有色金属行业智能矿山建设指南（试行）.pdf

1 附件 1 有色金属行业智能矿山建设指南（试行） 为贯彻落实国务院关于深化“互联网先进制造业” 发展工业互联网的指导意见 新一代人工智能发展规划 等国家相关政策， 按照 国家智能制造标准体系建设指南 的总体要求，切实推进有色金属矿山智能升级，特编制本 指南。本指南是促进行业技术进步和规范发展的引导性文 件，不具有行政审批的前置性和强制性。 一、建设目标 结合我国有色金属矿山开采环境复杂、安全管理压力 大、多元素资源共生等特点，在矿山已有自动化、信息化 建设基础上，推进物联网、大数据、人工智能、5G、边缘 计算、虚拟现实等前沿技术在有色金属矿山的应用，建成 集资源的数字化管理、面向“矿石流”的智能生产管控、全 流程的少人无人化生产、集成化的本质安全管理、基于工 业大数据的智能决策于一体的本质安全、资源集约、绿色 高效的有色金属智能矿山，促进企业转型升级、高质量发 展，全面提升企业的综合竞争力和可持续发展能力。 2 二、建设原则 坚持因企制宜坚持因企制宜，，注重实效注重实效。。根据企业发展战略和实际 生产经营情况，充分考虑矿山资源禀赋条件、矿山所处生 命周期阶段、工艺装备水平以及信息化建设基础，明确企 业智能化建设重点， 新建矿山直接进行智能化规划与设计， 在产矿山有序推进智能化改造。 坚持整体规划坚持整体规划，，分步实施分步实施。。把握智能制造发展方向和 重点，从全局、整体层面进行顶层设计，围绕有色金属智 能矿山建设主要环节和重点领域，结合矿山自身能力和业 务需求等特点，分步实施，有序推进智能矿山建设。 坚持创新引领坚持创新引领，数据驱动，数据驱动。。积极探索 5G 等新型基础 设施在企业生产中的应用，推动新技术与有色矿山的融合 创新；基于数据和机理融合驱动的理念，应用大数据、人 工智能、 边缘计算等技术提升信息系统学习与认知的能力， 利用 AR/VR（增强现实/虚拟现实）等技术形成人机混合 增强智能，充分发挥工艺技术人员的智慧与机器智能的各 自优势，推动工艺与管理知识的沉淀与复用，支撑企业持 续进行技术创新。 三、总体设计 （一）总体架构（一）总体架构 鼓励有色金属智能矿山采用基于工业互联网平台的 3 云、边、端架构，建立面向“矿石流”的全流程智能生产管 控系统， 将矿山大量基于传统 IT 架构的信息系统作为工业 互联网平台的数据源，继续发挥系统剩余价值，同时逐步 推进传统信息化业务云化部署，实现矿山全流程的少人无 人化生产。参考架构如图 1 所示 图图 1 有色金属有色金属智能矿山参考架构图智能矿山参考架构图 1.技术架构技术架构 端通过对生产设备进行智能化改造和成套智能装备 的应用，实现全面感知和精准控制。 边充分利用矿山原有及新建控制系统数据，汇聚区 域数据资源，实现边缘侧的数据分析和实时决策。 云集成工业微服务、大数据服务、应用开发与部署 等功能，实现海量异构数据汇聚与建模分析、工业经验知 4 识软件化与模块化、各类创新应用开发与运行。 2.智能应用智能应用 智能生产与管理聚焦矿山采选和运营管理层面，通 过对实时生产数据的全面感知、实时分析、科学决策和精 准执行， 实现面向“矿山规划-地质建模-采掘计划-采矿设计 -采矿作业落矿-出矿-运输-提升-选矿破碎-球磨-浮选-浓 密-脱水-尾矿充填-尾矿排放”全流程的、以“矿石流”为主 线的生产过程优化；通过对质量、能源、成本等数据的分 析，实现管理决策优化。 智能服务聚焦供应链层面，通过对供需信息、制造 资源等数据的分析，实现资源优化配置。 协同创新聚焦数据价值挖掘，通过对生产过程数据 和矿山运营数据的分析、挖掘，不断形成创新应用。 （二）建设路径（二）建设路径 坚持“融合发展，并行推进”，循序渐进推进企业智能 矿山建设进程。 1.现有矿山现有矿山 （1） 依据矿山实际业务特点和支撑配套条件， 对企业 智能制造基础进行评估，编制总体规划，考虑矿山实际需 求紧迫程度、基础条件和资金承受能力等因素制定实施方 案，明确任务目标、预期成果及详细的实施计划，分步开 5 展建设。 （2）开展信息化标准化的建设工作，制定数据标准、 流程标准、操作标准；对设备进行数字化、智能化改造， 对生产过程进行自动控制， 加装智能视频监控和智能仪表， 开展成套智能装备应用，实现矿山数字化、网络化、少人 化。 （3） 开展矿山智能生产系统建设， 实现矿山资源数字 化、采选生产过程智能控制、安全管理的集成化等，实现 矿山固定设施无人值守自动化、采矿装备智能化与选矿流 程自动化，实现矿山全流程的少人无人化生产。 （4） 建设工业大数据分析平台， 充分挖掘数据潜在价 值， 结合过程机理实现设备故障智能诊断、 过程参数优化、 生产流程优化、数字仿真优化、经营决策优化等。以工业 互联网技术为基础，逐步打造具有自感知、自学习、自决 策、自执行、自适应的有色金属智能矿山。 2.新建矿山新建矿山 依据新建矿山特点和配套条件，根据可研报告、初步 设计编制总体规划，考虑先进工艺、先进装备、先进信息 技术等因素制定高标准、高起点、高水平的智能制造实施 方案，明确阶段任务目标、预期效果及详细的实施计划， 分步开展建设。 6 （1） 基建阶段完成对智能设备的要求， 完成工控网络、 视频网络、信息化基础设施、物联网等的建设，做到矿山 数据通信网络化，构建矿山信息传输、处理、存储平台和 集中管控体系。 （2） 基建后期到投产期内， 同步开展矿山智能生产系 统建设，实现矿山资源数字化、采选生产过程智能控制、 智能生产管理与执行等，实现矿山固定设施无人值守自动 化、采矿装备智能化与选矿流程自动化，实现矿山全流程 的少人无人化生产。 （3） 投产并实现达产达标后， 在积累一定量数据的基 础上，开始建设工业大数据分析平台，充分挖掘数据潜在 价值，实现设备故障智能诊断、过程参数优化、生产流程 优化、数字仿真优化、经营决策优化等。以工业互联网技 术为基础，打造具有自感知、自学习、自决策、自执行、 自适应的有色金属智能矿山。 针对现有矿山、新建矿山的不同特点，鼓励有条件的 大型矿山企业建设工业互联网平台，鼓励中小型矿山企业 使用工业互联网平台。鼓励矿山企业以硬件、软件、数据 等基础要素迁入云端为先导，快速获取数字化能力，不断 变革原有体系架构和组织方式，有效运用云技术、云资源 和云服务，逐步实现核心业务系统云端集成，促进跨企业 7 云端协同。 （三）关键要素（三）关键要素 1.本质安全本质安全 通过智能装备的应用及六大安全系统的建设，构建以 全面评估、闭环管理、实时联动、智能预警为特征的主动 安全管理保障体系，全面提升人员行为安全、作业环境安 全、设备运转安全，提高矿山的本质安全水平。 2.资源集约资源集约 通过废水指标实时监测与控制、尾矿充填自动化控制 与最优化调控、尾矿输送安全监测及尾矿建材自动化加工 等，高效循环利用废水、提高尾矿充填利用率及尾矿建材 化利用水平，实现尾矿资源的综合利用和废水资源的无害 化与零排放。 3.绿色高效绿色高效 通过建设能耗实时监测与智能优化管控、排放综合监 控等系统，降低能耗、减少排放，实现能耗最优化控制、 排放实时监管等目标。 四、建设内容 围绕物联网、云计算、大数据、人工智能、5G 等新一 代信息通信技术与先进制造技术深度融合，在矿山的感知 层面、管控层面、决策层面实现新的运营管控模式，推进 8 矿山企业转型升级，实现高质量发展。 （一）基础设施的数字化改造与建设（一）基础设施的数字化改造与建设 结合矿山生产工艺流程，应用自动控制、智能感知等 技术对凿岩台车、铲运机、卡车、装药车、破碎机、磨机、 浮选机、浓密机等采选工业设备及其他基础设施进行数字 化改造，完善工业网络及信息安全建设，通过生产设备的 自动化、集成化、智能化改造替代人工操作，以设备改造 提升实现节能减排，减员增效，提高劳动生产率和资源综 合利用率。 1.智能感知智能感知 鼓励矿山企业加快部署环境感知终端、智能传感器、 智能摄像机、无线通信终端、无线定位终端等数字化工具 和设备，融合图像识别、振动感知、声音感知、射频识别、 电磁感应等关键技术，实现矿山环境数据、采矿装备状态 信息、工况参数、选矿检测分析数据、尾矿输送自动化监 测数据、尾矿充填工艺数据、移动巡检数据等生产现场数 据的全面采集，实时感知生产过程和关键装备运行数据和 状态。 专栏专栏 1智能仪器仪表智能仪器仪表 通用仪器仪表通用仪器仪表智能摄像机、实时定位系统等。 采矿仪器仪表采矿仪器仪表 风压传感器、 风速传感器、 应力应变传感器、 位移传感器、 流量传感器、料位传感器、液位传感器、浓度传感器、微震传感器、有毒有害 9 气体传感器、三维激光扫描仪、卫星测量仪、雷达遥感测量仪、无人机航测系 统等。 