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中國黃金集團內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司（下稱“烏山”）以綠色礦山和智慧礦山建設(shè)為載體，榮獲國家級綠色礦山、礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用先進實用技術(shù)推廣應用示范礦山、安全生產(chǎn)標準化一級企業(yè)、數(shù)字化礦山基地、有色金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)利用先進單位等榮譽，被譽為“中國銅工業(yè)的新坐標”。

烏山開發(fā)多個“數(shù)字化、智能化”科技項目，緊緊圍繞公司生產(chǎn)經(jīng)營、安全環(huán)保、降本增效、技術(shù)創(chuàng)新、數(shù)字化礦山建設(shè)等主題，發(fā)揮良好的典型引路作用，攻克技術(shù)壁壘，總結(jié)技術(shù)革新成果，打造多個行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先亮點項目工程，創(chuàng)造了諸多經(jīng)濟和社會效益。

無人駕駛 行穩(wěn)致遠

為完善烏山采礦自動化和智能化工藝建設(shè)，提高采礦運輸作業(yè)效率，降低運輸成本，減小生產(chǎn)現(xiàn)場安全環(huán)保管理壓力，為露天礦山開采無人駕駛運輸系統(tǒng)的研究與開展積累經(jīng)驗，進一步推進國內(nèi)露天金屬礦山運輸車輛駕駛無人化，烏山開展露天礦無人駕駛運輸系統(tǒng)研究與應用項目。2019年6月5日，烏山與徐州徐工礦業(yè)機械有限公司、中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司新巴爾虎右旗分公司簽訂《露天礦山無人駕駛運輸系統(tǒng)戰(zhàn)略合作協(xié)議》。歷時1年零3個月，項目組全體成員傾盡全力，通力合作，連續(xù)攻克了軌跡控制、感知檢測、故障診斷、行為決策等關(guān)鍵技術(shù)難題，經(jīng)過不同階段的安裝調(diào)試，于2020年9月20日實現(xiàn)技術(shù)人員與安全監(jiān)管人員下車試驗，形成一套完整的露天礦無人運輸作業(yè)系統(tǒng)，做到行駛穩(wěn)定、控制精確，流程順暢。烏山成為國內(nèi)首家實現(xiàn)100噸級以上無人礦卡純無人狀態(tài)滿載行駛最高速度達到30km/h的礦山企業(yè)，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。截至目前，烏山露天礦無人駕駛運輸系統(tǒng)研究與應用項目已經(jīng)實現(xiàn)“3臺無人礦卡編組+1臺挖機+1臺有人車輛+1臺輔助設(shè)備”下的鏟、運、排協(xié)同作業(yè)，該項目已由試驗研究階段轉(zhuǎn)入無人駕駛運輸系統(tǒng)工業(yè)化應用初級階段。

下一步，烏山露天礦無人駕駛運輸系統(tǒng)研究與應用項目組將試驗國際最新的激光傳感器感知系統(tǒng)和全新的工業(yè)5G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，通過運行持續(xù)累積故障處理經(jīng)驗，不斷完善各類故障處理機制，做到與生產(chǎn)實踐深度結(jié)合，將烏山露天礦無人駕駛運輸系統(tǒng)研究與應用從技術(shù)研究不斷向產(chǎn)業(yè)化應用推進。

無人機巡壩 盡在掌握中

為解決烏山尾礦庫的庫容、蓄水量、水圈范圍、干灘長度、壩體現(xiàn)狀等測量難度大，精度不準確等問題，烏山研究基于無人機的尾礦壩圖像分析與建模的研究與應用技術(shù)，是首家將無人機應用于工業(yè)化領(lǐng)域的企業(yè)。2020年1月至2月，烏山邀請無人機廠家做現(xiàn)場調(diào)研，并帶無人機做現(xiàn)場試飛，根據(jù)項目需求和現(xiàn)場飛行環(huán)境情況做深度交流探討，最終制定項目方案。該項目通過無人機定期的數(shù)字建模和三維地形圖掃描，實現(xiàn)對壩體的標高、坡率、尾礦礦漿流向等精準測量，及時掌握干灘的面積、周長、量方等關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標，通過數(shù)據(jù)對比分析判斷壩體形態(tài)變化。經(jīng)過8月的反復實驗，現(xiàn)場試飛，2020年8月無人機巡檢工作正式投入使用，利用無人機代替人工作業(yè)對排礦管路和壩體狀態(tài)進行巡檢，實現(xiàn)尾礦庫無人機巡檢與在線監(jiān)測系統(tǒng)有機融合。通過實時回傳的高清可見光和熱成像影像數(shù)據(jù)，高效可靠地排查大面積潰壩和管路泄露的風險，避免安全環(huán)保事故發(fā)生，同時又防止了人工測量難度大、不精準，檢測盲區(qū)及冬季嚴寒人工巡檢難度大等弊端，大大降低了人工作業(yè)強度，作業(yè)效率較人工至少提高40%以上。

