在外界的印象中,礦山總是與力量相連,讓人想起壯實的臂膀、閃著寒光的工具和肩挑背扛的場面。在韶關的廣晟集團控股上市公司中金嶺南凡口鉛鋅礦(簡稱“凡口鉛鋅礦” ),當礦石從地底被飛速提起,搭上黑色斗車橫穿田野,從半空運往選礦廠,你甚至會懷疑,在看不見的地方是否有一雙牽引鋼絲繩索的大手。這雙大手,就是數字化的化身。

 凡口鉛鋅礦選礦廠廠長助理兼自動化室主任楊成在介紹選礦廠數字化時說:“進廠、設備運轉都存在不同的風險,特別是人一靠近大型設備,出現安全事故的風險就大。上了自動化設備后,人少了,勞動強度降低了,選礦的經濟技術指標也穩定了。”而在采礦方面,通風、壓風、排水、配電系統集中控制中心的建成,完全實現了井下、地面機房無人值守,減員近90人。

 小到索道都有數字化賦能

 走進凡口鉛鋅礦的5000噸/日新選礦廠,大型機器發出穩定頻率的轟鳴聲,空氣中飄散著浮選藥劑的味道。僅有一兩個工人在巡查設備和打掃衛生。凡口鉛鋅礦去年生產的14.9萬噸鉛鋅金屬,都從這里選出。

 然而,在離新選礦廠不到幾步路距離的智能管控中心,卻安靜得只有鼠標敲擊和小聲說話的聲音。只要動動手指,大屏即可隨時切出不同角落的監控畫面,供配電系統運行情況、設備溫度壓力等數據、各道工藝流程的操控按鈕都能找到。

 實際上,從礦石通過索道被運往選礦廠,數字化賦能就開始了。

 楊成提到,小到索道運輸的鋼絲繩檢測,近幾年他們通過安裝智能機器人,將鋼絲繩的數據和畫面傳到選礦廠的系統上,根據數學建模判斷鋼絲繩是否有磨損斷裂的跡象。“最早的時候,要讓有經驗的工人攀上斗車,用肉眼識別鋼絲繩有沒有出現斷絲”。

 新選礦廠的智能管控中心去年1月建成,最核心的部分是DCS智能系統。楊成介紹,通過這個系統,選礦廠的工人不僅可以掌握所有設備的運行狀態,還能根據設備的溫度、負荷等實際情況,實現遠程開停機,“如果設備有故障,系統還會發出警報,也可以通過歷史記錄復查設備的運行狀態”。據了解,選礦廠已實現了全自動化,可以實現自動上料,磨礦和浮選藥劑遠程添加,金屬的回收率在92%以上,是業內的領頭羊。

 智能設備勝過老師傅眼睛

 在選礦工藝中,浮選工藝流程復雜,各種各樣的藥劑組合和濃度控制,都會影響精礦的回收率。例如,磨礦濃度和細度直接影響整個系統的處理能力、浮選效率和經濟技術指標。

 “90后”韋家進到凡口鉛鋅礦工作已有6年,是一線的磨礦操作工。他一邊調出磨礦半自磨區的監控,一邊向記者講解剛入行時調節磨礦藥劑濃度的操作方法,“當濃度比較高,我們加水時閘門要打多少螺紋,水量有多大,這些都要憑經驗判斷,最初我們要跟在老師傅身后學習。現場手動調的時候,我們不能精確地知道濃度是否達到要求,只能跑去測濃度,測完沒達到還要繼續調”。

 在智能管控中心投產后,一旦磨礦濃度超出合理數值,韋家進就能夠及時跟進,只要輸入加入的水量,就能遠程控制濃度。

 傳統的礦樣分析也高度依賴人工經驗。“原來要拿個碗去舀礦漿,看樣砂分析樣品的品位,工作幾十年的老師傅能靠肉眼分辨礦樣的品位大概是多少,而化驗室分析樣品需要一兩個小時。”楊成介紹,現在借助分析儀對11個點的樣品進行在線分析,僅用10分鐘就能完成所有礦樣分析,給操作工提供準確的在線數據,及時地指導生產,穩定技術指標。通過粒度儀和PH計等設備確保濃細度、酸堿度等基本工藝參數達到設定要求。

