有色金屬工業是原材料工業的重要組成部分，是發展高端裝備制造業的基礎，是國民經濟和工業體系的支柱。我國有色礦山整體資源品位低下且物性復雜，經多年的粗放型開采，地表淺部富礦資源已逐步消失殆盡，大量礦山已轉入地下乃至深部開采。特別是作業環境惡劣、工作強度增大、安全風險突出、生產成本高昂，原有的人力密集型的生產作業方式和粗放型的生產組織模式已越來越無法適應企業在新時期的發展需求，必須依靠新一代信息技術實現礦山的信息化、自動化和智能化，真正從本質上提升礦山企業的核心競爭力，在日益激烈的國內外市場競爭中勝出。礦山開采作業屬于典型的離散型制造，與交通、紡織、軍事等行業相比，整體上技術、裝備水平嚴重落后，雖部分大型企業正在逐步建立局部的信息化系統，但重復建設浪費嚴重，異構系統間融合度差，信息孤島問題凸顯，迫切需要從整體上梳理行業需求，完善頂層設計，制定規范標準，再進行合理有效的規劃和建設。另外，我國有色礦山企業普遍存在人員成本高昂、技術人才匱乏、人員流失嚴重等問題，礦山企業在生產、運營、維護、技術改造等方面更加需要依靠智能化的開采技術與裝備來實現工業化生產，降低作業人員數量、勞動強度和崗位技能要求，也需要通過產學研用相結合的模式形成穩定的技術聯合體，解決礦山的深層次技術難題。因此，在我國有色礦山開展智能開采新模式應用，是在當前低迷的礦業形勢下，釋放企業活力，解決目前企業面臨的各項難題的必由之路，亟待盡快啟動執行。
針對我國有色行業礦山企業因地理位置分散、工作環境惡劣、技術人才匱乏、生產管理粗放等原因造成的企業生產效率低下、運營成本高昂、損失貧化率高、能源利用率低等嚴峻問題，開展包含采礦設計、工藝、生產、監測、運輸等全生命周期的智能開采新模式應用，通過部署采礦設計軟件、采礦生產執行系統(MES)、企業資源計劃(ERP)系統，建設智能開采調度與控制平臺，建設礦山泛在信息采集系統、高可靠工業通信網絡系統和智能開采安全監測系統，開展井下固定設施無人值守及井下車輛集中控制升級改造，引進智能化無軌采礦作業機器人及三維激光掃描機器人，打造產學研用一體化聯合體等任務的開展，可大幅增強企業核心競爭力，保障礦山安全生產，提高企業智能制造水平，形成礦山智能開采協同創新長效機制。智能開采新模式的核心內容包括：
開展智能開采頂層設計及相關標準體系研究
對國內外礦山智能采礦作業條件和現有技術裝備進行調查，分析兩者相結合的最佳方法，總結形成智能采礦標準體系。確定智能采礦的技術范疇與深度、核心支撐技術、主體框架、接口標準、技術要求，形成具備通用性的標準體系，為采礦工藝和智能采礦裝備協同采礦提供依據。同時，建立與智能采礦效能相適應的采礦工藝優化技術，針對智能采礦需求，結合智能設備的特點和規律，總結智能開采的配套條件，在現有成熟采礦方法的基礎上，探索建立與智能設備效能相適應的新的高效采礦方法，從而進一步發揮智能化系統的潛力，并為其可靠運行提供全面保障，實現有色礦山智能化協同開采。另外，保障智能開采過程中的工藝構成要素，包括鑿巖穿孔、孔徑與圍巖信息智能化獲取、裝藥與爆破智能化控制、鏟運機出礦遠程控制作業、與空區信息相匹配的礦塊自動化充填等，為智能開采工藝技術與裝備提供全面支持，保障智能開采的順利運行。
推進智能開采綜合信息平臺建設
建立更加精確、細致的地質數據庫，完成地質解譯的全面數字化，用Surpac軟件估算各中段、分段資源/儲量，并與礦山生產數據進行對比，同時建立采空區模型，全面掌握礦山資源/儲量現狀，為編制采礦生產計劃提供翔實的基礎數據，從而實現損失、貧化深層次管理、提高資源利用率。綜合采用地質勘探、鉆孔成像、節理裂隙測量等技術手段，快速獲得礦山地質數據。同時，構建隨生產進行而動態更新的精細化礦體模型，采用三維激光掃描等技術手段獲得詳細的生產過程空間數據，并通過實體驗證以及實體修補等方法獲得符合實際賦存規律的礦體模型，從而滿足成礦預測、經濟評價、開采優化等要求。
將有色礦山已建的各類異構信息化系統進行整合，打造智能開采調度與控制平臺。搭建基于Oracle的礦山數據倉庫，搜集采礦生產過程的狀態數據，用于對生產過程進行智能化的調度與控制。同時，對引進的大型設備(鑿巖、裝藥、鏟運生產作業無軌機器人及三維激光掃描機器人等)進行集成化管控，打造統一的設備虛擬管控系統，實現設備姿態實時仿真，完成設備運行狀態的實時監控與生產作業數據的遠程監測。系統能夠存儲查詢礦山地質資料、工程圖紙、應急物資、應急人員、應急設備、周圍醫院等各種信息，并提供實時預警、生產管控及應急調度等功能。