通過無人機提供的準確而全面的數(shù)據(jù)，以及實時化的監(jiān)控，大大提升了尾礦庫區(qū)的安全運行能力，有力減少或消除了泄露、倒塌等安全環(huán)保事故的發(fā)生，安全環(huán)保效益及生產(chǎn)效率得到提升，極大提高了巡壩、巡管的效率。尾礦干灘庫區(qū)使用無人機代替人工巡壩、巡管、尾礦干灘測量等工作，在國內(nèi)礦業(yè)開采中起到示范性的作用。

無人機巡壩和尾礦庫三維實景建模全面投入應用，進一步彌補了現(xiàn)有尾礦庫監(jiān)測技術(shù)的不足，實現(xiàn)了對尾礦庫的全方位、全時段、自動化、智能化監(jiān)測，技術(shù)水平被黃金協(xié)會評為“國內(nèi)領(lǐng)先”。

一鍵啟停 就地破碎

烏山選礦廠分設(shè)主廠房中控室和粗碎中控室，兩個中控室分別配置值班人員，人員既不能實現(xiàn)高效配置，又無法實現(xiàn)對整個選礦流程的集中調(diào)控，工作效率降低。此外，礦石經(jīng)爆破運至粗碎站，倒入旋回倒礦口進行破碎，粗碎中控室緊鄰破碎下料口，地處高粉塵、強噪聲的環(huán)境，對員工職業(yè)健康安全有一定的隱患。同時，應工藝技術(shù)指標要求，礦塊直徑不得大于1m，當?shù)V塊直徑超標時，會卡在下料口，影響旋回破碎機工作和供礦，此時需要對大塊進行人工破碎和撥礦操作，在三系列使用固定式液壓碎石錘，由粗碎中控室人員就地操作破碎。為確保員工職業(yè)健康安全，改善作業(yè)環(huán)境，提高工作效率，實現(xiàn)主廠房中控室流程集中調(diào)控，提高破碎錘遠程操控水平，該公司特開展固定式液壓破碎錘遠程遙控技術(shù)研究。

該項目自2020年1月立項后，經(jīng)方案的編制、備件材料的合同簽訂、測量確定新增儀表安裝方案、制定遠程控制臺定制方案、設(shè)置倒礦連鎖程序、完善調(diào)試操作手柄控制motion模塊、研究可以驅(qū)動液壓比例閥組的相關(guān)參數(shù)、解決CAN總線通訊傳輸受線纜干擾影響情況等，成功精準確定破碎錘操作手柄和機械臂運轉(zhuǎn)速度。同年10月，固定式液壓破碎錘遠程遙控技術(shù)研究項目實現(xiàn)了在遠距離的三系列中控室對現(xiàn)場設(shè)備的遠程遙控，使用CAN/TCP網(wǎng)關(guān)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，以太網(wǎng)信號通過光纜連接現(xiàn)場遠控接口。遠程操作人員足不出戶，就可通過查看視頻、按壓遠程液壓站啟停按鈕，操作遠程操縱手柄，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程操控，滿足工藝需求，為現(xiàn)場作業(yè)人員提供健康安全保障。

機器人上線 科技感十足

截至目前，烏山皮帶輸送機智能巡檢機器人系統(tǒng)研究項目已經(jīng)代替人工巡檢，極大地提高了工作效率及安全性。巡檢機器人做到對三系列1#皮帶運行狀況的持續(xù)監(jiān)測，其中，肉眼可見的橫向、縱向撕裂，托輥和支架故障，旋轉(zhuǎn)設(shè)備運行狀態(tài)等問題盡在其掌握中。