选矿仪器仪表选矿仪器仪表矿浆品位在线分析、皮带矿石品位在线分析、矿浆粒度在 线分析、矿浆浓度在线分析、 矿浆 PH 在线检测、矿浆溶液离子浓度在线分析、 浮选泡沫自动分析、矿石块度自动分析、半自磨/球磨机负荷在线监测、半自 磨/球磨机声音检测、半自磨/球磨机衬板磨损在线检测、旋流器状态监测、选 冶氰根在线分析、浸出槽碳浓度在线分析、矿浆贵金属在线分析仪、矿物组成 在线分析等。 2.智能装备智能装备 在有色金属矿山生产劳动作业强度大、作业环境恶劣 （高温、多粉尘、噪音大等）、人员安全风险大的凿岩、 装药、支护、铲装、运输等岗位，鼓励矿山应用智能凿岩 台车、智能锚杆台车、智能铲运机、智能卡车、智能装药 车等具备自主行驶与自主作业功能的采矿装备进行凿岩、 装药、支护、铲装、运输等作业，鼓励开展老旧采矿装备 的智能化改造，降低人员劳动强度，提高生产安全性、质 量稳定性和生产效率。 专栏专栏 2智能装备智能装备 露天采矿露天采矿装备装备 智能潜孔钻机、智能牙轮钻机、 智能装药车、 智能挖掘机、 智能卡车等。智能潜孔钻机、智能牙轮钻机、智能装药车、智能挖掘机等智能 装备支持远程遥控作业功能，智能卡车具备自主行驶、自主卸载等功能。 地下采矿装备地下采矿装备智能凿岩台车、智能锚杆台车、智能铲运机、智能卡车、 智能装药车等。智能凿岩台车可与三维矿业软件无缝对接，有条件的可基于三 维设计自动进行凿岩；智能锚杆台车可实现远程遥控作业，有条件的可支持锚 10 杆锚网联合支护等功能；智能铲运机支持视距、远程遥控及自主行驶等多种模 式，有条件的矿山可探索无人铲装作业功能；智能卡车可实现自主行驶；智能 装药车具备自主寻孔、自主装药等功能。 选矿装备选矿装备智能摇床、智能高效磨机、智能浮选机、智能高梯度磁选机、 浓密机等。 智能破碎机可识别原矿及产品粒度， 自适应调整排矿口尺寸等参数； 智能高效磨机可实现磨机负荷状态等特征的自动识别、 实现磨机转速、 给料量、 磨矿浓度等参数的自适应调控；智能浮选机可根据矿石性质、实时泡沫图像和 矿浆在线监测系统等对槽内的液位、充气量、药剂量等进行自动调控；智能高 梯度磁选机可根据矿石性质进行聚磁介质的自适应匹配和自动调控。 3.网络建设网络建设 统筹工业互联网内外网络建设，整体规划部署矿山控 制网、生产网、办公网、监控网等网络，采用工业以太网、 无线通信等技术实现包括但不限于生产实时数据、多媒体 信息和管理数据等的传输交互，优先保障控制网的通信畅 通与冗余安全，实现主要办公区、主要巷道、受控区域包 括但不限于水泵房、变电所、炸药库、避灾硐室等、装备 作业区等重点区域的网络全覆盖。 搭建矿山物联网平台，提升网络的布局布点与覆盖范 围，实现地面与井下的无障碍通讯，满足大批量人员与移 动设备精确定位、设备实时控制、大批量实时工业数据的 采集与传输等要求。 对工业互联网内网进行改造，鼓励有条件的矿山开展 IPv6、5G、NB-IoT（窄带物联网）等新型技术的规模化试 11 验和应用部署，采用无线 Mesh 网络、Ad-hoc 网络等技术 实现全部移动装备和作业人员的无缝信息交互。鼓励矿山 配备高系统容量、高传输速率、多容错机制、低延时的高 性能网络设备，采用分布式工业控制网络，建设基于软件 定义的敏捷网络，实现网络资源优化配置。 专栏专栏 35G 的应用场景的应用场景 露天露天/地下矿山无人驾驶地下矿山无人驾驶基于 5G 网络大带宽的优势，利用 ADAS（高级 驾驶辅助系统） 技术， 开展矿山无人驾驶系统建设与应用， 减少现场作业人员， 实现安全、减员，支撑企业降本增效。 培训与应急演练培训与应急演练基于 5G 网络大带宽的优势，利用 AR（增强现实）、 机器视觉等技术对矿山生产过程进行虚拟仿真， 对生产操作人员进行培训和应 急演练。 4.信息安全信息安全 按照网络安全法加强工业互联网安全工作的指 导意见等相关文件要求，统一进行规划设计，构建一个 中心管理下的多重安全防护保障体系，即以安全管理中心 为核心，涵盖物理环境安全、应用系统安全、网络安全、 数据安全、应用安全、主机安全、网络通讯安全及备份与 恢复等的技术体系。 聚焦矿山内外网安全、工业控制网安全及安全管理系 统平台等方面，重点关注工控网安全防护建设。建立健全 信息安全管理制度，通过信息安全体系实现统一管控，形 12 成主动防御、综合防护的技术保障体系，提高信息安全的 态势感知、监测预警、应急处置、追踪溯源能力。 （二）基于业务驱动的智能生产系统建设（二）基于业务驱动的智能生产系统建设 鼓励矿山企业基于“业务驱动”理念， 利用工业自动化、 云计算、物联网、传感网络、虚拟现实与仿真、精确定位 与导航、高带宽有线/无线通信、数据挖掘、人工智能等技 术，建立具有工艺流程优化、动态排产、能耗管理等功能 的智能生产系统，构建面向“矿山规划-地质建模-采掘计划 -采矿设计-采矿作业落矿-出矿-运输-提升-选矿破碎-球 磨-浮选-浓密-脱水-尾矿充填-尾矿排放”全流程的、以“矿 石流”为主线的高度集成化、 智能化、 扁平化的矿山生产经 营管理模式，实现企业生产的绿色、安全和高质高效。 1.矿山地质资源数字化矿山地质资源数字化 在三维可视化平台下，建设集地质资源管理、测量管 理、采矿智能设计等功能于一体的矿山资源数字化系统， 实现矿山地质资源模型的精确构建与实时更新，并通过数 据存储、传输、表述、深加工和融合等数据处理环节，使 地质资源信息在矿山地质、测量和采矿之间数字化流转， 实现矿山地质资源信息的精准统计、 高效处理和实时共享， 支撑矿山规划设计，形成矿山智能生产的基础条件。 专栏专栏 4矿山资源数字化系统矿山资源数字化系统 13 地质资源管理系统地质资源管理系统将原始勘探数据、生产勘探数据和炮孔岩粉样数据等 进行可视化，实现勘探数据的直观形象显示，完成矿床品位分析、矿床三维模 型建立和储量估算等。在此基础上，实现资源储量升级、核减、二/三级矿量 圈定等资源储量的动态管理。 矿山测量管理系统矿山测量管理系统 快速处理经多种仪器、 多种测量方法取得的测量数据， 建立地表、爆堆、巷道、采空区等三维模型，计算工程量。 采矿智能设计系统采矿智能设计系统通过参数设置完成露天、井下道路设计，根据设计参 数计算工程量，生成设计模型。对于露天开采，实现中长期计划、短期计划、 露天爆破设计；对于地下开采，通过设置参数完成炮孔布置、炮孔装药、爆破 量计算，实现完善的采准、切割、回采设计和地下爆破设计。根据矿体、巷道 模型、 品位模型等数据进行计划编制， 支持在三维可视化环境下根据工程类型、 施工条件等对计划进行动态更新。 2.采矿生产过程智能控制采矿生产过程智能控制 结合有色金属矿山开采环境复杂、作业地点分散、生 产流程不连续、大部分矿山生产规模较小等实际情况，在 凿岩、装药、出矿、支护、溜井放矿、运输、提升等采矿 重点作业环节，设备分散、动态性强、作业环境恶劣、安 全隐患突出，鼓励矿山企业利用机理建模、虚拟仿真、自 动控制、人工智能等多种手段，应用先进工业控制软件， 实现先进控制层的参数优化与协同，实现自动控制与自主 运行。 （1）采矿固定设施运行过程自动控制 针对矿山的供电、压风、通风、排水、充填、提升等 14 位置固定、 设备运转规律性强且操控方式相对简单的作业， 建设固定设施自动控制系统，在实现现场无人化操作的前 提下，通过智能控制算法保证系统连续高效运转，实现无 人值守。 专栏专栏 5采矿固定设施运行过程自动控制系统采矿固定设施运行过程自动控制系统 矿山供电监控系统矿山供电监控系统对地面箱式变电站、井下变电所、采区变电所、线路 等变输配系统和设备的在线参数检测，实现地面调度中心对供电设备的遥测、 遥调和遥控。鼓励有条件的矿山企业实时监控各个开关柜的电压、电流、功率 等参数及开停状态，实现故障自动检测、定位、预警，通过加装烟感和电缆温 度检测系统提高安全生产水平，实现高压、低压供电管理无人值守。 矿井压风自动监控系统矿井压风自动监控系统实现空压机及冷却系统自动联动控制，按程序自 动执行启停及加卸载操作；实现按需自动启停一台或多台空压机，完成空压机 的自动加卸载控制；实现空压机及冷却水泵自动轮换功能；实现对排气温度、 电机定子温度、 冷却水温度超温报警，冷却水压力、 润滑油压力、冷却水断水、 过载停机、电源逆相、缺相保护、超过最大工作压力安全阀动作、空气过滤器 堵塞、油过滤器堵塞、油气分离器堵塞等故障的自动报警功能；具备远程启停 和就地控制功能。 矿井通风自动控制系统矿井通风自动控制系统建设对风速、风压、风温、有毒有害气体浓度进 行自动连续监测的传感系统，实现控制系统的远程和就地控制功能。鼓励有条 件的矿山企业对主扇、局扇及辅扇进行联动控制，实现按需通风。 矿山排水自动监控系统矿山排水自动监控系统建设对水仓水位，水泵流量、排水压力、负压真 空度、轴温、阀门状态、运行效率，电机轴温、定子温度、电压、电流、电 耗、功率、运行效率等参数进行监测的传感系统，实现单台水泵和多泵联排的 远程启停和就地控制功能。 