智能礦山系統有哪些應用？

智能化礦山系統是一個多技術融合的復雜體系，其功能應用覆蓋了礦山勘探、設計、生產、安全、管理、維護、運輸、環保等全生命周期。根據中國國家能源局發布的《智能化示范煤礦驗收管理辦法（試行）》等指導文件以及行業實踐，智能化礦山系統通常包含以下主要功能應用分類：

一、核心基礎支撐

1、信息基礎設施

高速網絡傳輸：萬兆工業環網、5G/WiFi6/窄帶物聯網（NB-IoT）等融合網絡，實現全礦區無縫覆蓋和數據高速傳輸。

數據中心/云平臺：提供強大的計算、存儲、虛擬化資源，支撐大數據分析、AI模型訓練與應用。

統一數據平臺：構建礦山數據倉庫/數據湖，實現多源異構數據的集成、治理、共享與服務（數據中臺）。

精準定位系統：UWB、藍牙AOA、5G定位、北斗/GPS等，實現人、車、設備的高精度實時定位。

設備物聯接入：各類傳感器、控制器、智能終端的統一接入與管理（物聯網平臺）。

2、三維地質建模與資源管理

三維地質建模與動態更新：基于鉆探、物探、測繪數據構建高精度三維地質模型，并隨生產勘探動態更新。

透明地質環境構建：利用GIS、BIM、數字孿生等技術，實現地質構造、水文地質等的可視化與透明化。

地質異常體智能識別與預警：利用地震、電法等數據及AI算法，識別斷層、陷落柱、含水層等地質異常，預測風險。

二、石料礦山特色智能化功能應用

1、智能勘探

無人機/激光雷達快速測繪：高頻次更新采場地形地貌、儲量計算、方量驗收，替代傳統人工測量，效率高、精度好、安全性高。

巖性智能識別與分區：結合地質模型、鉆探巖芯圖像、甚至爆破孔巖屑的快速分析（簡易光譜或AI圖像識別），對采場不同區域巖石硬度、裂隙發育程度進行分區。

2、智能化爆破設計

基于巖性與目標塊度設計：根據分區結果和下游破碎工藝對原料塊度的要求（過大增加破碎負擔，過小浪費能量），自動優化孔網參數（孔距、排距）、孔深、裝藥量、裝藥結構（如底部空氣間隔）、延期時間。

三維可視化設計：在三維地質模型上直觀設計炮孔布置和裝藥方案。

爆破效果預測與仿真：利用專業軟件預測爆破后巖塊分布、振動影響范圍、飛石距離。

爆破數字化施工管理：爆破設計方案下鉆機導航系統；記錄實際鉆孔位置、深度、角度；記錄裝藥量、雷管段別，實現爆破全過程數字化追溯。

3、穿孔/鑿巖智能化

鉆機智能導航：高精度GNSS/北斗定位引導鉆機按設計孔位自動行走定位。

自動開孔與鉆進：根據設計孔深、角度自動控制鉆進過程，提高成孔精度和效率。

巖性識別與參數優化：實時監測鉆機鉆進參數（轉速、壓力、速度），結合定位信息，輔助判斷巖性變化，自動或提示操作員調整鉆進參數，提高效率、保護鉆頭。

遠程監控與診斷：實時監控鉆機狀態、位置、工作參數，進行故障預警和遠程診斷。

4、挖掘機/裝載機采裝作業

輔助滿斗控制：利用傳感器和算法提示操作員達到相應裝載量，減少欠裝或過裝。

防碰撞預警：與運輸車輛、人員、障礙物間設置電子圍欄，預警碰撞風險。

遠程操控（選配）：在惡劣天氣、危險邊坡附近等工況下，實現遠程操作。

5、礦卡運輸智能化

礦卡調度系統：核心系統！根據電鏟位置、破碎站料倉倉位、道路狀況、車輛位置及狀態（載重、油量），智能調度空車前往裝載點，重車前往指定卸料點（破碎站或不同品質的堆場），極大優化物流效率，減少空駛和等待。

礦卡無人駕駛（L4級）：在采場、固定道路、破碎站受料口等區域實現完全無人駕駛。需要高精度定位（GNSS+激光雷達/毫米波雷達+慣導融合）、環境感知（識別障礙物、道路邊界）、車路協同（V2X）、車鏟協同（TMS - 卡車調度系統集成）。顯著解決招工難、降低人力成本、提高安全性（尤其夜間和惡劣環境）。