 當前,人工智能機器視覺、圖像識別等技術已經逐步運用于數字礦山的建設中。楊成透露,下一步選礦廠會利用AI技術,通過作業范圍內的監控系統,判斷設備的運行狀態,通過遠程AI系統報警,實現自動停機或者根據現場需求進行保護性停機等功能。

 賦能采礦實現井下作業減人增效

 井下作業的少人化、無人化,同樣是礦山數字化轉型的重要方向。2016年凡口礦建成的采礦車間集中控制中心,實現了井下壓風、通風、排水、提升、配電系統遠程集中控制,大大提升了井下生產管理效率及安全監管能力。

 在采礦車間集控中心,凡口礦副礦長林振烈告訴記者,以井下排水系統為例,數字化改造前,凡口礦在井下設置了6個水泵房,加上地面一個水泵房和5個機房,每個水泵房、機房要安排9人共90人進行三班倒值班。數字化改造后,僅需要安排10人在集控中心遠程集中監控及9個員工巡檢共19人就可以完成以往90人的工作量。如今,工作人員只需在空調房里動動手指就能對井下排水系統、地面通風機和壓風機進行遠程實時監控,對出現的問題及時匯報,不僅實現減人增效,還改善了職工工作環境,降低了勞動強度,提高了安全保障系數,效果顯著。

 地下四通八達的礦巷世界,也因數字化改造發生了巨變,為礦工提供更為安全的作業環境。

 早在2009年,凡口礦就建設了井下安全六大系統,對井下有毒有害氣體、環境參數、通風、排水及機電運行設備運行、人員下井等情況進行綜合監控,為井下安全生產提供良好條件;現還在-650米中段運用運輸5G智能技術實施,實現無人駕駛,大幅提升機車運行安全性并實現減人增效。2021年,凡口鉛鋅礦被廣東省應急管理廳確定為“工業互聯網+安全生產”非煤礦山試點單位。

 將成立智慧中心連通“數字孤島”

 近年來,推動礦山智能化建設已經成為全國礦山的發展方向,據官方統計,全國智能化采掘工作面已達到813個,與2020年相比增加65%。僅以煤礦為例,通過智能化建設,2016年以來,全國煤礦井下作業人員減少了共計37萬人。

 林振烈介紹,通過近年來的自動化、數字化、智能化改造,僅在采、選、運方面,凡口鉛鋅礦就減員141人,按每人10萬元/年的薪酬來算,一年可降低成本1410萬元。礦山作業的少人化、無人化,顯著提高了安全性。

 不過,礦山的數字化仍然存在諸多難題。林振烈認為,主要的難點在四個方面,一是礦山開采的復雜性和分散性,主要體現在井下掘進、松石處理、裝藥、爆破等環節;二是“數據孤島”尚未打通;三是數字化人才難找;四是老舊生產裝備數字化改造技術難度大,付出成本高。

 圍繞“數字孤島”難題,凡口鉛鋅礦于2019年出臺智能礦山建設規劃報告,標志著凡口鉛鋅礦數字化礦山建設項目的正式提出。目前,凡口鉛鋅礦提出智能礦山建設目標,未來將成立智慧中心,實現采礦、選礦系統的數據互通和共享,形成生產協同。

 在人才方面,林振烈坦言:“礦山所處地帶普遍比較偏僻,對高技術人才的吸引力較弱,我們地處粵北山區,在人才引進方面也面臨難題,而我們又需要大量智能化專業人員來幫助礦山實現變革。”為了吸引新一代的高技術“礦工”,凡口鉛鋅礦采取待遇、事業留人,給予新引進的高素質人才享受特別待遇,并及時解決他們的住房問題,創造良好的生活條件。

 特寫

 5G為礦物運輸保障安全

 登上從凡口鉛鋅礦運輸車間鐵管所到格頂車站的列車,從駕駛艙往外望去,鐵軌兩旁的綠色鄉野顯得恬靜優美。這看似平穩的6.358公里里程,實際上對列車司機技能的挑戰不小,線路經過多個村落,彎道較多,且途中有很多機耕路小道口,不時有行人經過,稍不注意就容易剎車不及發生事故。

 從2021年9月開始,凡口鉛鋅礦在這條線路上實施了5G動態視頻監控改造項目,并在當年12月通過驗收,新建基站11+1個,全程覆蓋5G信號,建立了鐵路運輸5G智能生產管控、應用物聯網實現實時機車定位、軌跡糾偏、駕駛行為分析和突發情況預警,提升機車運行安全性。