矿山尾矿充填自动控制系统矿山尾矿充填自动控制系统采用充填工艺的矿山，建设尾矿充填自动化 系统， 实现进仓分配、放空及冲洗、 水泥仓下料量的配比控制、砂仓放料监测、 料位、液位监测、联锁调节、充填尾砂浓度控制、充填尾砂量与水泥的比例控 15 制、充填矿浆干矿量计量及浓度控制、搅拌桶液位控制、液下泵池液位检测、 污水泵控制、水量计量、料仓松动防堵和充填管道清洗控制系统、尾矿输送泵 房尾砂输送缓冲池、尾砂搅拌槽、水封水池液位检测和报警、尾矿输送泵房尾 矿输送管路恒压输送。 矿井提升自动控制系统矿井提升自动控制系统实现连续速度监控、逐点速度监控、井筒开关监 控、 所有编码器之间的相互监控、重载下放监控、 重载提升监控，完成对速度、 位置和力矩的闭环控制和故障处理保护回路，实现精准停车。 （2）采矿装备智能控制 针对矿山凿岩、装药、出矿、支护、溜井放矿、运输 等作业地点分散、动态性强的作业，建设采矿装备智能控 制系统，实现采矿装备运行状态监控、装备高精度定位、 无轨装备作业过程远程操控、破碎及放矿装备作业过程远 距离控制、溜井料位实时监测、有轨装备远程控制、斜坡 道信号自动控制、地下采矿生产调度、露天采矿生产调度 等功能，达到主生产作业或危险区域设备自主运行、作业 现场少人无人化的目的。 专栏专栏 6采矿装备智能控制系统采矿装备智能控制系统 采矿装备状态监控系统采矿装备状态监控系统 通过对作业装备动力系统、 传动系统、 制动系统、 作业执行机构等工况参数的实时采集及分析， 实现对装备的运行状态的实时监 控。 采矿装备高精度定位系统采矿装备高精度定位系统 配备位置显示软件、 定位引擎软件、 定位基站、 定位终端，实时监测有轨、无轨装备移动作业过程，精准反馈装备位置及行驶 信息，连续化描述装备运行轨迹。鼓励有条件的矿山建设具有车载显示终端的 系统，实现全局装备位置及工况信息的实时推送。 16 采矿无轨装备远程操控系统采矿无轨装备远程操控系统通过固定网络通信设备、远程操控台、控制 服务器、车载无线通信终端、车辆定位装置、车载控制器、数控执行机构、无 线视频摄像机、电缆、光缆、接线盒、避雷器、软件等，实现工况条件不佳作 业区域矿用铲运机、矿用卡车、装药车全部作业工序寻孔、装药、铲装、运 输、卸载及行驶的视距遥控与地表远程遥控。 采矿无轨装备精细化管理系统采矿无轨装备精细化管理系统建设涵盖矿山主要无轨装备矿用铲运机、 矿用卡车的全流程作业管理系统，配备车辆标识卡、车辆定位基站、车载传 输终端、车载存储设备、作业分析和管控软件，实现装备运行路线追踪、违规 作业识别矿废混倒、空载、危险驾驶行为识别疲劳驾驶、超速、急转、急停、 闯限、装备作业量和作业效率统计等功能。 斜坡道信号控制系统斜坡道信号控制系统对斜坡道运输系统的信号装置状态、车辆位置、运 行方向等进行检测，实现信号装置的自动控制、调度、闭锁、显示、定位、信 息管理、报警、车辆信息识别、重演、分级权限、故障诊断等功能。 固定式作业装备远程控制系统固定式作业装备远程控制系统通过固定网络通信设备、远程操控台、控 制服务器、无线通信终端、运动控制器、数控/液压执行机构、数字摄像机、 电缆、光缆、接线盒、避雷器、软件等，在保留固定式破碎机、振动式放矿机 现场手动操作功能的基础上，实现地表远程作业控制、电气和机械参数采集、 设备故障预警，鼓励有条件的矿山实现装备预维护。 溜井料位监测系统溜井料位监测系统 采用料位计实时监测溜井料位， 实现料位阈值的超载、 欠载预警，具备数据实时上传功能及二次开发接口。 有轨有轨运输过程运输过程远程控制系统远程控制系统建设生产运输管理平台派配调度系统、机 车远程驾驶平台、 机车装载控制系统、 生产运输精细化管理、 数据支撑系统井 下车辆移动通信网络、信集闭系统、生产状态监测系统井下目标高精度定位 系统、车辆运行监测系统、远程装矿监测系统及前端无人化作业系统无人化 电机车、远程放矿系统、轨道衡自动称重系统，支持远程遥控驾驶和智能化 无人驾驶，实现矿石品位配比、最优运力调度、机车无人驾驶、自动装载、矿 石自动卸载、矿石自动称重、机车安全预警及生产数据精细化管理等功能。 露天采矿卡车调度系统露天采矿卡车调度系统通过车载终端、通信设备、调度软件等，实现车 辆实时定位、行车管理、配矿、车辆调度、信息发布、运输计量、违规违章监 17 测、轨迹查询、统计报表等功能。 