人工智能背景下未來采礦系統(tǒng)工程的發(fā)展趨勢

“綠色、安全、智能、高效”已成為礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求，采礦系統(tǒng)工程的戰(zhàn)略目標(biāo)，是充分應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)和新一代信息技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)礦山的最優(yōu)規(guī)劃、最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)管理和最優(yōu)控制，從整體上充分發(fā)揮礦山企業(yè)的效益。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)的不斷應(yīng)用，采礦系統(tǒng)工程迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，未來發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）新一代新能源智能化無人采礦裝備將不斷涌現(xiàn)。

隨著國家“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，污染物排放嚴(yán)重的傳統(tǒng)燃油裝備將逐漸被淘汰，

采礦裝備的電動化將成為未來發(fā)展的主流方向

。目前，針對傳統(tǒng)采礦裝備的線控化改造在某些應(yīng)用場景下已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但由于存在設(shè)備差異化大、改裝成本高、不易批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等不足，在全行業(yè)內(nèi)推行仍存在諸多困難。隨著5G通信、物聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛技術(shù)的逐漸成熟，

逐步實(shí)現(xiàn)新能源純電動采礦裝備的線控化、智能化、無人化，應(yīng)是下一代新能源智能化無人采礦裝備發(fā)展的主要趨勢。

（2）無人采礦的新技術(shù)、新工藝及新模式不斷應(yīng)用。

傳統(tǒng)的采礦行業(yè)是勞動力密集型產(chǎn)業(yè)，但這一生產(chǎn)模式正在實(shí)現(xiàn)顛覆性的變革。眾所周知，相對惡劣的工作環(huán)境和頻繁的安全事故是影響礦業(yè)從業(yè)人員的最大問題。目前，從業(yè)人員老齡化趨勢嚴(yán)重，技術(shù)人才嚴(yán)重短缺，這一現(xiàn)狀已嚴(yán)重影響到礦山行業(yè)的未來發(fā)展。隨著遠(yuǎn)程遙控和無人駕駛技術(shù)的逐漸成熟，無人機(jī)高清地形建模、遙控鏟運(yùn)機(jī)及鉆機(jī)5G遠(yuǎn)程遙控、無人駕駛卡車集群控制等技術(shù)不斷得到應(yīng)用，傳統(tǒng)的采礦方法、采礦設(shè)計(jì)及工藝等已無法滿足智能裝備在井下或露天進(jìn)行作業(yè)的實(shí)際要求。在此背景下，

如何依據(jù)采礦智能裝備作業(yè)的特點(diǎn)，顛覆傳統(tǒng)的采礦方法、采礦工藝及流程，真正從采礦方法、采礦設(shè)計(jì)及無人作業(yè)生產(chǎn)等礦山全生命周期的角度，變革形成無人采礦的新技術(shù)、新工藝、新模式將成為未來重要的發(fā)展趨勢。

（3）采礦生產(chǎn)過程各工藝的智能算法應(yīng)用不斷深入。

采礦系統(tǒng)是一個(gè)多目標(biāo)、多因素、多變量、隨機(jī)性強(qiáng)的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)。如在露天礦運(yùn)輸調(diào)度優(yōu)化中，需要考慮運(yùn)輸成本、運(yùn)輸效率以及卡車等待時(shí)間等多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。多目標(biāo)配礦優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的動態(tài)過程，需要兼顧采礦指標(biāo)和選礦甚至冶煉指標(biāo)的影響，以獲得最佳的配礦執(zhí)行計(jì)劃。

采礦工程在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上普遍具有層次較多、環(huán)節(jié)緊密、相互之間關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)

，因此需要從總體上進(jìn)行全過程、全流程智能優(yōu)化。以具有采礦—選礦—冶煉主要工藝的礦業(yè)集團(tuán)為例，隨著企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP、生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES以及底層自動控制系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，融入工業(yè)大數(shù)據(jù)、多目標(biāo)和多變量因素以及全流程生產(chǎn)為優(yōu)化對象的智能算法將不斷得到發(fā)展。

（4）原有單一信息系統(tǒng)向融合大數(shù)據(jù)平臺的方向不斷演變。

隨著過去20年的數(shù)字礦山建設(shè)，井下智能通風(fēng)系統(tǒng)、井下智能監(jiān)測控制系統(tǒng)等井下六大系統(tǒng)以及露天礦生產(chǎn)智能管控系統(tǒng)不斷得到應(yīng)用。如通過大量礦山開采信息化系統(tǒng)的應(yīng)用和部署，露天開采的爆破—鏟裝—運(yùn)輸—破碎等工藝環(huán)節(jié)已逐步由單一信息化向多系統(tǒng)融合智能化方向發(fā)展，并產(chǎn)生大量的工業(yè)流程數(shù)據(jù)。這些工業(yè)流程數(shù)據(jù)將通過大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入挖掘并研究其應(yīng)用價(jià)值，從而反向優(yōu)化采礦工藝流程。由此可見，

全流程作業(yè)一體化管控、無人智能裝備智能化控制、生產(chǎn)大數(shù)據(jù)智能分析挖掘及決策等將成為智能礦山未來的重要研究方向。