車載稱重與物料追蹤：實時監測每車次載重，并與調度系統聯動，追蹤物料來源（爆堆分區）、去向（哪個破碎線、哪個堆場），為質量控制和成本核算提供數據。

燃油/能耗管理：監控車輛油耗/電耗，分析駕駛行為（急加速、急剎車），優化能效。

6、骨料生產加工智能化

全流程集中監控與操作：在中控室集中監控破碎、篩分、制砂、水處理、除塵等所有環節的設備狀態、工藝參數（電流、溫度、振動、壓力、流量等）、視頻畫面。

關鍵設備狀態監測與預測性維護：對顎破、圓錐破、反擊破、制砂機、篩分機、大型風機、水泵等關鍵旋轉設備安裝振動傳感器，實時監測頻譜特征，AI算法診斷軸承、齒輪、轉子不平衡等故障，預測維護時間。監測軸承、電機繞組溫度。按設定周期或根據設備狀態自動加注適量潤滑油。

骨料粒形與級配在線檢測與控制：在關鍵篩分后（如成品料堆前）安裝高清攝像頭，利用AI圖像識別技術，實時分析骨料的粒徑分布（級配）和粒形（針片狀含量）。對細骨料或機制砂進行更精確的在線粒度分析。將在線檢測結果反饋給破碎機（如調整圓錐破排料口、制砂機進料量/轉速/瀑落高度）和篩分機（如調整篩網傾角、振動頻率），實現產品質量的自動穩定控制，減少波動，滿足高標準要求（如高鐵、核電）。

機制砂生產智能控制：在線監測成品砂石粉含量（可選：取樣快速檢測儀、激光粒度儀間接推算、或更先進的在線檢測技術），聯動控制選粉機（風量、轉速）或水洗設備（補水量）。結合視覺/激光檢測，調整制砂機參數和篩分工藝。監測砂含水率，必要時聯動干燥設備。

智能水處理與資源循環：實時監測洗砂廢水濃度。根據水質和水量自動調節絮凝劑投加量，優化沉淀效果，降低藥耗。自動控制壓濾周期、進料壓力、卸料等。監測清水池、循環水池、生產用水點、雨水收集池水位/流量，實現水資源高效循環利用，力爭“零排放”。

粉塵治理智能聯動：在破碎、篩分、落料點、堆場、廠界等關鍵位置安裝粉塵濃度傳感器。根據粉塵濃度、設備啟停狀態、風速風向等，自動啟停和調節噴淋/干霧系統，精準降塵，減少水耗和能耗。監測除塵器壓差、清灰周期自動優化。

7、成品儲運與發運智能化

智能倉儲管理：定期使用無人機激光掃描或固定式掃描儀，精確計算各規格成品料堆存量。實現堆料和取料的自動化作業。

智能裝車與發運：司機自助刷卡（RFID/車牌識別）過磅，系統自動記錄毛重、皮重、凈重，打印磅單，減少人工干預，提高效率，防止作弊。裝車系統根據訂單量自動控制裝載量，避免超載或少載。與ERP系統對接，實現電子提貨單管理，追蹤車輛進出廠時間、裝載貨物信息等。根據車輛進出聯動沖洗。

8、石料礦山特色安全與環保監控

高邊坡穩定性監測預警：在邊坡關鍵點安裝，實時監測毫米級位移。大范圍連續掃描監測邊坡表面微小形變，預警滑坡風險。自動識別裂縫擴展、局部坍塌跡象。強降雨時自動提高監測頻率和預警等級。

粉塵與噪聲污染智能監控治理（如前所述）：廠界粉塵/噪聲在線監測聯網環保部門，超標自動報警并聯動抑塵措施。

車輛運行安全監控：車載攝像頭AI識別疲勞駕駛（打哈欠、閉眼）、分心駕駛（打電話、抽煙）、未系安全帶等，實時報警提醒。尤其對大型礦卡和工程設備。電子圍欄管理。

高風險區域人員入侵報警：在破碎站入口、高邊坡下、裝車區域等設置電子圍欄或視頻AI識別，防止非授權人員進入危險區域。

廢水排放監測（如有）：在線監測pH、SS、COD等關鍵指標。

9、能源與資源智能管理

全廠能源計量與能效分析：在各主要用電設備（破碎機、制砂機、風機、水泵、空壓機）、生產線、廠區安裝智能電表/水表，實時監測能耗。分析單位產品能耗（噸骨料電耗），識別高能耗環節，指導節能技改（如變頻改造、高效電機替換）。

