江西銅業股份有限公司城門山銅礦圍繞網際網路+礦山，聚焦“5G+”創新應用，融合露天礦業轉型和升級，著力打造由智慧採礦、智慧選礦、智慧管控、智慧生態組成的智慧礦山樣板。
目標實現資源與開採（數字）程式化、裝備及生產過程智慧化、資訊傳輸網路立體化、管理與決策科學化的新型管理模式。
1、背景及目的
依據《全國礦產資源規劃（2016-2020年）》，智慧化成為礦業轉型升級的必然之路，江西銅業股份有限公司結合三年創新倍增計劃，大力推進科技創新，加快數字化、資訊化建設，積極響應礦山智慧化升級。
城門山銅礦圍繞網際網路+礦山，聚焦“5G+”創新應用，融合轉型和升級，著力打造智慧礦山樣板，目標實現資源與開採（數字）程式化、裝備及生產過程智慧化、資訊傳輸網路立體化、管理與決策科學化的新型管理模式。
本著解決升級瓶頸、實施長遠佈局的原則，城門山銅礦高度重視頂層設計和實施規劃，透過與國內外礦業技術公司全方位交流，聯合國內院校和智慧製造企業，在學習和吸收國際成熟的技術基礎上，結合礦山實際，形成採用人工智慧、大資料、網際網路等技術與礦山管理深度融合的系統構架。
2、技術構架
利用5G+工業網際網路技術、大資料技術、建模最佳化技術和虛擬現實等技術整合礦山採礦生產、裝置、安環、能源等業務，按照“基礎提升、集約管控、持續最佳化”的路線穩步實施。
建設先進的寬頻移動通訊專網與礦山區域網融合，形成“一雲三網”系統，即礦山私有云（資料中心）、管理網、控制網、監控網 。透過礦山大資料運用和虛擬礦山系統，建立智慧礦山管控平臺。
3、智慧礦業生態（技術合作)
構建開放型頂層構架，形成資料驅動和智慧驅動，吸引產業鏈整合創新，透過共同投資，實現多方合作共贏，共建智慧礦業生態。主要的合作伙伴有：山推工程機械股份有限公司、徐工工程機械集團有限公司、青島慧拓智慧機器有限公司、江西東銳機械有限公司、中國行動通訊集團江西有限公司、航天重型工程裝備有限公司、華為技術有限公司、中信重工機械股份有限有限公司、江西起重機械總廠有限公司、天河道雲（北京）科技有限公司等。
4、實施情況
1）智慧採礦
智慧採礦由一箇中心（採礦生產集控中心）+三個平臺（數字採礦平臺、礦用車聯網平臺和VR/三維視覺化平臺）+五個系統（智慧邊坡監測系統、智慧影片系統、4G/5G通訊系統、無人值守系統、無線巡檢系統）組成。實現礦山安全和環保的精準管理，解決資源及礦石流的專業化、最最佳化管理，打造少人化和無人化的運維模式。
(1)數字採礦平臺：構建智慧排產系統，實現長、中、短期計劃數字化排產，提高排產工作效率，提升計劃執行率和質量的均衡度。該系統主要包括地質勘探模型、爆堆資料模型、臺階預測模型、三維地表模型、計劃編制、探採對比分析子項。 根據供配礦目標，自動完成配礦方案解算、結合爆堆資料、生產監控資料最佳化調整的配礦方案，自動完成對智慧排程系統下達配礦指令，實現程式化採礦計劃編制。
(2)礦用車聯網平臺：實現V2X(人、車、路、礦)的控制與最最佳化管理，由智慧排程、智慧運維、智慧駕駛組成。
1）智慧排程系統：實現裝、運、卸的全過程控制與最佳化管理，自動實現各種生產資源的合理配置和利用，實現效率最高，消耗最低。運用北斗定位為主、GPS定位為輔的衛星定位技術、無線網路通訊技術、核心排程模型技術等技術，實現智慧管理。
