礦山智能化標(biāo)準(zhǔn)體系框架

發(fā)布日期：2025-06-06 責(zé)任編輯:中譽(yù)鼎力

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摘要：為石料礦山設(shè)計(jì)智能化改造的標(biāo)準(zhǔn)體系框架，需要覆蓋從基礎(chǔ)設(shè)施到上層應(yīng)用的各個(gè)方面，并強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)化、安全高效和綠色環(huán)保。

為石料礦山設(shè)計(jì)智能化改造的標(biāo)準(zhǔn)體系框架，需要覆蓋從基礎(chǔ)設(shè)施到上層應(yīng)用的各個(gè)方面，并強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)化、安全高效和綠色環(huán)保。以下是一個(gè)較為全面和標(biāo)準(zhǔn)的體系框架，可根據(jù)具體礦山情況進(jìn)行調(diào)整：

一、智能基礎(chǔ)設(shè)施層

1、泛在感知網(wǎng)絡(luò)

設(shè)備狀態(tài)感知：部署振動(dòng)、溫度、油壓等傳感器于破碎機(jī)、篩分機(jī)、皮帶機(jī)、鉆機(jī)、挖機(jī)、卡車等關(guān)鍵設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)。

環(huán)境感知：安裝粉塵濃度、噪聲、氣象（風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度）、邊坡位移（GNSS/雷達(dá)）、視頻監(jiān)控（AI智能攝像頭）等傳感器。

生產(chǎn)過程感知：料位計(jì)（料倉）、稱重傳感器（皮帶秤）、礦石塊度/粒形識(shí)別（機(jī)器視覺）、礦石品位快速分析（可選，如LIBS）。

人員定位與安全：UWB/RFID/BLE人員定位系統(tǒng)，智能安全帽，氣體檢測(cè)儀（有限空間）。

2、高速可靠通信網(wǎng)絡(luò)

主干網(wǎng)絡(luò)：工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)覆蓋礦區(qū)主干道、采區(qū)、破碎篩分廠、中控室、辦公區(qū)。

無線覆蓋：工業(yè)Wi-Fi 6/6E、4G/5G專網(wǎng)、LoRa/NB-IoT等混合組網(wǎng)，滿足移動(dòng)設(shè)備（車輛、人員）、固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)、遠(yuǎn)程區(qū)域的通信需求。確保低時(shí)延、高帶寬、廣覆蓋、高可靠性。

3、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)

在采區(qū)、破碎站、篩分廠等關(guān)鍵區(qū)域部署邊緣計(jì)算服務(wù)器，進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)預(yù)處理、實(shí)時(shí)分析（如視頻AI識(shí)別、設(shè)備故障預(yù)警）、快速響應(yīng)控制，減輕中心云端負(fù)擔(dān)。

4、智能終端與裝備

為關(guān)鍵崗位配備智能終端（平板、工業(yè)PDA）。逐步引入或改造智能裝備：智能鉆機(jī)（自動(dòng)布孔、導(dǎo)航）、無人駕駛礦卡/寬體車、遙控/半自動(dòng)挖掘機(jī)、智能裝運(yùn)設(shè)備、自動(dòng)化/機(jī)器人化巡檢設(shè)備。

二、數(shù)據(jù)資源與平臺(tái)層

1、統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖/數(shù)據(jù)倉庫

構(gòu)建礦山統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，匯聚來自感知層、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、裝備控制系統(tǒng)等全量、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)（時(shí)序數(shù)據(jù)、視頻流、空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)）。

2、數(shù)據(jù)治理體系

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：制定數(shù)據(jù)編碼、格式、接口、質(zhì)量、安全等標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)集成：建立高效的數(shù)據(jù)采集、清洗、轉(zhuǎn)換、加載機(jī)制。

數(shù)據(jù)質(zhì)量管理：確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、一致性、時(shí)效性。

元數(shù)據(jù)管理：清晰定義數(shù)據(jù)的含義、來源、關(guān)系。

3、礦山數(shù)字孿生平臺(tái)

基于GIS、BIM、三維地質(zhì)建模等技術(shù)，構(gòu)建礦山的高精度三維可視化數(shù)字孿生體，融合地質(zhì)模型、開采設(shè)計(jì)、工程進(jìn)度、設(shè)備位置、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)物理礦山在虛擬空間的動(dòng)態(tài)映射。

4、智能化支撐平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：設(shè)備接入、管理、數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)：海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算、分析能力支撐。

AI平臺(tái)：提供算法開發(fā)、訓(xùn)練、部署環(huán)境，支撐智能應(yīng)用。

GIS平臺(tái)：空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、可視化核心。

集成平臺(tái)：實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)、平臺(tái)間的數(shù)據(jù)互通與業(yè)務(wù)協(xié)同。

三、智能應(yīng)用層

1、智能地質(zhì)與資源管理

三維地質(zhì)建模與儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理。根據(jù)下游需求（不同規(guī)格骨料）和礦體品位/巖性，優(yōu)化開采計(jì)劃和配礦方案。

2、智能采礦與生產(chǎn)

智能爆破設(shè)計(jì)與管理：基于地質(zhì)模型和塊度要求優(yōu)化爆破參數(shù)設(shè)計(jì)、模擬與效果評(píng)估。

智能調(diào)度與協(xié)同：基于實(shí)時(shí)設(shè)備位置、狀態(tài)、生產(chǎn)任務(wù)、交通狀況、配礦需求的卡車智能調(diào)度系統(tǒng)，優(yōu)化車流路徑，提高運(yùn)輸效率。鉆、爆、采、運(yùn)、排協(xié)同優(yōu)化。

