中國(guó)黃金集團(tuán)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(guó)家級(jí)綠色礦山、礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用先進(jìn)實(shí)用技術(shù)推廣應(yīng)用示范礦山、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化一級(jí)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(jìn)單位等榮譽(yù)，被譽(yù)為“中國(guó)銅工業(yè)的新坐標(biāo)”。

烏山開發(fā)多個(gè)“數(shù)字化、智能化”科技項(xiàng)目，緊緊圍繞公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、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(gè)行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先亮點(diǎn)項(xiàng)目工程，創(chuàng)造了諸多經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

無人駕駛 行穩(wěn)致遠(yuǎn)

為完善烏山采礦自動(dòng)化和智能化工藝建設(shè)，提高采礦運(yùn)輸作業(yè)效率，降低運(yùn)輸成本，減小生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全環(huán)保管理壓力，為露天礦山開采無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)的研究與開展積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步推進(jìn)國(guó)內(nèi)露天金屬礦山運(yùn)輸車輛駕駛無人化，烏山開展露天礦無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)研究與應(yīng)用項(xiàng)目。2019年6月5日，烏山與徐州徐工礦業(yè)機(jī)械有限公司、中鐵十九局集團(tuán)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(yùn)輸系統(tǒng)戰(zhàn)略合作協(xié)議》。歷時(shí)1年零3個(gè)月，項(xiàng)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(cè)、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(shí)現(xiàn)技術(shù)人員與安全監(jiān)管人員下車試驗(yàn)，形成一套完整的露天礦無人運(yùn)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(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)100噸級(jí)以上無人礦卡純無人狀態(tài)滿載行駛最高速度達(dá)到30km/h的礦山企業(yè)，技術(shù)水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。截至目前，烏山露天礦無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)研究與應(yīng)用項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“3臺(tái)無人礦卡編組+1臺(tái)挖機(jī)+1臺(tái)有人車輛+1臺(tái)輔助設(shè)備”下的鏟、運(yùn)、排協(xié)同作業(yè)，該項(xiàng)目已由試驗(yàn)研究階段轉(zhuǎn)入無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)工業(yè)化應(yīng)用初級(jí)階段。

下一步，烏山露天礦無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)研究與應(yīng)用項(xiàng)目組將試驗(yàn)國(guó)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(yùn)行持續(xù)累積故障處理經(jīng)驗(yàn)，不斷完善各類故障處理機(jī)制，做到與生產(chǎn)實(shí)踐深度結(jié)合，將烏山露天礦無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)研究與應(yīng)用從技術(shù)研究不斷向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推進(jìn)。

無人機(jī)巡壩 盡在掌握中

為解決烏山尾礦庫(kù)的庫(kù)容、蓄水量、水圈范圍、干灘長(zhǎng)度、壩體現(xiàn)狀等測(cè)量難度大，精度不準(zhǔn)確等問題，烏山研究基于無人機(jī)的尾礦壩圖像分析與建模的研究與應(yīng)用技術(shù)，是首家將無人機(jī)應(yīng)用于工業(yè)化領(lǐng)域的企業(yè)。2020年1月至2月，烏山邀請(qǐng)無人機(jī)廠家做現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并帶無人機(jī)做現(xiàn)場(chǎng)試飛，根據(jù)項(xiàng)目需求和現(xiàn)場(chǎng)飛行環(huán)境情況做深度交流探討，最終制定項(xiàng)目方案。該項(xiàng)目通過無人機(jī)定期的數(shù)字建模和三維地形圖掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)壩體的標(biāo)高、坡率、尾礦礦漿流向等精準(zhǔn)測(cè)量，及時(shí)掌握干灘的面積、周長(zhǎng)、量方等關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)，通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析判斷壩體形態(tài)變化。經(jīng)過8月的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試飛，2020年8月無人機(jī)巡檢工作正式投入使用，利用無人機(jī)代替人工作業(yè)對(duì)排礦管路和壩體狀態(tài)進(jìn)行巡檢，實(shí)現(xiàn)尾礦庫(kù)無人機(jī)巡檢與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有機(jī)融合。通過實(shí)時(shí)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(fēng)險(xiǎn)，避免安全環(huán)保事故發(fā)生，同時(shí)又防止了人工測(cè)量難度大、不精準(zhǔn)，檢測(cè)盲區(qū)及冬季嚴(yán)寒人工巡檢難度大等弊端，大大降低了人工作業(yè)強(qiáng)度，作業(yè)效率較人工至少提高40%以上。

通過無人機(jī)提供的準(zhǔn)確而全面的數(shù)據(jù)，以及實(shí)時(shí)化的監(jiān)控，大大提升了尾礦庫(kù)區(qū)的安全運(yùn)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(kù)區(qū)使用無人機(jī)代替人工巡壩、巡管、尾礦干灘測(cè)量等工作，在國(guó)內(nèi)礦業(yè)開采中起到示范性的作用。

無人機(jī)巡壩和尾礦庫(kù)三維實(shí)景建模全面投入應(yīng)用，進(jìn)一步彌補(bǔ)了現(xiàn)有尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尾礦庫(kù)的全方位、全時(shí)段、自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)，技術(shù)水平被黃金協(xié)會(huì)評(píng)為“國(guó)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(gè)中控室分別配置值班人員，人員既不能實(shí)現(xiàn)高效配置，又無法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(yùn)至粗碎站，倒入旋回倒礦口進(jìn)行破碎，粗碎中控室緊鄰破碎下料口，地處高粉塵、強(qiáng)噪聲的環(huán)境，對(duì)員工職業(yè)健康安全有一定的隱患。同時(shí)，應(yīng)工藝技術(shù)指標(biāo)要求，礦塊直徑不得大于1m，當(dāng)?shù)V塊直徑超標(biāo)時(shí)，會(huì)卡在下料口，影響旋回破碎機(jī)工作和供礦，此時(shí)需要對(duì)大塊進(jìn)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(shí)現(xiàn)主廠房中控室流程集中調(diào)控，提高破碎錘遠(yuǎn)程操控水平，該公司特開展固定式液壓破碎錘遠(yuǎn)程遙控技術(shù)研究。

