1、智慧露天礦山建設基本構想智慧化系統之一：露天礦基礎支撐智慧化系統露天礦基礎支撐智慧化系統（如圖4所示）是智慧露天礦建設的重要 基石，主要有網絡環境、硬件環境和軟件環境建設，包括支撐智慧露 天礦建設和運行的大數據信息網絡平臺、綜合數據庫系統、通信感知 設施、網絡傳輸、數據倉庫、應用支撐、高性能計算、海量存儲、信 息安全以及各類智能終端系統等基礎保障系統。其中網絡環境建設主 要包括數據通信和網絡安全；硬件環境建設主要包括數據中心、管控 指揮中心和辦公環境建設；軟件環境建設主要包括專家知識庫、大數 據基礎及分析平臺。露天礦基礎支撐智慧化系統為后期各業務系統的 建設提供全方位服務，保證數據可靠的采集、

2、傳輸、存儲、應用等。 并隨著智慧礦山業務單元的建設，保持一定的先進性，從而為整個智 慧露天煤礦的建設保駕護航66-68。智慧化之一-露天礦基礎支撐智慧化系統示意圖智慧化系統之二：露天礦時空演化智慧化系統露天礦全生命周期可以概括為開發前、中、后各個階段，露天礦設 計、生產、管理等一切行為無外乎是露天礦三維時空的動態發展變 化，因此，智慧化建設首先就是構建露天礦三維時空演化的可視化、 數字化動態模型，動態記錄和查詢、展示露天礦在任何時段資源開發 和環境的三維空間形態、設備和工藝系統布局及運行狀態、生產計 劃、施工及管理等經濟技術狀況等。露天礦時空演化智慧化系統（如圖5所示）實現所有地質、測量、安

3、全、生產等相關數據的集合與展現，露天礦的所有信息都可以通過時 空演化模型進行查詢并得到直觀的體現，如進行露天礦歷史生產狀況 回溯以及模擬開采、檢驗生產計劃方案的優劣、核驗工程實施與生產 計劃的出入等操作，形成機電設備管理、生產計劃與工程管理等系統 進行可視化分析和智慧化應用的基礎69-73。圖5智慧化之二：露天礦時空演化智慧化系統智慧化系統之三：露天礦設備及工藝智慧化系統露天礦設備及工藝智慧化系統對鉆機、混裝炸藥車、電鏟、自卸卡 車、排土機以及原煤地面生產系統（含破碎站、膠帶輸送機、堆取料 機、裝車站）等進行智慧化規劃，主要實現設備作業過程的數字化、 自動化，作業環節的遠程控制及智慧作業，實現

4、減少現場人員重復性 簡單工作，減少現場作業人員的目標。通過物聯網采集設備運行工 況，進行設備間相互關聯性、計量等分析，并實現識別、比對、分 析、傳輸、接收指令等智能化功能74-80。主要包括：1 ）采掘設備智能化。如圖6所示，通過礦用傳感器、人工智能和3s （GIS、GPS、RS）等技術來實現電鏟的智能化、精準化作業，在作 業過程中確定電鏟正確的合理位置、鏟斗的合理挖掘方式；準確識別 巖石塊度和煤巖混合臺階，并把地質數據實時傳輸到生產技術中心， 為工作面下一次推進作出合理的計劃；裝車時可準確識別卡車位置以 及車斗內物料的堆積形狀，為鏟斗懸停位置提供引導，保證卡車的滿 載率。62）運輸設備智能化

5、。如圖7所示，通過3S（ GIS、GPS、RS）、傳 感器等技術實現大型運輸卡車的定位、作業位置分配、最優運輸線路 的規劃、排土作業自動停靠等功能，并在簡單路況下實現卡車無人駕駛；采用智能化膠帶運輸機實現煤樣的自動檢測并分裝分流、自動檢 測物料粒度、調整破碎機轉速；研究大傾角運輸機（膠帶或鏈板）在 露天煤礦的應用，降低運輸成本。圖7運輸設備智能化3）排土設備智能化。如圖8所示，研究無線遙控推土機在露天礦排土 作業中的應用，實現全液壓推土機在遠程操控模式下無人駕駛運行。 利用全球定位系統（GPS）和安裝在工程機械上的傳感器實時掌握推 土機自身的位置、挖掘地面的鏟刀和機械臂的狀態以及地面情況等數

6、據，將作業指示數據傳送到工程機械配備的控制盒后，可以一邊利用 測量系統確認情況一邊施工。4）穿孔爆破作業智能化。如圖9所示，利用地理信息系統、虛擬現 實、地質統計學等方法，并結合巖石爆破理論和爆破技術，開發露天 礦山爆破工程智能化三維設計系統，實現爆破參數設計、爆破過程模 擬和爆破效果預測分析；應用基于GPS、捷聯式慣導系統等技術實現 鉆孔設備的精準定位，并實時進行鉆孔位置和深度的校驗，實現鉆機 的智能化精確作業。圖9穿孔爆破作業智能化5 ）破碎機（站）智能化。如圖10所示，利用物料塊度圖像識別、破 碎過程震動傳感、電器自動化控制調節等技術，通過實時圖像處理， 判斷物料形狀、塊度大小，構建分級

