連民杰，王占樓，馬 龍，王會(huì)杰

(1.中鋼礦業(yè)開發(fā)有限公司，北京 100080；2.西安建筑科技大學(xué)管理學(xué)院，陜西 西安 710055)

礦山企業(yè)生產(chǎn)管控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源回收利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵手段。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及智能化技術(shù)是開發(fā)礦山企業(yè)的智能化管控系統(tǒng)的重要工具[1]，也是解決深度開采和無人開采的關(guān)鍵技術(shù)。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于智能化礦山生產(chǎn)管控系統(tǒng)和體系架構(gòu)的研究成果較多，如張科利等[2]采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了礦山智能生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)，為智慧礦山生產(chǎn)系統(tǒng)的開發(fā)提供了參考；孫維[3]采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立了感知礦山體系結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)行業(yè)實(shí)際應(yīng)用角度進(jìn)行了研究和探討；連民杰等[4]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的非煤地下礦山安全監(jiān)測(cè)預(yù)警決策通用平臺(tái)，建立了礦山安全監(jiān)控動(dòng)態(tài)信息和基于智能移動(dòng)終端的現(xiàn)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)了企業(yè)安全管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)控與預(yù)警、應(yīng)急救援；丁愛華[5]針對(duì)礦山堿渣庫穩(wěn)定性問題，構(gòu)建了尾礦庫智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)采集、傳輸和監(jiān)測(cè)的一體化管控；路海華等[6]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了由感知層、傳輸層和應(yīng)用層組成的礦山安全管控體系，實(shí)現(xiàn)了礦山生產(chǎn)監(jiān)控、管理和決策智能化的目標(biāo)；郝秦霞[7]針對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)中海量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成問題，采用基于異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成算法，提出了異構(gòu)、異源數(shù)據(jù)信息建設(shè)的總體思想。

綜上所述，礦山企業(yè)生產(chǎn)過程信息化、智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用主要以礦山企業(yè)部分生產(chǎn)管控問題展開研究和應(yīng)用，存在信息孤島和通用性差的問題。另外，不同企業(yè)開發(fā)和構(gòu)建的生產(chǎn)管理系統(tǒng)未考慮地質(zhì)資源管控要求，且投入使用的系統(tǒng)無法凸顯真實(shí)效果。由此，本文從礦山采掘生產(chǎn)工藝整體考慮，構(gòu)建出用于富全礦山地質(zhì)測(cè)量、采掘、選礦、通風(fēng)和水資源管理的綜合體系架構(gòu)和管控系統(tǒng)，并將智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)投入使用前后的效果進(jìn)行對(duì)比分析，從而實(shí)現(xiàn)了礦山企業(yè)生產(chǎn)管理的全面信息化和智能化控制要求，并為同類礦山企業(yè)信息化建設(shè)提供一定的指導(dǎo)作用。

1 富全鐵礦礦山智能化生產(chǎn)管控建設(shè)體系

礦山智能化生產(chǎn)管控主要以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息化、自動(dòng)化為技術(shù)手段，使礦山在生產(chǎn)、管理和控制方面實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化和生產(chǎn)安全智能化。根據(jù)富全鐵礦的生產(chǎn)管理要求和特點(diǎn)，生產(chǎn)管控智能化建設(shè)主要圍繞4個(gè)核心系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，即地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)、提升機(jī)智能兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)、礦山產(chǎn)量查詢統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。地測(cè)采綜合管控系統(tǒng)主要以礦體地質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過礦業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)建模和可視化管理，實(shí)現(xiàn)礦體模型的可視化和采礦控制的數(shù)字化。提升機(jī)智能兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)主要以多級(jí)網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以“集中監(jiān)測(cè)、分散控制”為控制模式，通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和通信控制軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的遠(yuǎn)程操控和人機(jī)交互。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)主要以設(shè)備的自動(dòng)巡檢控制為基礎(chǔ)，通過遠(yuǎn)程集控軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的提運(yùn)時(shí)間、檢修時(shí)間和故障診斷時(shí)間的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和分析，并形成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，方便用戶實(shí)時(shí)查詢?cè)O(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。礦山產(chǎn)量查詢統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)主要以礦山主井出礦量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過信息化軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)出礦產(chǎn)量的報(bào)表統(tǒng)計(jì)和報(bào)表的自動(dòng)分類，以便用戶隨時(shí)查看礦山的出礦量。