3.选矿生产过程智能控制选矿生产过程智能控制 （1）选厂智能运行操作优化系统 建设装备远程智能监控和预测性维护系统，提高装备 运转率；建设有色金属选矿全流程智能化控制系统，结合 专家经验形成控制规则库，实现少人无人操作调控，稳定 工艺流程，优化操作岗位，稳定选矿工艺技术指标。 专栏专栏 7选厂智能运行操作优化系统选厂智能运行操作优化系统 破碎过程智能化操作控制破碎过程智能化操作控制通过破碎全流程视频监测、基于矿石块度图像 分析等技术实现故障报警，实现破碎过程的智能化操作，降低破碎停车故障， 提高破碎运行效率。 磨矿分级过程智能化操作控制磨矿分级过程智能化操作控制结合矿石块度图像分析、磨机负荷和分级 粒度检测技术、磨机衬板磨损在线检测技术等，建立磨矿分级专家控制系统， 实现磨矿分级的智能操作和分级粒度的闭环控制，稳定磨矿分级产品粒度、浓 度技术指标，减少波动。 选别过程智能化操作控制选别过程智能化操作控制面向浮选、磁选、电选等选别生产过程，结合 在线品位分析、在线矿浆监测和机器视觉图像分析技术等，建立智能浮选机、 智能高梯度磁选机等选别全流程智能协同控制系统， 实现选别流程稳定控制和 优化控制。稳定选别精矿品位，降低废次，优化提高回收率。 浓缩脱水过程智能化操作控制浓缩脱水过程智能化操作控制基于浓密过程智能监测技术，结合操作经 验、机理变化趋势以及生产数据分析，形成浓缩脱水专家控制规则库，实现浓 密机底流排矿优化与节能控制，提高浓密机底流放矿浓度，实现浓密与脱水过 程峰平谷优化调度。 （2）选矿全流程优化决策系统 18 针对有色金属选矿破碎、磨矿分级、选别、浓密各生 产环节由智能系统控制、 各工艺环节之间需要协同的问题， 建设全流程生产优化决策模型和决策指导软件系统。根据 精矿产品规格等级、生产产量、质量等目标，并考虑选矿 关键设备生产能力、 原矿资源约束及质量波动、 电量消耗、 药剂材料消耗等因素，优化选矿各工艺环节的技术指标， 并结合碎-磨-选-浓密生产各环节的运行工况变化，动态调 优原矿、设备等资源配置。 4.本质安全管理本质安全管理 针对矿山作业环境恶劣、人员安全风险高、安全管理 压力大等问题，在矿山原有安全生产六大系统的基础上， 集成 GIS（地理信息系统）、监测监控、物联网等技术， 针对人、机、环、管 4 个要素，从集成化、系统化的角度 出发，将人员行为安全、作业环境安全、设备运转安全、 安全制度保障等安全生产要素全面集成和智能化提升，形 成以全面评估、闭环管理、实时联动、智能预警为特征的 主动安全管理保障体系，实现面向人-机-环-管的全方位主 动安全管理。 专栏专栏 8安全管理信息化系统安全管理信息化系统 矿山人员管理系统矿山人员管理系统在符合金属非金属地下矿山人员定位系统 通用技 术要求（AQ/T 2051-2016）规定功能和性能指标基础上，实现区域划分监控 和区域内人员统计， 支持闯入、 超员、 超时警示。 鼓励有条件的矿山采用 RTLS 19 （实时定位系统）技术实现作业人员亚米级精度的实时位置追踪。 矿山装备碰撞预警系统矿山装备碰撞预警系统采用射频识别、瞬变电磁感应、无线脉冲检测等 技术手段建设矿山装备碰撞预警系统，配备可视化车载预警终端、车载信号发 射机、车载信号接收机、标识终端，实现装备行驶、作业过程中装备-装备、 装备-人员、装备-固定设施间碰撞事故的预警。鼓励有条件矿山支持双向报警 及数据远程实时共享。 矿山安全监测及避险系统矿山安全监测及避险系统地下矿山方面，对井下环境、人员等进行实时 监测，建设对应安全避险系统，包括监测监控系统、人员定位系统、紧急避险 系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统等。鼓励有条件的矿山采 用位移、变形、应力、压力、声发射、微震等监测手段，实现对地压的实时在 线监测，对矿区潜在或可能发生的地压灾害进行预测，辅助矿山安全决策，服 务矿山安全开采。露天矿山方面，建设边坡在线监测系统、排土场在线监测系 统，对边坡表面位移、爆破振动、降雨量以及视频进行监测监控，实现数据采 集、分析与风险预警。鼓励有条件的露天矿山建设应急通信系统，实现紧急模 式下的快速组网。同时，在具备尾矿库的矿山建设尾矿库在线监测系统，自动 采集尾矿库各种运行数据，包括位移、浸润线、视频等，并将数据上报至控制 中心进行分析、 储存及备份， 实现尾矿库状态实时监测、 数据输出及综合预警。 