該項(xiàng)目自2020年1月立項(xiàng)后，經(jīng)方案的編制、備件材料的合同簽訂、測(cè)量確定新增儀表安裝方案、制定遠(yuǎn)程控制臺(tái)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(dòng)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(zhǔn)確定破碎錘操作手柄和機(jī)械臂運(yùn)轉(zhuǎn)速度。同年10月，固定式液壓破碎錘遠(yuǎn)程遙控技術(shù)研究項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了在遠(yuǎn)距離的三系列中控室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控，使用CAN/TCP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，以太網(wǎng)信號(hào)通過光纜連接現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)控接口。遠(yuǎn)程操作人員足不出戶，就可通過查看視頻、按壓遠(yuǎn)程液壓站啟停按鈕，操作遠(yuǎn)程操縱手柄，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，滿足工藝需求，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提供健康安全保障。

機(jī)器人上線 科技感十足

截至目前，烏山皮帶輸送機(jī)智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)研究項(xiàng)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(jī)器人做到對(duì)三系列1#皮帶運(yùn)行狀況的持續(xù)監(jiān)測(cè)，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(yùn)行狀態(tài)等問題盡在其掌握中。

2021年1月經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，烏山將該項(xiàng)目立項(xiàng)，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(jī)器人系統(tǒng)功能及皮帶巡檢機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3月，根據(jù)東方測(cè)控提供的烏山巡檢機(jī)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(dòng)傳感器、粗碎中控室和主廠房中控室上位機(jī)的安裝，初步完成巡檢機(jī)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(jī)器人試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)存在的問題并總結(jié)歸納，與東方測(cè)控研究問題解決辦法。6月，已解決地上部分皮帶巡檢機(jī)器人試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)的有行走電機(jī)故障、電源故障和上位機(jī)畫面報(bào)警優(yōu)化等問題。

隨著智能巡檢機(jī)器人的上線，烏山實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)智能化、無人化，大大減輕了人力巡檢負(fù)擔(dān)，同時(shí)有效預(yù)防和減少了皮帶機(jī)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(cè)設(shè)備依靠固定安裝的傳感器辨別故障發(fā)生，重點(diǎn)巡檢部位必須由人工完成巡檢。巡檢機(jī)器人不僅具備傳統(tǒng)控制檢測(cè)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(duì)設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)式巡檢檢測(cè)，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(yīng)用，大數(shù)據(jù)在烏山帶動(dòng)大發(fā)展。云計(jì)算技術(shù)已在礦業(yè)中逐步開始應(yīng)用，但應(yīng)用目的多為生產(chǎn)調(diào)度與管理，具體應(yīng)用礦山也多為采礦自動(dòng)化程度較高的煤礦，在金屬礦山中的應(yīng)用還較少，尤其是還沒有以巖石力學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)建立起一個(gè)集工程地質(zhì)條件、實(shí)際監(jiān)測(cè)、智能預(yù)測(cè)、虛擬可視化為一體的礦山邊坡協(xié)同監(jiān)測(cè)云平臺(tái)。烏山露天礦對(duì)邊坡安全問題高度重視，目前已采用雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)北礦段采場(chǎng)東幫邊坡進(jìn)行表面位移監(jiān)測(cè)，并對(duì)局部進(jìn)行了邊坡加固工程。但隨著開采的進(jìn)行，多個(gè)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(dāng)前部分邊坡工程安全等級(jí)達(dá)到或超過二級(jí)，必須補(bǔ)充表面位移、坡體內(nèi)部變形和應(yīng)力監(jiān)測(cè)。因此，烏山自主研發(fā)露天邊坡協(xié)同監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)邊坡安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢、三維地理信息模型實(shí)時(shí)展示、邊坡穩(wěn)定性自動(dòng)評(píng)價(jià)。

該項(xiàng)目于2020年3月立項(xiàng)實(shí)施，經(jīng)過項(xiàng)目人員的共同努力奮斗、攻堅(jiān)克難，相繼完成了采場(chǎng)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(chǎng)施工方案編制、項(xiàng)目相關(guān)研發(fā)設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)以及云平臺(tái)界面設(shè)計(jì)。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(jī)傾斜攝影測(cè)量工作，12月完成云平臺(tái)預(yù)警閾值功能設(shè)置及預(yù)警信息發(fā)送功能。歷時(shí)1年零1個(gè)月，最終于2021年4月，完成云平臺(tái)遠(yuǎn)程控制本地化部署更新，烏山露天邊坡協(xié)同監(jiān)測(cè)云平臺(tái)正式上線。

截至目前，烏山露天礦邊坡協(xié)同監(jiān)測(cè)云平臺(tái)研發(fā)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)邊坡位移、內(nèi)部應(yīng)力的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、傳輸功能，同時(shí)嵌入自主研發(fā)的烏山露天礦三維地理信息模型，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息、地質(zhì)信息的實(shí)時(shí)查詢、圖表展示等功能，通過匹配專家數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)定烏山的三級(jí)預(yù)警指標(biāo)，建立烏山的三級(jí)預(yù)警體系，實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定級(jí)別的自動(dòng)評(píng)價(jià)及自動(dòng)報(bào)警，為國(guó)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(tái)，探索發(fā)展科技創(chuàng)新的新途徑，并進(jìn)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(qiáng)烏山自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的科技能力水平。（王靜靜）