2 地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)

根據(jù)富全鐵礦生產(chǎn)實(shí)際需要，開發(fā)了符合金屬地下礦地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先提取出了影響地質(zhì)資源智能化的關(guān)鍵要素，分析了礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)地質(zhì)資源信息內(nèi)容和形式上的要求，實(shí)現(xiàn)了礦山地質(zhì)資源數(shù)據(jù)的集成化、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化。在次基礎(chǔ)上借助三維礦業(yè)軟件平臺(tái)，建立了具有可視化功能的地質(zhì)資源模型，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、礦業(yè)軟件功能處理與地質(zhì)資源管理的一體化管控。

2.1 富全鐵礦礦山地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)功能

富全鐵礦作為國(guó)內(nèi)金屬地下貧礦之一，為在有限的礦山服役年限內(nèi)增加礦產(chǎn)資源的回收利用率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，地質(zhì)資源智能化管控系統(tǒng)是該企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化智能礦山的關(guān)鍵。

1) 實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資源數(shù)據(jù)采集、處理與應(yīng)用全過程的智能化管理。這一核心功能首先采用基于PDA的地測(cè)信息智能化實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)[8-10],實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資源信息與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的接口化，然后構(gòu)建三維可視化地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資源信息處理，最后采用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)量管理與應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資源信息應(yīng)用、儲(chǔ)量信息更新、發(fā)布與服務(wù)功能。

2) 實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程中地質(zhì)資源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與服務(wù)。通過對(duì)三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和格式轉(zhuǎn)換[11],對(duì)多種不同的三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，構(gòu)建出多源異質(zhì)地質(zhì)資源信息集成平臺(tái)，為礦山生產(chǎn)管控和多種集成系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和一致的地質(zhì)資源信息。

3) 地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)需要與企業(yè)生產(chǎn)過程控制中的眾多系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接和交互。針對(duì)富全礦山企業(yè)生產(chǎn)管控系統(tǒng)中的子系統(tǒng)類型多、多元化數(shù)據(jù)接口問題，需要根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)與母系統(tǒng)的統(tǒng)一集成。包括PDA系統(tǒng)與三維地質(zhì)模型接口、三維礦業(yè)軟件與礦床儲(chǔ)量管理數(shù)據(jù)接口、PDA系統(tǒng)的內(nèi)外業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口等。

2.2 富全鐵礦礦山地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

礦山地質(zhì)資源智能化是在剖析適用于本企業(yè)核心生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，為富全鐵礦礦山企業(yè)構(gòu)建的一套集地質(zhì)資源數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理實(shí)時(shí)化的智能化管控平臺(tái)，以規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)管控系統(tǒng)的功能和應(yīng)用[12-14]。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)是一個(gè)分層的體系結(jié)構(gòu)，主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集層、多源異質(zhì)數(shù)據(jù)集成層、數(shù)據(jù)一體化處理層以及綜合應(yīng)用層。其整體的邏輯架構(gòu)如圖1所示。

2.3 富全鐵礦礦山地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)功能架構(gòu)

根據(jù)富全鐵礦礦山地質(zhì)資源系統(tǒng)的功能要求，主要從地質(zhì)資源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、三維地質(zhì)模型的地質(zhì)資源處理系統(tǒng)、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)量管理應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)資源數(shù)據(jù)在生產(chǎn)、加工、統(tǒng)計(jì)分析等功能，同時(shí)提供了歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析功能，設(shè)計(jì)出了滿足上述三方面的地質(zhì)資源管控平臺(tái)，其功能架構(gòu)如圖2所示。

2.3.1 地質(zhì)資源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

地質(zhì)資源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與更新是智能化礦山管理的瓶頸，而移動(dòng)通訊設(shè)備是解決原始數(shù)據(jù)漏采、錯(cuò)采和冗余等問題的關(guān)鍵技術(shù)。目前對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要使用自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一線生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、編輯等工作，可自動(dòng)將井下一線生產(chǎn)數(shù)據(jù)與三維地質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。該系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖3所示。

圖1 富全鐵礦礦山地質(zhì)資源管控系統(tǒng)邏輯架構(gòu)Fig.1 The logic architecture of geological resources management and control system for Fuquan mine

圖2 富全鐵礦礦山地質(zhì)資源智能管控系統(tǒng)功能架構(gòu)Fig.2 The functional architecture of intelligent management and control system for Fuquan mine geological resources