5.生态环境管理生态环境管理 建设由信息采集、数据传输及监控平台组成的生态环 境保护管理智能感知系统，利用智能监控手段、定位技术 和物流系统，实时跟踪监控矿山生产作业过程中的废水废 气排放情况及固体废物环境管理情况，实时采集三废产生 量及废水废气中的污染物监测等数据，对潜在的突发环境 事件及时分析预警，利用无人机巡航及时监控矿山生态破 坏和修复情况，实现矿山生产作业过程中生态环境保护的 20 数字化、智能化管理。 6.生产运营管理生产运营管理 采用业务驱动和数据驱动相结合的管理理念，围绕设 备、能耗、化验、计量、物流等矿山核心业务主线，建设 集成、智能、协同的生产运营管理系统。 （1）设备运维 建设设备远程智能监控与预维护系统，提升设备最大 处理能力并保证设备安全，降低系统维护工作量，减少生 产故障导致的停车时间。针对矿山生产装备、生产流程操 作以及生产管理等多级监测、控制以及决策优化系统，鼓 励有条件的矿山实现故障诊断定位、分析以及纠偏。 （2）能源管理 建设由能耗计量装置、数据传输系统及监控平台组成 的矿山能耗实时监测系统，实现矿山固定设施及大型作业 装备等的实时能源消耗监测、能耗统计、故障分析、数据 追溯。鼓励有条件的矿山采用具有无线抄表功能的智能化 能耗监测方案，降低系统部署及运维成本。鼓励企业建设 矿山能耗优化调度系统， 以企业能源实时成本、 产能指标、 生产计划为决策依据，建立矿山能耗优化模型，动态调节 矿山大型用电耗能设施、装置的作业计划，降低矿山整体 能耗水平，优化生产能耗成本。 21 （3）质量管理 建设实验室化验分析管理系统LIMS，实现对有色金 属复杂矿物成分、矿石品位等指标化验过程的在线实时监 测与管理，对实验室化验数据和信息进行收集、分析、报 告和管理，实现业务流程、样品记录、人员、仪器设备、 标物标液、化学试剂、标准方法等方面的集成管理。 （4）仓储物流管理 建设称重计量无人化管理与智慧物流系统，针对原料 采购、成品销售及厂内物资倒运、物资调拨过程进行计量 管理，实现地磅无人化管理和物流跟踪功能，对称重计量 数据进行自动采集、实时监控，实现数据的查询、统计、 汇总、共享，解决计量数据的真实性、唯一性、准确性和 实时性问题。 结合定位系统， 实现对车辆进出场实时定位， 实现材料物资称重、化验质检管理、在途跟踪以及相关订 单信息的综合管理。 7.矿山虚拟仿真矿山虚拟仿真 鼓励矿山企业利用高性能计算、AR/VR（增强现实/ 虚拟现实）、区块链、人工智能、GIS（地理信息系统）、 通信、传感、控制与定位等技术建设矿山生产场景和关键 设备或工序的虚拟化仿真模型，通过与物理系统进行数据 实时交互，打造数据孪生体系。鼓励企业建设全流程的矿 22 山虚拟仿真系统， 实时展示矿山生产状态、 设备运行工况、 人员及移动设备位置，预测矿山生产指标、分析生产的瓶 颈环节，优化生产工艺流程及设备匹配关系，实现生产辅 助决策与动态优化。鼓励企业通过应急疏散仿真，合理规 划疏散设施及路线，根据事故场景确定最优救援方案，为 疏散及救援提供最优方案辅助决策。 专栏专栏 9虚拟仿真场景虚拟仿真场景 虚拟采矿虚拟采矿通过虚拟现实、GIS（地理信息系统）、通信、传感、控制与 定位等技术，建设有色金属采矿三维可视化虚拟集中管控系统，将真实矿山生 产场景在虚拟环境中平行体现，实时展示矿山开采状态、设备运行工况、人员 及移动设备位置，并进行综合分析、预警告警和全局决策分析。 虚拟选厂虚拟选厂建设有色金属选矿设计与流程模拟平台，描述实体选厂、预测 实体选厂指标、引导实体选厂智能优化。通过对选矿破碎、磨矿、分级、选别、 浓密脱水过程的建模仿真计算，实现选矿流程内关键设备的运行状态模拟，单 元流程内各节点量化指标计算，稳定和提升选厂技术指标。 虚拟采矿及虚拟选厂虚拟采矿及虚拟选厂核心建设核心建设内容内容如下如下 关键设备数学建模关键设备数学建模对铲运机、凿岩台车、装药车、破碎机、半自磨/球 磨机、旋流器、浮选机/柱、浓密机、仓/池、泵等的机理进行分析，结合数据 模型，实现模块化应用。 全流程模拟与实体指标预测全流程模拟与实体指标预测对凿岩、爆破、铲装、运输、破碎、磨矿、 分级、选别、浓密等流程组态进行仿真模拟，预测实体采选过程指标，包括损 失贫化率、出矿品位、出矿量、碎磨粒度、浓度、填充量，浮选时间、浮选浓 细度、品位，浓密沉降参数以及过程能耗等。 