发挥场景优势，实现露天矿智能化管控

露天矿在全世界范围占比不小，煤炭方面，其他主要产煤国家的占比能达到50%至60%，国内的占比大约为18%(2018年)。露天矿主要使用大型机械化设备开采，便于实现智能化，但智能化方面的投入与井工矿相比还差很多。

由于露天矿的开放性，大量其他行业的通用技术都可以直接集成运用到露天矿，如5G通信、无人驾驶。

美国的露天矿开采技术发展比较早，上世纪末就利用信息化技术实现了减人增效，但近几年智能化发展速度相对较慢。澳大利亚的情况与美国类似，本世纪初做了很多探索和实践，尤其在无人矿卡等方面比国内相对早些。

国内露天矿最近10多年也进行了信息化建设，特别是这几年国家大力提倡智能化、新基建建设，智能露天矿山进入快速发展阶段，也是智慧化的起步阶段。

智能化露天矿怎么建

露天矿山是开放的，是由人员、机械、环境、管理组成的复杂巨系统。以前，系统由人主导，凭经验指挥;现在，要转变思路，把以人为主转变为以智能化管控为主。

一个智能化露天矿管控好比一个人，有五官获取信息，有大脑分析信息，有手脚执行信息，先实现智能化，再实现智慧化。所以，智慧露天煤矿的内涵在于针对开采过程中“人、机、环、管”构成的复杂系统，利用先进的传感、信息、通信、控制技术，使系统具备相应独立的“状态感知、实时分析、科学决策、精准执行”功能。

基于以上认识，智慧露天煤矿规划建设可分为五大系统：设备及工艺智慧化系统、生产计划与工程管理智慧化系统、透明地质智慧化系统、综合管理智慧化系统、基础支撑智慧化系统。要支撑起整个智能化露天矿山，必须要搭建几个基础平台：网络通信平台、大数据云平台、物联网操作系统。

地质探测是智能化的保障，只有掌握地下这些未知情况，才能与自动化、智能化的设备工艺及设计结合起来。露天矿透明地质智慧化系统通过建立露天矿全生命周期三维时空模型，展示露天矿在任何时段资源开发和环境的三维空间形态、设备和工艺系统布局及运行状态、生产计划、施工及管理等经济技术状况，形成露天矿的真实镜像及档案馆。

露天矿设备及工艺智慧化系统涉及穿爆采运排，是智慧化露天矿山的核心部分，既自成体系，又与其他系统相互关联;通过物联网采集设备运行工况，进行设备间相互关联、计量等分析，并具备识别、比对、分析、传输、接收指令等智能化功能。

利用露天矿生产计划与工程管理智慧化系统，按照现有工艺设备和中短期计划，确定最佳穿孔、爆破、土岩煤各个工作面采装、运输、排弃等生产作业环节的施工设计方案，最优技术参数，设备系统布局及调度方案;通过物联网等技术实现设备作业位置、运行状态等信息共享，作业内容的识别、比对等作业过程管理的智能化。

露天矿综合管理智慧化系统是一个露天矿山集控中心。基于各系统，从设计到生产、从供应到销售，形成一个完整体系，通过综合管理智慧化系统进行整合，实现安全监视、生产监控、调度指挥、运营管理一体化。

如何实现露天矿智能化

实现露天矿智能化或智慧化建设的发展路径，可以简单定义为基础支撑平台及技术标准—无人运输—无人采运排—智能设计—智慧管控，最终目标为实现安全高效生产的智慧管控。

安全高效生产智慧管控是在绿色、安全生产的前提下，提高露天矿单位时间的生产能力，即提高整个工艺系统的生产能力，达到降本增效的目的。

安全高效生产智慧管控目标在于绿色(智慧化降耗、职业健康监测、有毒有害物质控制、水循环利用、生态恢复利用)，安全(智慧化减人、安全生产管理、安全风险管控、安全培训)，高效(智慧化增效、生产效能、生产成本、煤炭运销、人员绩效)。

目前，国内已展开相关研究工作，如无人矿卡、无人挖掘等，并取得了较大进展，相信在不久的将来，我们就可以在国内看到智慧露天矿山场景。

(作者系中国矿业大学(北京)副教授、智慧露天矿山研究中心主任)