裝位置處的品位及運輸量可以實時計算破碎站內(nèi)礦石的品位和礦量，當(dāng)?shù)V石品位不符合出礦要求時，系統(tǒng)會進(jìn)行智能預(yù)警提示，調(diào)度人員可以利用品位優(yōu)化控制模型，對配礦計劃進(jìn)行實時的調(diào)整并加以控制，保證入礦品位的均衡，降低入礦品位偏差率。實時監(jiān)控各計劃的執(zhí)行情況，當(dāng)計劃執(zhí)行較快或者較慢時，系統(tǒng)觸發(fā)告警，調(diào)度人員可利用配礦執(zhí)行情況優(yōu)化車輛調(diào)度，保證各計劃同時開展。

7、配礦執(zhí)行反饋

系統(tǒng)根據(jù)配礦計劃執(zhí)行情況進(jìn)行匯總，分析配礦計劃執(zhí)行情況，明確配礦計劃執(zhí)行偏差，統(tǒng)計各配礦單元向卸載點出礦情況，統(tǒng)計各卸礦站指標(biāo)、各卸礦站巖性占比，支持班次匯總、日匯總、月匯總、自由班次組合匯總等。

三、效益分析

1、經(jīng)濟(jì)效益分析

品位是礦石質(zhì)量的決定性因素，配礦系統(tǒng)的應(yīng)用本身是為了提高低品位礦石的利用率，該系統(tǒng)的應(yīng)用使配礦計劃更加科學(xué)，克服了單純?nèi)斯そ?jīng)驗配礦的不足，最大限度的保證采場礦石質(zhì)量的穩(wěn)定性和均勻性，為選礦工藝提供良好的基礎(chǔ)，在保證礦石質(zhì)量的情況下增加了合格礦石的產(chǎn)出，增加銷售收入，延長了礦山的服務(wù)年限，提升經(jīng)濟(jì)效益。

若采用人工經(jīng)驗配礦法，生產(chǎn)技術(shù)人員制定完配礦計劃后，需要分派統(tǒng)計人員在礦區(qū)各卸載點進(jìn)行計劃執(zhí)行情況統(tǒng)計，以班次/日為統(tǒng)計周期上報統(tǒng)計數(shù)據(jù)，無法實時跟蹤礦石質(zhì)量情況，應(yīng)用本系統(tǒng)后無需人員值守在卸載點，降低了生產(chǎn)成本。

2、 管理效益分析

應(yīng)用本配礦系統(tǒng)后，管理人員可實時跟蹤整個配礦環(huán)節(jié)的現(xiàn)場生產(chǎn)情況，從爆破后爆堆礦石質(zhì)量的化驗管理，到科學(xué)的制定礦山配礦計劃，再到實時的監(jiān)控執(zhí)行情況，查看配礦執(zhí)行情況反饋表進(jìn)行生產(chǎn)決策分析。整個過程指揮靈活，流程透明，數(shù)據(jù)詳盡，數(shù)據(jù)實時反饋，使得決策分析更加合理，使配礦環(huán)節(jié)的管理更加高效便捷。