本報通訊員 馬騰
“作為大型地下開采礦山，首鋼馬城礦業(yè)5G工廠構(gòu)建了覆蓋全礦區(qū)的高性能通信網(wǎng)絡(luò)，通過部署5G基站、邊緣計算節(jié)點和全光終端，形成‘一纖承載、多網(wǎng)并行’的融合架構(gòu)；通過深度融合5G與礦山生產(chǎn)各生產(chǎn)要素，實現(xiàn)了井下作業(yè)面遠(yuǎn)程監(jiān)控、黑燈選廠、專家系統(tǒng)等創(chuàng)新應(yīng)用；借助5G低時延、大帶寬特性，控制中心可實時獲取各類設(shè)備運行數(shù)據(jù)，毫秒級響應(yīng)復(fù)雜工況變化，大幅提升了生產(chǎn)調(diào)度效率與作業(yè)安全性。”近日，筆者走進(jìn)首鋼馬城礦業(yè)5G工廠，該礦相關(guān)負(fù)責(zé)人如是介紹。
智能采礦 實現(xiàn)安全生產(chǎn)高效
走進(jìn)首鋼馬城礦業(yè)單體設(shè)備智能操控中心，在明亮的操作室內(nèi)，控制臺前的操作人員正在注視井下情況。屏幕上，井下巷道的實時畫面清晰鋪展，電機車運行速度、實時位置等參數(shù)一目了然。無需過多動作，只需在操作臺上下達(dá)指令，位于數(shù)百米井下的電機車隨即能沿著預(yù)設(shè)軌道平穩(wěn)穿梭，整個過程流暢有序。
“在地面就能掌控電機車運行，讓電機車定位準(zhǔn)、運行穩(wěn)，這在以前想都不敢想。”該礦提升作業(yè)區(qū)電機車司機楊棟梁望著屏幕里平穩(wěn)作業(yè)的電機車說，“技術(shù)一升級，我們不用再下井了，工作效率也跟著提了上來，變化真是太大了。”
優(yōu)選先進(jìn)設(shè)備，筑牢采礦基礎(chǔ)。按照大型化、系列化的原則，該礦精心選取行業(yè)一流主體設(shè)備，以達(dá)到臺時效率最優(yōu)。該礦購置了E70大直徑深孔鑿巖臺車、DL421中深孔鑿巖臺車、18噸遙控鏟運機、混合動力55T電機車等進(jìn)口設(shè)備31種402臺套，其中14種281臺套為國內(nèi)首次使用。這些先進(jìn)設(shè)備的投入使用，為提升礦山生產(chǎn)效率和安全水平提供了基礎(chǔ)保障。
地表遠(yuǎn)程操控，實現(xiàn)井下少人減人。依托井下5G網(wǎng)絡(luò)，該礦大力實施“機械化換人，自動化減人”戰(zhàn)略，中深孔鑿巖臺車、18噸鏟運機等井下采礦設(shè)備已實現(xiàn)地表遠(yuǎn)程集中操控。對比傳統(tǒng)礦山建設(shè)模式，該礦各類設(shè)備遠(yuǎn)程操控精度達(dá)90%以上，減少下井人員217人，極大地提高生產(chǎn)安全水平。
電機車地表遠(yuǎn)程放礦，助力經(jīng)濟(jì)高效。該礦工作人員可遠(yuǎn)程操控電機車運輸作業(yè)，實現(xiàn)機車精準(zhǔn)定位，遠(yuǎn)程裝礦、自動卸載站卸車；通過設(shè)計3‰輕微坡度的礦車運行路線，使空車上坡，重車下坡，降低能耗7.5%；系統(tǒng)自動生成鏟運、裝卸拉運計劃，指揮鏟運機和電機車聯(lián)動運行，實現(xiàn)安全高效經(jīng)濟(jì)運行。
融合通信，暢通井下信息渠道。該礦建設(shè)井下融合通信系統(tǒng)，實現(xiàn)井下5G信號全覆蓋，并同步部署有線電話與應(yīng)急廣播系統(tǒng)；通過“光纖+無線”混合組網(wǎng)，實現(xiàn)井下上下盤沿脈、穿脈全域覆蓋，確保手持終端、有線電話和手機三類設(shè)備無縫互聯(lián)，不同制式終端可雙向通話，應(yīng)急廣播指令可實時推送至所有接入設(shè)備，可分級分區(qū)精準(zhǔn)推送，聯(lián)動觸發(fā)應(yīng)急通話，滿足了井下復(fù)雜環(huán)境下的全天候通信需求，為礦山安全生產(chǎn)和應(yīng)急管理提供了可靠的通信保障。
此外，該礦主井提升系統(tǒng)實現(xiàn)無人全自動運行，副井提升系統(tǒng)實現(xiàn)電梯式自助運行，通風(fēng)機實現(xiàn)地表遠(yuǎn)程集中控制、按需通風(fēng)，排水系統(tǒng)也實現(xiàn)了智能運行。
“黑燈選廠” 實現(xiàn)選礦智能運行
與人們對選礦廠“人員穿梭、機器轟鳴”的固有印象不同，首鋼馬城礦業(yè)選礦系統(tǒng)內(nèi)不見傳統(tǒng)選礦場景里穿梭的操作人員，只有球磨機、高壓輥磨機等設(shè)備按既定流程平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。而在該礦生產(chǎn)指揮中心，大屏幕上則實時顯示著原礦輸送速度、礦漿濃度、精礦品位等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，已經(jīng)應(yīng)用的選礦專家系統(tǒng)正根據(jù)實時參數(shù)自動調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)，讓“黑燈選廠”的智能運行場景在筆者面前生動呈現(xiàn)。