無人/少人化作業(yè)：在條件成熟的區(qū)域（如固定運(yùn)輸路線、排土場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)礦卡無人駕駛，鉆機(jī)遠(yuǎn)程操控/半自動(dòng)化。

生產(chǎn)過程智能控制：破碎篩分流程的智能控制與優(yōu)化（基于給料量、電流、粒級(jí)反饋等），自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率，降低能耗。

3、智能安全與環(huán)保

人員安全智能管控：實(shí)時(shí)人員定位、電子圍欄、越界報(bào)警、危險(xiǎn)區(qū)域闖入預(yù)警、智能視頻監(jiān)控（安全帽佩戴識(shí)別、違章作業(yè)識(shí)別）。

邊坡穩(wěn)定性智能監(jiān)測(cè)預(yù)警：基于GNSS、雷達(dá)、微震等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與預(yù)警模型。

環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與治理：粉塵、噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與超標(biāo)聯(lián)動(dòng)噴淋降塵；廢水排放監(jiān)控；環(huán)保設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

智能巡檢：無人機(jī)/機(jī)器人自動(dòng)巡檢關(guān)鍵設(shè)備、管線、邊坡，AI識(shí)別缺陷。

4、智能設(shè)備管理與維護(hù)

預(yù)測(cè)性維護(hù)：基于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測(cè)關(guān)鍵部件（軸承、齒輪等）的故障趨勢(shì)，提前安排維護(hù)，減少非計(jì)劃停機(jī)。

設(shè)備健康管理：建立設(shè)備全生命周期電子檔案，監(jiān)控設(shè)備效能（OEE）。

5、智能能源與成本管控

關(guān)鍵設(shè)備（破碎機(jī)、空壓機(jī)等）能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析。基于生產(chǎn)計(jì)劃和能耗模型的能效優(yōu)化建議。精細(xì)化成本核算與分析（按作業(yè)環(huán)節(jié)、設(shè)備、班組）。

6、智能決策與運(yùn)營中心

綜合管控平臺(tái)：基于數(shù)字孿生，集成展示生產(chǎn)、安全、設(shè)備、能源、環(huán)保等核心KPI和實(shí)時(shí)狀態(tài)。

智能決策支持：利用大數(shù)據(jù)分析和AI模型，為生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整、資源配置、應(yīng)急響應(yīng)等提供數(shù)據(jù)支撐和優(yōu)化建議。模擬不同生產(chǎn)策略的效果。

四、支撐保障體系層

1、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

涵蓋數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范、安全規(guī)范、運(yùn)維規(guī)范等。

2、信息安全體系

網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)制度落實(shí)。邊界防護(hù)、入侵檢測(cè)、訪問控制、數(shù)據(jù)加密、安全審計(jì)、態(tài)勢(shì)感知、容災(zāi)備份。

3、組織與人才體系

調(diào)整優(yōu)化組織架構(gòu)，設(shè)立智能化相關(guān)部門或崗位（如信息官、數(shù)據(jù)工程師、智能化運(yùn)維團(tuán)隊(duì)）。制定人才培養(yǎng)與引進(jìn)計(jì)劃，提升員工智能化素養(yǎng)和技能。

4、業(yè)務(wù)流程與管理制度

梳理并優(yōu)化與智能化相匹配的生產(chǎn)、安全、設(shè)備、維護(hù)、決策等業(yè)務(wù)流程。制定適應(yīng)智能化運(yùn)營的管理制度、考核辦法和激勵(lì)機(jī)制。

5、運(yùn)維保障體系

建立智能化系統(tǒng)、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的日常巡檢、維護(hù)保養(yǎng)、故障處理流程。制定應(yīng)急預(yù)案。

實(shí)施路徑建議

1、頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃：明確目標(biāo)、范圍、預(yù)算，制定詳細(xì)的實(shí)施方案和路線圖。進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)估與差距分析。

2、夯實(shí)基礎(chǔ)設(shè)施：優(yōu)先建設(shè)或升級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)、感知層、數(shù)據(jù)中心（邊緣+中心）。

3、構(gòu)建數(shù)據(jù)平臺(tái)：搭建統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，建立數(shù)據(jù)治理體系。

4、打造核心應(yīng)用：選擇1-2個(gè)見效快的場(chǎng)景優(yōu)先（如卡車智能調(diào)度、視頻AI安全監(jiān)控、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、智能配礦）。

5、推廣與集成：在試點(diǎn)成功基礎(chǔ)上，逐步推廣其他應(yīng)用模塊，并加強(qiáng)系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)融合。

6、持續(xù)優(yōu)化與迭代：建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，根據(jù)運(yùn)行效果和新技術(shù)發(fā)展不斷優(yōu)化升級(jí)智能化系統(tǒng)。

7、組織變革與人才培養(yǎng)：同步推進(jìn)組織調(diào)整、流程再造和人才培養(yǎng)。

這個(gè)框架提供了一個(gè)系統(tǒng)性的視角，幫助礦山企業(yè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和評(píng)估其智能化轉(zhuǎn)型。實(shí)際落地時(shí)，需要結(jié)合礦山的具體規(guī)模、地質(zhì)條件、現(xiàn)有信息化水平、資金預(yù)算和管理目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化和裁剪。

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