2.3.2 地質(zhì)資源數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集處理后，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換中心，將地質(zhì)資源數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入三維地質(zhì)模型，然后采用三維鉆孔信息平臺(tái)以及基礎(chǔ)地質(zhì)信息的綜合可視化，實(shí)現(xiàn)礦床地質(zhì)模型的構(gòu)建、儲(chǔ)量品位計(jì)算等，該系統(tǒng)整體流程如圖4所示。

2.3.3 多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)量管理應(yīng)用系統(tǒng)

地質(zhì)資源數(shù)據(jù)采掘處理與三維礦床模型建立是實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資源儲(chǔ)量估算、品位分布計(jì)算的基礎(chǔ)，而儲(chǔ)量的實(shí)時(shí)估算需要通過多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與中央集控系統(tǒng)進(jìn)行交互式通信，完成地質(zhì)資源儲(chǔ)量的在線計(jì)算和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。其系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖5所示。

圖3 地質(zhì)資源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能架構(gòu)Fig.3 The functional architecture of real-time data acquisition system for geological resources

圖4 地質(zhì)資源數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)流程Fig.4 Processing flow of data processing system for geological resources

圖5 儲(chǔ)量管理應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)Fig.5 The architecture of application system for reserve management

2.3.4 礦山采掘生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)

基于DIMINE軟件接口平臺(tái)，采用JAVA軟件、Hoops可視化組件開發(fā)了適用于富全礦山采掘生產(chǎn)計(jì)劃動(dòng)態(tài)子系統(tǒng)，可完成月度生產(chǎn)任務(wù)與累計(jì)總體生產(chǎn)任務(wù)的對(duì)比分析、數(shù)據(jù)上傳、計(jì)劃任務(wù)查詢和可視化。采掘生產(chǎn)計(jì)劃主要包括：井巷工程進(jìn)尺、月生產(chǎn)計(jì)劃推進(jìn)范圍、設(shè)備生產(chǎn)能力、利潤(rùn)計(jì)算等。將井巷、溜井等施工過程進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并與DIMINE軟件預(yù)留接口進(jìn)行集成化處理，設(shè)計(jì)時(shí)只需直接調(diào)用工程模型，實(shí)現(xiàn)按計(jì)劃時(shí)間和礦體品位列出采掘計(jì)劃屬性數(shù)據(jù)表，自動(dòng)計(jì)算出月度生產(chǎn)周期內(nèi)的利潤(rùn)、總產(chǎn)值。通過三維技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、計(jì)劃的可視化。同時(shí)，結(jié)合Excel與DIMINE數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃報(bào)表的自動(dòng)生成與數(shù)據(jù)回傳。

3 富全鐵礦生產(chǎn)過程智能管控系統(tǒng)

目前，富全鐵礦在礦井通風(fēng)、主副井提升、排水、尾礦充填、選礦、出礦量計(jì)量分析等生產(chǎn)過程中基本全面實(shí)施了智能化生產(chǎn)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵生產(chǎn)工序的實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備故障在線診斷和安全生產(chǎn)預(yù)警等。通過建立礦山調(diào)度生產(chǎn)集控中心，將采、選、尾等工藝流程中的生產(chǎn)管控子系統(tǒng)集成到統(tǒng)一的集控中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管控過程的人機(jī)交互和實(shí)時(shí)通信，提高了企業(yè)生產(chǎn)流水線的安全運(yùn)行和高效生產(chǎn)。

1) 提升智能兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)。礦井提升兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)主副井提升運(yùn)行實(shí)施遠(yuǎn)程操作和統(tǒng)一控制，該系統(tǒng)主要由三級(jí)網(wǎng)絡(luò)和一級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)的安全故障診斷和在線操作。該系統(tǒng)主要特點(diǎn)包括：①主副井上位智能數(shù)字監(jiān)控；②制動(dòng)閘系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)；③提升機(jī)、操車和跟罐的級(jí)聯(lián)控制；④多臺(tái)卷揚(yáng)的遠(yuǎn)程集控管理；④工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；⑤提升機(jī)高度系數(shù)自動(dòng)校驗(yàn)；⑥提升機(jī)液壓站和潤(rùn)滑站監(jiān)控；⑦設(shè)備點(diǎn)檢、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)，產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)上報(bào)等。