全流程生产指标优化全流程生产指标优化 开展超实时模拟计算， 根据预测结果给出操作建议， 通过改变操作变量，对自动控制操作进行纠偏，实现节能控制与操作优化，降 低凿岩、装药、铲装、运输、磨矿、选别、浓缩脱水等工序能耗，提升工序技 术指标。 23 数字孪生（虚拟仿真工厂）数字孪生（虚拟仿真工厂）创建设备、管线、物料、仪表等对象模型， 实现虚拟集成平台应用。建设采选设备三维虚拟对象模型、检测仪表及辅助设 备三维虚拟对象模型以及各个交互系统，实现孪生数据集成、交互式遨游、模 拟试验等功能。 （三）基于服务型制造的（三）基于服务型制造的智能服务应用智能服务应用建设建设 鼓励矿山企业创新服务模式，基于非核心生产数据以 及生产工艺过程控制技术等开发封装应用软件或数据服务 接口，将有色金属矿山采选知识和技术模型化、模块化、 标准化和软件化，并积极与行业工业互联网平台对接，形 成工业 APP（面向特定场景的工业应用软件），为行业其 他企业提供服务。 专栏专栏 10优先上云的工业优先上云的工业 APP 设备远程运维设备远程运维针对凿岩台车、铲运机等有色金属矿山生产过程中的主体 采矿设备，基于工业互联网平台，整合设备机理、设备运行数据、企业管理数 据以及相关算法模型，开发设备远程运维工业 APP，实现设备状态实时监控、 指标统计分析、主动预警维护和及时运维服务。针对破碎机、高压辊磨机、磨 机、浮选机、浓密机等选矿设备，实时监测设备运行状况、提供定期的设备健 康评估报告、 故障诊断与预测性维护服务； 针对生产流程提供 KPI 信息可视化、 工艺数据分析、运行参数优化等服务。 （四）基于工业互联网大数据的协同创新平台建设（四）基于工业互联网大数据的协同创新平台建设 鼓励集团型矿山企业建设基于工业互联网大数据的协 同创新平台，统筹集团下属智能矿山建设，构建集数据资 24 源库、先进数字化工具、虚拟仿真环境等于一体的协同创 新体系，打通矿山地质、测量、采矿、选矿等全流程数据 链，提升基于大数据分析的生产智能控制、运行优化、决 策优化和生产现场优化等能力，加速矿山生产向自决策、 自适应转变。 1.规范数据治理规范数据治理 对矿山地质、测量、采矿、选矿等全流程各个环节所 产生的各类数据进行汇总，建立统一的数据存储与管理平 台，实现生产实时数据、历史数据等各类数据的集中存储 和管理，并且具有历史数据迁移功能，支持云服务。选择 合理安全的数据存储架构及高效稳定的数据计算引擎和处 理工具，为开展大数据的全面分析、深度挖掘、情报检索、 可视化展示提供数据基础。 2.数据应用创新数据应用创新 基于数据驱动的理念，利用数据挖掘技术从海量数据 中挖掘数据价值，采用描述性分析、预测性分析、诊断性 分析和指导性分析等分析方法，对矿山生产过程和经营管 理活动中的不同主题进行应用创新，实现对生产指标趋势 分析、成本细化和趋势分析、设备管理分析、采购分析、 品位变化趋势、选矿工艺数据分析等，提供灵活的指标监 控、报表查询、多维图形展示和综合分析，以全面掌握当 25 前企业的发展状况，为矿山生产活动提供智能分析和决策 支持。 专栏专栏 11工业互联网大数据主要创新应用场景工业互联网大数据主要创新应用场景 智能矿山综合集成与管控一体化系统智能矿山综合集成与管控一体化系统实现地质资源数据、生产数据、 井巷工程实测模型、采矿设计模型、生产计划模型联动，集中展示和联动处 理各类子系统数据，统筹安排各类生产要素和资源分配，动态调节装备作业 计划和调度决策。 矿山大数据分析与处理中心矿山大数据分析与处理中心以分布式云计算为基础，以大数据分析计 算资源为支撑搭建大数据分析软件， 利用数据挖掘算法和分析模拟功能对数 据进行专业化处理，为矿山生产经营提供智能分析和决策支持。 智能矿山决策支持系统智能矿山决策支持系统实时查询生产运营数据，通过对生产数据的智 能分析，全面掌握当前企业的发展状况，并通过对关键指标设定适当阈值， 使系统能快速察觉企业运作中的不足，在企业运营状况综合评价的基础上， 实现对阶段性生产过程的状态、成本、效益以及年度整体生产情况等的智能 分析与决策。 五、基础支撑 （一）资金投入（一）资金投入 根据企业经营情况及实际建设需求，确定投资规模， 明确资金来源，确保资金投入。制定企业资金使用管理制 度，明确职责、流程、方法，确保资金使用规范与及时投 入。 （二）组织规划（二）组织规划