“與傳統(tǒng)的公路、鐵路運輸方式不同，我們利用長距離精礦輸送管道，可一站式將礦漿從首鋼馬城礦業(yè)輸送至遷安大石河鐵礦終端站，規(guī)避了公路貨車、鐵路機車的燃油消耗，大幅降低了碳排放。”該礦選礦作業(yè)區(qū)區(qū)長張云剛向筆者介紹。
首鋼馬城礦業(yè)以全流程高度自動化、智能化、無人化生產(chǎn)為目標(biāo)，積極響應(yīng)國家智能制造戰(zhàn)略，強化產(chǎn)學(xué)研合作，積極探索選礦“黑燈工廠”建設(shè)，通過將人工智能、數(shù)據(jù)治理與選礦工藝深度融合，打造選礦全流程“無人值守+智能決策”示范工廠，推動選礦系統(tǒng)向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。首鋼馬城礦業(yè)主要通過基礎(chǔ)自動化建設(shè)、全流程一鍵經(jīng)濟(jì)啟停、全流程自主調(diào)控、全流程智慧分析及決策進(jìn)行分步規(guī)劃，實施關(guān)鍵點位智能精準(zhǔn)管控，實現(xiàn)選礦全流程智慧運行。
基礎(chǔ)自動化建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。該選礦系統(tǒng)配置包括在線粒度儀、礦漿流量計、濃度計等先進(jìn)在線檢測儀表244臺（套），同時以球磨機、立磨機、高壓輥磨機為代表的單體設(shè)備設(shè)計初期已具有故障診斷和預(yù)警功能，配置通信接口，控制系統(tǒng)和智能分析系統(tǒng)能夠隨時獲取產(chǎn)線運行實時數(shù)據(jù)，為決策調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。
全流程一鍵經(jīng)濟(jì)啟停、自主調(diào)控。該選礦系統(tǒng)通過“監(jiān)測各設(shè)備人工調(diào)整頻率次數(shù)—總結(jié)操作規(guī)則—分析影響因素—形成自主調(diào)控模型”，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論等控制算法，建立約90余個自主調(diào)控模型，將單班單設(shè)備人工調(diào)整次數(shù)由幾百次降至幾次；在關(guān)鍵工序點位建立設(shè)備運行參數(shù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)設(shè)定值連鎖數(shù)學(xué)模型，自主開發(fā)恒功率、恒液位等自調(diào)節(jié)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，杜絕人工干預(yù)，為生產(chǎn)流程的持續(xù)性和穩(wěn)定性提供優(yōu)質(zhì)技術(shù)保障。
全流程智慧分析與決策。該選礦系統(tǒng)與東北大學(xué)合作，建設(shè)選礦廠智能決策系統(tǒng)，集成在線粒度檢測、流程負(fù)荷與AI算法，構(gòu)建“數(shù)據(jù)采集—知識庫推理—動態(tài)調(diào)控”閉環(huán)；通過實時解析礦石性質(zhì)、設(shè)備運行參數(shù)及生產(chǎn)指標(biāo)，形成最優(yōu)調(diào)整方案，下發(fā)至DCS系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)）執(zhí)行；在保證精礦品位合格前提下，實現(xiàn)選廠經(jīng)濟(jì)效益最大化，使選礦生產(chǎn)全流程達(dá)到“無人化”智慧分析、決策水平。
關(guān)鍵點位智能管控。該選礦系統(tǒng)距離精礦管道“預(yù)警系統(tǒng)”利用通信光纜中光纖組成測量回路，實時感應(yīng)光纖聲波、振動變化，傳輸至光纖聲波和振動入侵探測器主機，光纖聲波和振動入侵探測器采集管道光纖的聲波信號，進(jìn)行全線泄漏和預(yù)警監(jiān)測分析，實現(xiàn)近700立方米/小時流量礦漿68.5千米長距離輸送管道的實時安全監(jiān)控。
據(jù)介紹，首鋼馬城礦業(yè)選礦系統(tǒng)“黑燈工廠”建設(shè)取得了初步成效，實現(xiàn)了選礦生產(chǎn)流程的全面自動化和決策過程的精準(zhǔn)智能化。
一是穩(wěn)定了精礦粉質(zhì)量。實現(xiàn)從原礦到鐵精礦的運輸、加工、檢測等全過程的自動化操作，借助大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)管控流程，穩(wěn)定控制精礦粉品位。
二是保障設(shè)備運行穩(wěn)定。利用在線監(jiān)測、AI識別等技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測和智能調(diào)節(jié)，實現(xiàn)設(shè)備預(yù)知維修，可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患并及時處理，減少了設(shè)備故障的發(fā)生。