2) 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)。在集控中心對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)建設(shè)備點(diǎn)檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程巡檢和巡檢記錄的自動(dòng)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)回傳。為副井構(gòu)建了運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，對(duì)每套提升機(jī)的提礦、載人、檢修和故障時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，形成日、月報(bào)表，實(shí)現(xiàn)用戶的實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢和分析。

3) 礦山產(chǎn)量查詢統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。礦山回采量作為考核企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)、計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過對(duì)富全礦山企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需要，在中央集控系統(tǒng)接口中開發(fā)和集成了監(jiān)測(cè)主井的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了主井提礦量的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，形成日產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表(包括每斗提升起止時(shí)間、提升噸位、總斗數(shù)和日提升總噸數(shù))，實(shí)現(xiàn)企業(yè)用戶對(duì)主井采掘量的實(shí)時(shí)查詢和分析計(jì)算。

4) 泵房無人值守系統(tǒng)。針對(duì)富全鐵礦企業(yè)中的變電站、井下變電所和水泵房等，采用紫光公司的DCAP-5000系列綜合自動(dòng)系統(tǒng)以及PLC自動(dòng)控制技術(shù)，開發(fā)了泵房無人值守系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過設(shè)置站控級(jí)、隔離級(jí)以及保護(hù)裝置，完成泵房無人值守、故障自動(dòng)分離以及安全報(bào)警，保證了排水、供電、故障在線檢測(cè)以及報(bào)警功能。

5) 井下通風(fēng)遠(yuǎn)程智能集控系統(tǒng)。由于富全鐵礦礦山通風(fēng)方式為單翼抽出式通風(fēng)，主風(fēng)機(jī)位于-120 m回風(fēng)井巷道，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)狀況和記錄通風(fēng)參數(shù)造成困難。因此，通過使用工業(yè)計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)和各類傳感器等設(shè)備組建了遠(yuǎn)程集控通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)速、有害氣體的在線檢測(cè)和數(shù)據(jù)記錄，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，并以文本可視化形式展示風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)和交互式操作。

6) 充填智能控制系統(tǒng)。富全鐵礦礦山充填系統(tǒng)采用全尾砂和水泥作為充填材料，充填控制系統(tǒng)覆蓋了充填工藝流程的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在中央集控室可統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)充填過程的實(shí)時(shí)模擬和可視化、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)調(diào)整以及報(bào)表分析等功能。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)尾礦進(jìn)料、料倉料位監(jiān)控和報(bào)警、自動(dòng)配料和攪拌、料漿輸送和井下充填監(jiān)測(cè)等過程。

7) 選礦智能控制系統(tǒng)。根據(jù)富全選礦廠的工藝特點(diǎn)，開發(fā)的選礦智能控制系統(tǒng)重點(diǎn)是對(duì)選礦過程中的信息自動(dòng)分析和參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，通過構(gòu)建全流程磨選分級(jí)控制系統(tǒng)，使磨選設(shè)備能夠自動(dòng)調(diào)整給礦量和設(shè)備負(fù)荷變化，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)主要包含5種功能：破碎篩分控制；磨礦作業(yè)控制；磁選過濾作業(yè)控制；排尾作業(yè)控制；供水作業(yè)控制。

4 安全生產(chǎn)檢測(cè)智能預(yù)警系統(tǒng)

充分使用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)了一個(gè)集日常安全管理、動(dòng)態(tài)信息監(jiān)控、危險(xiǎn)預(yù)警和應(yīng)急救援輔助決策功能于一體的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)。平臺(tái)是以信息化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的 RFID識(shí)別技術(shù)、傳感器信號(hào)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。平臺(tái)由安全管理和危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)、礦山安全地理信息系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)信息在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、應(yīng)急救援輔助決策系統(tǒng)組成。主要功能包括：安全信息的采集、統(tǒng)計(jì)、分析、處理、傳遞和預(yù)警功能；安全信息的分級(jí)管理、控制能力；對(duì)已發(fā)生事故的分析與統(tǒng)計(jì)能力；對(duì)危險(xiǎn)源的辨識(shí)和潛在事故的預(yù)警預(yù)控能力；能夠?qū)崟r(shí)掌握監(jiān)測(cè)物的不安全狀態(tài)，預(yù)警其不安全狀況，提示相應(yīng)對(duì)策。