 “前方500米有道口,請減速慢行。”在行進中,駕駛艙內不時傳出機器的提示音。凡口鉛鋅礦運輸車間技術科副科長王愛東表示:“因為司機在駕駛過程中要不斷瞭望,機器會提前三五百米告訴司機要經過哪個彎道或道口,同時屏幕會跳到前方路段的監控畫面,司機就轉換視線來看畫面,提前關注有沒有人或動物從道口經過,就要馬上減速或者停車,避免發生碰撞傷亡等事故。”

 據王愛東介紹,在5G動態視頻監控的一路護送下,凡口鉛鋅礦的精礦產品從運輸車間安全運抵格頂車站,由格頂車站經黃格線運到京廣線黃崗站,再轉交給黃崗站重新編組發往全國各地。

 華為煤礦軍團發力智能礦山

 羊城晚報訊 記者孫晶、林曦、黃婷報道:“未來已來,智能礦山信息基礎設施重構勢在必行。”華為煤礦軍團MKT與解決方案總裁郭振興這樣對媒體表示。

 在韶關凡口礦就可以感受到數字化帶來的勃勃生機和活力。凡口礦副礦長林振烈告訴記者,已經跟華為煤礦軍團的相關人員溝通了多次,華為煤礦軍團的團隊也來了凡口礦五次,一場圍繞凡口礦的智能礦山信息智慧中心的建設箭在弦上。

 數字平臺帶來三大價值

 據華為煤礦軍團方面表示,智能礦山的本質是工業互聯網,核心在于建立統一架構、統一標準的數字平臺。數字平臺可以帶來三大價值,首先通過平臺實現礦山的數據資產沉淀,同時消滅信息孤島;其次,通過統一接口和規范,簡化平臺建設,使智能礦山由建設驅動走向運營驅動;另外,依托模型算法、云和大數據等能力,打通智能化與自動化應用,實現煤炭生產的高效敏捷。

 在華為煤礦軍團方面看來,從行業發展角度分析,數字平臺應該具備應用使能、集成使能、數據使能、AI使能、開發使能五大能力,以此賦能客戶和合作伙伴,實現信息和數據融合共享,最大化發揮數據價值。在華為解決方案中這五大能力是通過ROMA、DAYU、ModelArts三大功能組件來提供。

 物聯網如何賦能礦山?

 華為方面表示,通過構建統一的物聯網操作系統,既可以替代當前七國八制的操作系統,也可以為各種礦山裝備和海量傳感器提供統一的接入標準和規范,從而實現統一接口、統一數據格式、簡化互聯,實現礦山設備超級互聯,以及設備間的同步和協作,并支持跨系統的數據互通,使能智能化開發和應用發布。

 物聯網操作系統的核心價值主要體現在那幾方面?

 華為煤礦軍團相關負責人表示,萬物互聯方面,物聯網操作系統可推動礦山行業統一設備通信協議,標準化設備協議規范,實現智能礦設備互通。比如,通過分布式軟總線技術支持多通信通道備份,可實現對鏈路選路和協議選擇無感。

 統一數據標準方面,通過物聯操作系統實現數據標準的統一性,即統一各層數據的接口格式、數據規范和協議等,消滅數據孤島,使跨系統智能化成為可能。

 產業安全方面,通過自主的物聯網操作系統確保產業安全。

 逐步智能化避免改動過猛

 據悉,隨著礦山信息化的推進,其安全保護的必要性和重要性不言而喻。

 物聯網操作系統遵循和增強煤礦行業的安全技術標準、安全服務標準,可以構建煤礦設備系統安全護城河,構建智能煤礦操作系統安全標準。專業的系統安全團隊可以通過技術攻防、快速修復和提升防護能力,統一設備安全加固服務,縮短設備廠商安全升級周期。

 為此,華為基于自身豐富的數據安全防護經驗,可以為礦山行業提供一站式等保安全解決方案,覆蓋從系統定級、系統備案、建設整改、等級測評到監督檢查的全生命周期服務,同時,華為還可以為礦山行業提供端到端的咨詢服務。

 值得注意的是,華為相關負責人表示,在礦山智能化建設中,盡管“三大統一”的路徑清晰可見,但要實現這一目標并非一蹴而就,還需要不斷地迭代前進,根據不同礦山的客觀情況和實際需求分階段、逐步進行智能化建設,避免改動過猛、投資過大等問題。