三是降低人工成本支出。通過設(shè)備自動化和智能化改造，釋放現(xiàn)場崗位27人，降低了人工成本600余萬元/年。
四是本質(zhì)安全水平提升。減少人員在危險環(huán)境中的作業(yè)，同時，通過智能化的安全監(jiān)測系統(tǒng)，能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患，實現(xiàn)本質(zhì)安全水平的提升。
智慧管理 激活企業(yè)效能
“在推進(jìn)智能礦山建設(shè)過程中，我們立足首鋼馬城礦業(yè)采礦、選礦、充填三位一體地采礦山實際，緊密結(jié)合生產(chǎn)工序涉及的人員、設(shè)備、環(huán)境、工序等關(guān)鍵要素系統(tǒng)思考，不斷優(yōu)化整合資源，構(gòu)建智能管控體系，逐步探索出了一條適合首鋼馬城礦業(yè)實際的數(shù)字化、智能化、綠色化現(xiàn)代礦山發(fā)展之路。”該礦設(shè)備部副部長沈宇超介紹。
該礦以業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)處置、智能預(yù)警、自動分析為目標(biāo)，多角度提升管理智慧化水平，搭建智慧管理平臺。
大數(shù)據(jù)決策，優(yōu)化運營降本增效。該礦建設(shè)大數(shù)據(jù)模型，對運營過程中各系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、裝載，打造一站式身份認(rèn)證，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨部門、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互；建立調(diào)度決策優(yōu)化模型，做到按需通風(fēng)、躲峰排水、智能供電，實現(xiàn)能耗能效監(jiān)控、對標(biāo)、核算、分析等功能，有效降低了運營成本，提高了生產(chǎn)效率。
“一張圖”系統(tǒng)，實現(xiàn)可視化管控。該礦構(gòu)建兩個“一張圖”系統(tǒng)。其中，工控一張圖以“現(xiàn)場無人操作、一鍵經(jīng)濟(jì)啟停、流程自主調(diào)控、產(chǎn)線經(jīng)濟(jì)運行”為目標(biāo)，監(jiān)控全流程設(shè)備實時狀態(tài)及參數(shù)，全產(chǎn)線非移動單體設(shè)備均實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，依據(jù)中間倉料位情況，科學(xué)計算實現(xiàn)一鍵經(jīng)濟(jì)啟停。管理一張圖深度融合現(xiàn)場數(shù)據(jù)及專業(yè)管理信息，搭建監(jiān)控分析系統(tǒng)，形成可視化、集成化、現(xiàn)場化管控平臺，實時掌控整個礦山運行狀態(tài)，動態(tài)分析產(chǎn)量、設(shè)備、質(zhì)量、能源及物資消耗、銷售、成本等情況，為管理層提供了直觀、準(zhǔn)確的決策依據(jù)。
一級調(diào)度系統(tǒng)，強化生產(chǎn)管控。該礦以智慧管理平臺和生產(chǎn)調(diào)度指揮中心為支撐，實行“一級調(diào)度系統(tǒng)”。生產(chǎn)計劃直接下達(dá)至作業(yè)單元，現(xiàn)場信息直接上達(dá)管理平臺，實現(xiàn)智能預(yù)警和智慧分析；依托“智首礦”平臺，將廠礦調(diào)度和作業(yè)單元直接對接，生產(chǎn)崗位通過手持終端，實時聯(lián)網(wǎng)獲取計劃，反饋動態(tài)信息，完成任務(wù)后上傳確認(rèn)，系統(tǒng)自動生成報表，實現(xiàn)了生產(chǎn)一級管控，有效提高了生產(chǎn)協(xié)同效率，保障生產(chǎn)任務(wù)順利完成。
設(shè)備健康管理，保障設(shè)備穩(wěn)定運行。該礦開發(fā)設(shè)備健康管理系統(tǒng)，構(gòu)建健康評價模型133個，覆蓋25大類1374臺（套）設(shè)備，9619個運行參數(shù)實時監(jiān)測、自動采集。基于大數(shù)據(jù)分析與機器學(xué)習(xí)算法，該礦開發(fā)AI分析系統(tǒng)；利用歷史數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練與優(yōu)化，利用DeepSeek（深度求索）通用人工智能大模型，實現(xiàn)對設(shè)備健康的自主評判，定制推送設(shè)備健康信息到特定管理人員，推進(jìn)預(yù)知維修、精準(zhǔn)維修，有效降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備使用壽命，保障了選廠生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
《中國冶金報》（2025年09月17日 05版五版）