7、標準對物料進行分配并統計分析 不同塊度所占比例。基于物料塊度及破碎過程震動頻率、幅度實時監 控與判斷，通過塊度分析反饋爆破效果，另一方面通過智能調節給料 速度、破碎輥轉向及轉速，達到高效作業。圖10破碎機（站）智能化6 ）設備故障實時智能診斷智能化。如圖11所示，研究參數信號高速 同步采集與長距離傳輸技術；研究基于嵌入式技術對海量數據實時分 析，實現機電設備故障本地實時分析；探討設備微弱故障特征提取與 定量智能診斷技術，克服設備故障診斷對專業人員的過分依賴；探討 機電設備遠程集中監測診斷技術，實現信息共享與多點訪問。NWgR 一gm舟GodFrey G_ 11- b 皿- - - - 1圖11

8、 設備故障實時智能診斷智能化國him下iDrlinf SAm.匕骨對兩g! - f IIIJ，力 i心”f Chris SaninnuE士丹|叩-FlumDr&gllnti cCytli te；urn*ifW-KFn.XI* rt 口工 nwrmuKW * Eg： W# IeWInai DyiH#Muw! w.-.nraH-i“cn-ga Cng Dini EtiniAei F na ibi i4j0 ITO” 尸：D?r* 燈仙 嶺智慧化系統之四：露天礦生產計劃與工程管理智慧化系統露天礦生產計劃與工程管理智慧化系統在生產與施工一體化邏輯關系 規劃基礎上，主要實現穿爆、采裝、運輸和排棄環節等的

9、智能化設 計，局部作業過程的推演和分析，作業環節關鍵點進行細化和量化， 規范施工標準，生產成本的自動核算以及績效的自動考核，礦山施工 質量的智能管控，實現開采過程的動態仿真，開采設計和施工的交互 分析和優化，生產目標最優下各工藝環節自動決策和施工，最終達到 智能決策的目的。在設備智能化基礎上，結合綜合調度優化實現生產目標最優下各工藝 環節最優化的自動決策，同時實現輔助生產環節的智能化，即建設一 個生產工藝系統綜合智能化監管決策平臺（或稱為露天礦全系統（人 機環境管理）智能決策平臺），按照即時、階段確定的生產目標（優 化目標如成本最低、總體產能最大等），應用物聯網+對單臺設備的即 時空間位置、運

10、行軌跡、作業狀態、完好情況、以及各種經濟技術指 標的測算等，綜合調度優化，實現整體最優目標下的穿孔、爆破、采 裝、運輸、排棄主要工藝系統的分目標優化運行；各個設備之間的準 確定位、入換、最優匹配；隨時完成主要信息推送（重點設備效能、 故障、效能考核等排行榜）；逐步延伸到輔助生產環節的智能化：后 期覆蓋疏干排水、道路維護、供電維護等輔助作業設備。露天礦生產計劃、工作面延深工程、推進工程、開拓運輸道路施工等 礦山工程的智能化。重點在生產組織與施工作業工程的智能化：按照 現有工藝設備和設計及中短期計劃，確定最佳穿孔、爆破、土煤巖各 個工作面采裝、運輸、排棄、道路維護、復墾等工程或生產作業的施 工設計

11、/計劃方案、最優技術參數、設備系統布局及調度、人員及物資 保障、輔助工程等；實際作業位置、運行狀態、數量質量指標等信息 通過互聯網/物聯網/大數據采集/共享其位置、運行工況或相互間關聯 性、計量等，并實現識別、比對、分析、傳輸、接收指令等實現作業 過程及其管理的智能化81-83。智慧化系統之五：露天礦綜合管理智慧化系統露天礦綜合管理智慧化系統是基于時空演化模型采集的數據、機電設 備的智慧化產生的數據和生產計劃與工程管理產生的數據，采用大數 據分析、專家評價、專家系統等先進的技術手段，研究綠色、安全、 高效生產的智慧管理方法，如實現生產效能的全自動化分析、生產成 本的實時管控、績效考核的無處不在，最大化程度降低露天礦的生產 成本；實現生產設備智慧指揮、礦山工程智慧管理以及工藝系統智慧 優化，進一步實現少人作業，減少甚至杜絕露天礦本身的安全隱患， 實現露天礦的本質安全；提高生態復墾的質量、降低生態復墾的成 本，實現生態恢復的價值，實現露天開采的本質綠色，最終實現建設 和諧、美麗、可持續發展的露天礦。如圖12所示，露天礦綜合管理智慧化系統實現露天礦山所有智慧化系 統的綜合集中管控，包括礦山人員、財務、物資、安全以及外包工程 等管理的智能化；生態保護、節能等