2021年1月經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，烏山將該項目立項，并召集相關(guān)部門展開研討，編制技術(shù)要求。2月，討論皮帶巡檢機器人系統(tǒng)功能及皮帶巡檢機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3月，根據(jù)東方測控提供的烏山巡檢機器人技術(shù)交底文件，確定最后技術(shù)方案，并制定具體施工方案。4月，完成旋轉(zhuǎn)設(shè)備所有震動傳感器、粗碎中控室和主廠房中控室上位機的安裝，初步完成巡檢機器人皮帶廊地上部分的調(diào)試。5月，完成三系列皮帶廊地下部分橋架改造，皮帶廊地上部分皮帶巡檢機器人試運行，發(fā)現(xiàn)存在的問題并總結(jié)歸納，與東方測控研究問題解決辦法。6月，已解決地上部分皮帶巡檢機器人試運行發(fā)現(xiàn)的有行走電機故障、電源故障和上位機畫面報警優(yōu)化等問題。

隨著智能巡檢機器人的上線，烏山實現(xiàn)帶式輸送機故障監(jiān)測智能化、無人化，大大減輕了人力巡檢負擔，同時有效預防和減少了皮帶機事故的發(fā)生，做到防患于未然，保障人員安全。傳統(tǒng)控制檢測設(shè)備依靠固定安裝的傳感器辨別故障發(fā)生，重點巡檢部位必須由人工完成巡檢。巡檢機器人不僅具備傳統(tǒng)控制檢測設(shè)備的功能，而且能夠通過自身的“鼻子”、“眼睛”及“耳朵”全方位的對設(shè)備進行移動式巡檢檢測，是提升企業(yè)安全管理水平、提高巡檢質(zhì)量的“法寶”。

數(shù)啟創(chuàng)新 云觸未來

隨著烏山數(shù)字化信息化的發(fā)展與應用，大數(shù)據(jù)在烏山帶動大發(fā)展。云計算技術(shù)已在礦業(yè)中逐步開始應用，但應用目的多為生產(chǎn)調(diào)度與管理，具體應用礦山也多為采礦自動化程度較高的煤礦，在金屬礦山中的應用還較少，尤其是還沒有以巖石力學為基礎(chǔ)，結(jié)合云計算技術(shù)建立起一個集工程地質(zhì)條件、實際監(jiān)測、智能預測、虛擬可視化為一體的礦山邊坡協(xié)同監(jiān)測云平臺。烏山露天礦對邊坡安全問題高度重視，目前已采用雷達系統(tǒng)對北礦段采場東幫邊坡進行表面位移監(jiān)測，并對局部進行了邊坡加固工程。但隨著開采的進行，多個區(qū)域的露天邊坡高度即將超過200m，根據(jù)《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB51016-2014）當前部分邊坡工程安全等級達到或超過二級，必須補充表面位移、坡體內(nèi)部變形和應力監(jiān)測。因此，烏山自主研發(fā)露天邊坡協(xié)同監(jiān)測云平臺，實現(xiàn)邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)實時查詢、三維地理信息模型實時展示、邊坡穩(wěn)定性自動評價。

該項目于2020年3月立項實施，經(jīng)過項目人員的共同努力奮斗、攻堅克難，相繼完成了采場邊坡現(xiàn)狀模型的建立；巖層、斷層、地表等地質(zhì)建模；現(xiàn)場施工方案編制、項目相關(guān)研發(fā)設(shè)備的進場以及云平臺界面設(shè)計。在8月完成烏山露天坑現(xiàn)狀邊坡三維模型建立及云端發(fā)布，10月完成烏山露天坑無人機傾斜攝影測量工作，12月完成云平臺預警閾值功能設(shè)置及預警信息發(fā)送功能。歷時1年零1個月，最終于2021年4月，完成云平臺遠程控制本地化部署更新，烏山露天邊坡協(xié)同監(jiān)測云平臺正式上線。

截至目前，烏山露天礦邊坡協(xié)同監(jiān)測云平臺研發(fā)已經(jīng)實現(xiàn)邊坡位移、內(nèi)部應力的自動監(jiān)測、傳輸功能，同時嵌入自主研發(fā)的烏山露天礦三維地理信息模型，實現(xiàn)監(jiān)測信息、地質(zhì)信息的實時查詢、圖表展示等功能，通過匹配專家數(shù)據(jù)庫，設(shè)定烏山的三級預警指標，建立烏山的三級預警體系，實現(xiàn)邊坡穩(wěn)定級別的自動評價及自動報警，為國內(nèi)礦山穩(wěn)定性綜合分析提供了示范作用。

烏山充分借助科技研發(fā)資源平臺，探索發(fā)展科技創(chuàng)新的新途徑，并進行核心突破，為企業(yè)注入新的發(fā)展技術(shù)活力，有力增強烏山自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的科技能力水平。（王靜靜）