2)智慧運維繫統：對裝置資料的實時採集、分析、研判，結合整機和部件的生命週期管理和礦山中長期規劃，形成採礦裝置智慧動態管控，挖掘裝置的最大經濟價值。
3)智慧駕駛系統：透過採礦裝置智慧化、無人化改造(包含鑽機、液壓挖掘機、電動輪礦用自卸車和推土機等)，結合礦用車聯網平臺和資料驅動管理，打造了城門山銅礦30臺階示範作業區。
①遠端遙控鑽機：透過融合AI技術和5G網路通訊技術，實現裝置遠端操控和智慧作業。
②遠端遙控挖掘機：透過融合AI技術和5G網路通訊技術，實現裝置遠端操控和智慧作業。
③無人駕駛110噸電動輪礦用自卸車：利用新一代5G通訊、智慧駕駛技術和車聯網等技術，使礦卡具備單車智慧駕駛，完成裝載、運輸、解除安裝的自動駕駛迴圈作業。
④遠端遙控 SD52大馬力推土機：透過融合AI技術和5G網路通訊技術，實現裝置遠端操控和智慧作業。
3、智慧影片系統:透過建立影片監控系統：整合各類不同來源、不同格式的影象資源，實現各類影片資訊整合和管理，實現跨區域、跨部門的影片監控資源共享和互聯互通互控，對影片畫面中的海量資料進行分析，依據設定的規則進行判斷和報警（如針對駕駛行為、人體、人頭、工作服、安全帽等重要目標建立了模型庫，能夠在複雜場景下對目標進行跟蹤和分析，實現不安全行為的智慧監管）。
4、無人值守系統：透過PCS系統實現對水泵、閥門等裝置實施自動控制及執行引數自動檢測。
- 無線巡檢系統：規範點檢人員的行為，形成完整、實時、有效的點巡檢資料，與礦山生產及運維管理形成完整系統。
6、智慧邊坡監測系統：1）透過三維鐳射掃描器系統，實現大範圍空間連續覆蓋掃描，測距精度高達5mm；自動生成區域邊坡變形報告，對各區域邊坡進行全方位實時線上監測，自動分級別分割槽域傳送預警。2）透過GNSS系統自動生成區域邊坡變形報告，對各區域邊坡進行實時線上監測。3）開創三維鐳射掃描器系統與GNSS系統的資料共享分析，實現邊坡安全的精準監控。
2）智慧選礦
智慧選礦改造實踐構建1+2+3+n的管理模式，二期選礦全流程管控、兩套集散控制（DCS）系統、三套專家系統、N個採集、分析、執行系統，打造適合現場管理的智慧選礦，從而抑制礦石性質波動頻繁，完善生產關鍵指標的線上檢測手段 ，解決生產操作難度大、生產穩定性差、造成資源浪費及選礦指標不夠理想等問題。具體的部分案例有：
（1）磨礦專家控制系統：實時採集磨礦產物粒度和礦漿濃度的資料，透過粒度資料及時的調整磨礦工藝,保持磨礦產物符合浮選工藝的要求。透過自動加球機、磨機與礦石性質、粒級控制、濃度控制等變數形成閉環。
磨礦專家控制系統結構圖
（2）浮選專家控制系統：對浮選流程關鍵生產資料及指標進行線上檢測分析，搭建自動化監控平臺，形成了以資料驅動與專家控制規則相融合的浮選全流程最佳化控制系統。
浮選專家控制系統結構圖
- 濃密脫水專家控制系統：建立了包括濃密機底流濃度、泥層高度、存礦量等關鍵執行引數在內的軟測量模型，結合濃密過程安全生產動態監測，實現了濃密機底流放礦的自動調節。投用後，銅精礦濃密機平均底流放礦濃度從53.7%提升到66.2%，有益於濾餅水分降低、更易卸礦，減少了物料的損耗。
濃密脫水專家控制系統結構圖
（4）機器人
具備定時、定量新增鋼球功能，逐步建立並最佳化自動加球模型，實現在中控頁面上顯示加球量和故障報警資訊。
