科技創(chuàng)新助力烏山高質量發(fā)展
2021年08月30日 16:32 2404次瀏覽 來源： 中國有色網 分類： 科技創(chuàng)新
中國黃金集團內蒙古礦業(yè)有限公司（下稱“烏山”）以綠色礦山和智慧礦山建設為載體，榮獲國家級綠色礦山、礦產資源節(jié)約與綜合利用先進實用技術推廣應用示范礦山、安全生產標準化一級企業(yè)、數字化礦山基地、有色金屬礦產資源開發(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“數字化、智能化”科技項目，緊緊圍繞公司生產經營、安全環(huán)保、降本增效、技術創(chuàng)新、數字化礦山建設等主題，發(fā)揮良好的典型引路作用，攻克技術壁壘，總結技術革新成果，打造多個行業(yè)內領先亮點項目工程，創(chuàng)造了諸多經濟和社會效益。
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，提高采礦運輸作業(yè)效率，降低運輸成本，減小生產現場安全環(huán)保管理壓力，為露天礦山開采無人駕駛運輸系統的研究與開展積累經驗，進一步推進國內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戰(zhàn)略合作協議》。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、行為決策等關鍵技術難題，經過不同階段的安裝調試，于2020年9月20日實現技術人員與安全監(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，做到行駛穩(wěn)定、控制精確，流程順暢。烏山成為國內首家實現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)，技術水平國內領先。截至目前，烏山露天礦無人駕駛運輸系統研究與應用項目已經實現“3臺無人礦卡編組+1臺挖機+1臺有人車輛+1臺輔助設備”下的鏟、運、排協同作業(yè)，該項目已由試驗研究階段轉入無人駕駛運輸系統工業(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和全新的工業(yè)5G網絡等技術，通過運行持續(xù)累積故障處理經驗，不斷完善各類故障處理機制，做到與生產實踐深度結合，將烏山露天礦無人駕駛運輸系統研究與應用從技術研究不斷向產業(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，是首家將無人機應用于工業(yè)化領域的企業(yè)。2020年1月至2月，烏山邀請無人機廠家做現場調研，并帶無人機做現場試飛，根據項目需求和現場飛行環(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字建模和三維地形圖掃描，實現對壩體的標高、坡率、尾礦礦漿流向等精準測量，及時掌握干灘的面積、周長、量方等關鍵數據指標，通過數據對比分析判斷壩體形態(tài)變化。經過8月的反復實驗，現場試飛，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，實現尾礦庫無人機巡檢與在線監(jiān)測系統有機融合。通過實時回傳的高清可見光和熱成像影像數據，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據，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，進一步彌補了現有尾礦庫監(jiān)測技術的不足，實現了對尾礦庫的全方位、全時段、自動化、智能化監(jiān)測，技術水平被黃金協會評為“國內領先”。
一鍵啟停 就地破碎
烏山選礦廠分設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，人員既不能實現高效配置，又無法實現對整個選礦流程的集中調控，工作效率降低。此外，礦石經爆破運至粗碎站，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，應工藝技術指標要求，礦塊直徑不得大于1m，當礦塊直徑超標時，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，實現主廠房中控室流程集中調控，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研究。
該項目自2020年1月立項后，經方案的編制、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、設置倒礦連鎖程序、完善調試操作手柄控制motion模塊、研究可以驅動液壓比例閥組的相關參數、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速度。同年10月，固定式液壓破碎錘遠程遙控技術研究項目實現了在遠距離的三系列中控室對現場設備的遠程遙控，使用CAN/TCP網關進行協議轉換，以太網信號通過光纜連接現場遠控接口。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，實現對現場設備進行遠程操控，滿足工藝需求，為現場作業(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研究項目已經代替人工巡檢，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，旋轉設備運行狀態(tài)等問題盡在其掌握中。
2021年1月經現場調研，烏山將該項目立項，并召集相關部門展開研討，編制技術要求。2月，討論皮帶巡檢機器人系統功能及皮帶巡檢機器人系統結構。3月，根據東方測控提供的烏山巡檢機器人技術交底文件，確定最后技術方案，并制定具體施工方案。4月，完成旋轉設備所有震動傳感器、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)現存在的問題并總結歸納，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。傳統控制檢測設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控制檢測設備的功能，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、提高巡檢質量的“法寶”。
數啟創(chuàng)新 云觸未來
隨著烏山數字化信息化的發(fā)展與應用，大數據在烏山帶動大發(fā)展。云計算技術已在礦業(yè)中逐步開始應用，但應用目的多為生產調度與管理，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，結合云計算技術建立起一個集工程地質條件、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《非煤露天礦邊坡工程技術規(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、坡體內部變形和應力監(jiān)測。因此，烏山自主研發(fā)露天邊坡協同監(jiān)測云平臺，實現邊坡安全監(jiān)測數據實時查詢、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狀模型的建立；巖層、斷層、地表等地質建模；現場施工方案編制、項目相關研發(fā)設備的進場以及云平臺界面設計。在8月完成烏山露天坑現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，烏山露天邊坡協同監(jiān)測云平臺正式上線。
截至目前，烏山露天礦邊坡協同監(jiān)測云平臺研發(fā)已經實現邊坡位移、內部應力的自動監(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，實現監(jiān)測信息、地質信息的實時查詢、圖表展示等功能，通過匹配專家數據庫，設定烏山的三級預警指標，建立烏山的三級預警體系，實現邊坡穩(wěn)定級別的自動評價及自動報警，為國內礦山穩(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）
責任編輯：楊凈茹
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