避峰就谷生產調度：根據分時電價，在電價低谷期盡量安排高能耗設備（如破碎、制砂）滿負荷生產。

備件與物料智能管理：對易損件（錘頭、板錘、篩網、軸承）、潤滑油、絮凝劑等建立庫存預警、智能采購和領用流程。

10、智能綜合管控平臺

“一張圖”可視化：集成GIS地圖、三維模型、實時視頻、設備狀態、工藝參數、安全環保數據、車輛位置、庫存信息等，全局掌控礦山運行。

生產MES系統：涵蓋生產計劃、調度指令下達、生產實績（產量、質量、能耗）自動采集與統計、設備OEE（綜合效率）分析、生產報表自動生成。

設備全生命周期管理：設備臺賬、點檢計劃與執行（移動APP）、維修工單管理、備件庫存管理、故障分析與知識庫。

質量管理系統：集成在線檢測數據、實驗室檢驗數據，實現質量追溯（從爆堆到成品）、質量分析預警、合格證自動生成。

安全環保管理：風險分級管控與隱患排查治理（雙控）流程信息化、安全培訓記錄、環保監測數據管理、報警事件閉環管理。

經營決策支持：成本核算（按產品、產線）、利潤分析、市場預測、KPI儀表盤。

移動APP應用：為管理人員、調度員、維修工、安全員提供移動辦公和現場處理能力。

三、優勢

1、大幅提升安全水平：減少人工作業（尤其在爆破、高邊坡、重型設備旁），降低事故風險；提升安全監控預警能力。

2、顯著降低運營成本：優化爆破效果降低炸藥單耗和破碎能耗；提高設備利用率（OEE）；降低人工成本（司機、操作員、磅房、巡檢）；優化能耗和水耗；減少設備非計劃停機損失；降低質量損失。

3、穩定并提升產品質量：在線質量監控與閉環控制，確保骨料級配、粒形、含粉量等關鍵指標穩定達標，滿足高端市場需求，提升售價。

4、滿足嚴苛環保要求：實現粉塵、噪聲、廢水實時監控與精準治理，避免罰款和停產風險，提升企業社會形象。

5、提高資源利用率：精準配礦減少廢料；水資源循環利用；石粉、泥餅等固廢資源化利用（如制磚）。

6、解決招工難問題：自動化、無人化替代艱苦、危險崗位。

7、增強管理透明度和決策效率：數據驅動管理，實時掌握運營狀況。

四、實施建議

1、頂層規劃，分步實施：結合礦山現狀（規模、工藝、設備、預算）和發展規劃，制定清晰的智能化建設藍圖，優先實施需求突出、投資回報率高的項目（如智能調度、能源管理、關鍵設備狀態監測、粉塵監控治理）。

2、夯實基礎：確保網絡覆蓋、數據平臺等基礎設施先行。

3、注重設備互聯互通：新購設備優先選擇開放數據接口的智能設備，舊設備考慮加裝智能傳感器和網關。

4、業務流程再造：智能化不僅是技術升級，更是管理變革，需要優化甚至重構現有業務流程以適應智能化系統。

5、人才培養與組織變革：加強員工培訓，建立適應智能化生產的組織架構和運維團隊。

6、選擇可靠合作伙伴：選擇在砂石骨料行業有豐富經驗和成功案例的智能化解決方案提供商。

石料礦山的智能化是行業轉型升級的必然趨勢，通過聚焦核心工藝（爆破、破碎篩分、機制砂）、核心需求（安全、環保、成本、質量）和核心場景（無人運輸、在線質檢、智能抑塵），能夠顯著提升企業的核心競爭力。

延伸閱讀

• 礦山綜合自動化系統的主要用途
• 什么是智能化礦山管理系統？有什么優勢？
• 智慧礦山解決方案設計
• 骨料生產線自動控制系統的作用與優勢
• 智能礦山系統的特點
• 礦山綜合自動化系統特點
• 智慧礦山生產調度管控系統有何價值？
• 砂石骨料dcs中控流程
• 簡述智慧礦山發展現狀，礦山技術發展的階段
• 智能礦山建設方案
• 礦山DCS智能控制系統
• 智能化礦山系統的配置與作用
• 礦山智能化系統包括哪些哪些功能？能為礦山企業帶來什么？
• 數字化礦山的建設是什么？建設數字化礦山對行業有什么意義？
• 礦山自動化控制系統的用途與優勢
• 礦山管理系統的設備管理功能包括哪些方面？
• 礦山智慧化監管的環節與措施
• 智慧礦山軟件系統的核心平臺與功能
• 什么是智慧礦山和智能礦山兩者的區別是什么？
• 智慧砂石管理的方式與應用場景