智慧機器人現場作業圖
（5）無人抓鬥：
透過融合智慧控制技術和5G網路通訊技術，實現抓鬥遠端操控/無人操作，實現礦山銷售系統無人化。
- 智慧管控
構造“一雲三網”系統，即礦山私有云、管理網、控制網、監控網。整合礦山生產、裝置、安全、環保、能源、供銷等資料，形成業務資料化、資料業務化。形成基礎提升、集約管控的一體化管控平臺，部分案例：
（1）智慧銷售貨運系統：1）智慧計量，是在智慧稱重系統基礎上推出的以計量資料為核心、IC卡和二維碼為稱重資料載體的自動計量及出入庫管理系統，貫穿了企業物資出入庫的全過程。2）智慧門禁。3）智慧抓鬥。4）貨運監控。5）銷售資訊系統。
（2）虛擬礦山系統：透過三維模擬場景瞭解採選流程現狀，同時又能透過對採選流程現狀的瞭解，指導下一步生產的目的，實現了場景漫遊、礦山作業虛擬模擬和主動立體展示及實時互動。
（3）大資料中心： 整合全礦資料（包括採礦、選礦、能源、安全、物資等原始資料和生產操作、巡檢、控制、管理過程的衍生資料等），透過大資料的價值挖掘，提高管理決策的科學性。
礦山資料中心網路拓撲圖
三、技術創新點
1、國內首家基於寬頻移動通訊(4G/5G專網）的露天有色礦山業務應用單位；
2、國內先進的露天金屬礦山的採礦作業設計與流程化排產：實現年度、月度、日計劃程式化排產，與智慧排程形成閉環；
3、國內首個礦用車聯網管控平臺：創新構建智慧排程、智慧運維、智慧駕駛系統，實現人、車、路、礦等相關要素統一調配 ；
4、國內首個基於5G+礦用車聯網的智慧駕駛：實現礦用卡車、推土機、鑽機、挖掘機的智慧化作業；
5、國內首個基於5G+MEC+DCS智慧選礦：實現磨礦、浮選、濃密全流程專家系統控制；
6、國內首個基於5G+智慧（精礦）銷售發運系統：整合精礦銷售、門禁、裝載、計量、貨運監控全過程無人化；
7、國內首個一體化礦山資料中心，實現礦山業務資料化、資料業務化；
8、建立國內首個智慧礦業生態鏈；
9、國內領先的智慧礦山。
四、成效及推廣價值
結合礦山實際規模及作業量，5G+智慧礦山創造效益2500萬元/年，其中降低成本1000萬元、提高銅回收率1%，提高硫回收率5%，減員60人以上 。
透過智慧礦業生態，共享產業智慧驅動的價值，整體提升產業鏈的智慧化水平，助力國內製造業的產品創新。
隨著案列的示範應用，可以在行業範圍內建立相關建設標準，從而進行大範圍的技術推廣與應用，專案所使用的核心技術具備豐富的應用場景，推廣範圍包括國內其他露天金屬礦山、露天非金屬礦山、露天煤礦等。鑑於產生良好的示範作用，來礦參觀學習眾多，如國家能源集團、中國五礦集團（雲錫）、中信集團、中國鋁業（平果鋁業）、紫金礦業集團、大冶有色集團 、銅陵有色集團、山東黃金集團、大寶山礦業、西藏巨龍、洛鉬集團、銅陵化工集團（新橋礦業）、沃爾沃集團、日本小松公司、太原重工、三一重工、徐工集團、航天科工、祥雲化工、伯雷科技、宏景智慧、北京礦冶、上海交大、中國礦大、東北大學、中南大學等。
五、下一步發展
1、推廣5G TO B專網業務運用，配合生態夥伴開發工業模組；
2、進一步探索5G+MEC的技術優勢，加快推進資料驅動和智慧驅動，深度探索露天礦業的智慧駕駛；
3、不斷挖掘礦山大資料價值，加強風險管控，最佳化工藝專家系統，完善裝置最最佳化管理。