5 系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)施效果分析

目前，富全鐵礦已在采、選、尾礦生產(chǎn)工藝過程中，基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管控系統(tǒng)的全覆蓋，通過深入企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理部門進(jìn)行調(diào)研，對(duì)2012～2017年富全鐵礦礦山實(shí)施管控系統(tǒng)投產(chǎn)使用過程中企業(yè)的人員、設(shè)備、產(chǎn)能、經(jīng)濟(jì)效益等變化數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比分析生產(chǎn)管控系統(tǒng)投入使用前后的總體效果，從而證明了富全鐵礦企業(yè)實(shí)時(shí)智能化管控系統(tǒng)后起到了“自動(dòng)化換人，智能化減人”的作用。

5.1 系統(tǒng)投入使用前企業(yè)現(xiàn)狀

為了準(zhǔn)確描述富全鐵礦實(shí)施智能化生產(chǎn)管控系統(tǒng)前后產(chǎn)生的明顯效果，本文只對(duì)本項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)的智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)使用前的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，其具體的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 系統(tǒng)投入使用前技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Table 1 Technical and economic indicators of the system before was used

5.2 系統(tǒng)投入使用后經(jīng)濟(jì)效果

富全鐵礦自從投入使用提升智能監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)智能集控系統(tǒng)、泵房無人值守系統(tǒng)、選礦智能控制系統(tǒng)后，有效地促進(jìn)了富全鐵礦生產(chǎn)的穩(wěn)序高效、環(huán)保經(jīng)濟(jì)。系統(tǒng)實(shí)施使用后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效果和人員崗位變動(dòng)見表3和表4。

表2 2016年生產(chǎn)部門職責(zé)及人員分配統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics on responsibilities and personnel distribution of production departments in 2016

由表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，通過機(jī)械化、自動(dòng)化改造，在機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、提質(zhì)增效等方面提高的量化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全礦各系統(tǒng)(提升、通風(fēng)、變電、排水、供風(fēng)、選礦、溜破、充填等)由集控中心統(tǒng)一監(jiān)控，全礦職工由284人減少至169人，減少作業(yè)人員的40.49%，實(shí)現(xiàn)大型固定設(shè)施(提升、通風(fēng)、變電、排水、供風(fēng))崗位的無人值守，增加副井跟罐崗位4人，集控中心崗位8人，由88人減少至12人，減少作業(yè)人員的86.36%。

表3 智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)使用后人員變動(dòng)情況Table 3 Personnel changes after intelligent production management and control system was used

表4 2014～2016年主要相關(guān)指標(biāo)變化情況Table 4 Changes of major indicators from 2014 to 2016

由表4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，通過遠(yuǎn)程操控、生產(chǎn)管控一體化的實(shí)施，適當(dāng)?shù)卦黾痈本迧徫?人，增加集控中心崗位8人，由88人減少至12人，減少職工76人，以人均年用工成本6萬元計(jì)算，每年降低人工成本456萬元。項(xiàng)目改造實(shí)施后，每年增產(chǎn)27萬t原礦，每年可增加效益840萬元，項(xiàng)目運(yùn)行1年后預(yù)期產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1 296萬元。生產(chǎn)管控系統(tǒng)投入使用后達(dá)到了“降本增效”的目的，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。

6 結(jié) 論

1) 針對(duì)富全鐵礦對(duì)地質(zhì)資源管控系統(tǒng)的應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)了符合金屬礦山地質(zhì)勘探、儲(chǔ)量估算、品位計(jì)算的綜合生產(chǎn)管控系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源管控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求。

2) 根據(jù)富全鐵礦采掘生產(chǎn)管控系統(tǒng)覆蓋面少，功能單一的問題，在以DIMINE軟件接口平臺(tái)上，采用JAVA語言開發(fā)了基于B/S架構(gòu)下的采掘生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備巡檢系統(tǒng)、提升產(chǎn)量查詢系統(tǒng)等，滿足了富全企業(yè)日常生產(chǎn)管理的需求。

3) 針對(duì)富全鐵礦部分生產(chǎn)管控系統(tǒng)投入使用后的效果難以定量化考核問題，對(duì)富全生產(chǎn)管控系統(tǒng)的實(shí)施效果進(jìn)行了對(duì)比分析，從而凸顯出智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)產(chǎn)生的明顯效果，為生產(chǎn)管理部門提供了決策支持。