引進國內知名的采礦生產執行系統(MES)系統，實現設備管理、質量管理、生產管理、安全管理、生產過程監控、設備狀態監控等相關功能。一方面，實現生產計劃的系統化管理，按照管理體系層層分解下達(包括年計劃、月度計劃)，并跟蹤和反饋執行情況，快速出具各級生產任務的完成情況分析。另一方面，完成化驗室采樣(送樣)、樣單模板維護、樣單樣品化驗填報等功能，可生成各類統計分析報表。另外，實現生產過程產生的各類數據的計算和統計，將所有用于生產的大宗物料消耗、備品備件更換等整合成同一制式的生產報表。
定制全球知名的ERP系統，根據礦山企業的人、財、物各種資源的狀況和產、供、銷各個環節的信息，對礦山生產進行合理有效的計劃、組織，使礦山生產經營活動協調有序地進行，并對礦山企業的戰略計劃進行決策。主要實現物料管理、生產計劃、質量管理、工廠維護、人力資源管理及計劃、財務會計及資產管理等功能，提高企業綜合管理水平。
促進智能開采全流程裝備與系統提升
在我國有色礦山企業，建立礦山泛在信息采集與高可靠工業通信網絡，確保設備運行狀態及調度控制指令的上傳下達。根據礦山不同區域、不同數據源種類確定合理的數據采集方式和網絡通訊方式，針對各類傳感器輸出的電壓、電流、頻率、開關量等信號形式，部署具備多種信號信息接入功能的泛在信息采集儀，對多源信號進行匯聚采集。結合井下設備通訊質量要求，實現多種通訊技術的高效融合，建立多通道、多類型、多尺度的裝備和信息系統通訊，建立工業以太網、專業互聯網、VPN、3G/4G無線通訊連接等多種并行通訊方式，為智能開采提供信息高速公路。
針對有色礦山自動控制系統現狀，開展溜破系統升級改造、排水系統無人值守、皮帶運輸系統無人值守、變電所遠程監控系統自動化、通風機遠程在線監測與優化、豎井提升自動化改造、礦山充填自動化系統建設、井下有軌/無軌車輛集中控制、智能化裝藥/鏟運機器人開發、礦用三維激光掃描機器人應用，大幅提高礦山的生產效率、經濟效益和安全水平，實現企業減員增效。
完善智能開采全過程安全監測系統建設
通過開展監測數據的多元信息融合技術、三維可視化展示技術、高可靠性的分布式智能供電技術與裝置、系統模塊化優化及高可靠性封裝技術、有線無線混合式自愈Mesh網絡通信系統搭建，建立一套適應極端氣象條件的高可靠尾礦庫安全監測系統平臺，具體建設內容包括：壩體浸潤線監測、壩體表面形變監測、壩體內部位移監測、庫水位監測、干灘長度監測、降雨量監測、滲流量監測、視頻監控、渾濁度監測等的高可靠性尾礦庫在線監測系統，形成尾礦庫運行期和閉庫后的安全管理和風險控制機制。
建立和完善有色礦山監測監控、井下人員定位、礦井供水施救、礦山壓風自救、礦井通信聯絡、井下緊急避險地下礦山安全避險六大系統。通過“三網合一”環網冗余、監測數據雙機熱備、多層次分布供電、設備故障自診斷、安全事件分析模塊、多層次接口設計等方法，提高“六大系統”建設的健壯性、可靠性、兼容性，保障礦山井下安全作業的順利進行。
針對礦山井下存在的片幫、巖爆、冒頂、采空區塌陷等典型災害和隱患，通過建設主被動結合高精度微震監測系統，開展高信噪比數據采集與智能檢波、高精度網絡時間同步、高精度空間定位、三維可視以及遠程在線綜合分析等先進技術的應用，對巖體的災源實時定位、應力場反演和巖石破裂演化規律等進行統計分析與安全預測。并通過微震、應力、應變等多元參數的監測和聯合分析，實現基于微震的巖體動力災害整體趨勢分析;建設基于巖體應力、應變相對變化的重點部位監測分析和基于微震的巖體動力災害整體趨勢分析相結合的綜合監測系統，在時間同步的基礎上實現動力災害的多元參數聯合監測預警，保障井下開采作業的安全進行。
根據現場工程地質特征和水文地質特征，結合具體開采設計方案，建設集滑動力監測、地表位移監測、深部位移監測、降雨量監測、滲透壓監測、裂縫監測、視頻監測等多種監測參數于一體的礦山邊坡穩定性綜合監測預警系統，對邊坡失穩破壞的全過程進行長期監測和臨滑預警。
打造基于礦冶工業智能服務云平臺的遠程數據分析與在線優化
通過礦山智能開采調度與控制系統，將生產、安全及大型設備運行數據推送至云平臺，結合專家支持團隊，進行遠程數據處理與分析，對礦山尾礦庫、邊坡、采空區等災害隱患進行全面監控和診斷，對鏟運機、提升機、泵房、風機、變電所等設備設施進行在線監管與運行參數在線優化，使礦山維持在最優狀態和最佳水平。
總之，開展礦山智能開采新模式應用，可大幅提高有色行業的智能制造水平，促進傳統產業的轉型升級，提高企業核心競爭力，也可實現有色礦山企業減員增效，改善人員作業環境，降低人員勞動強度，提高礦山安全水平，促進社會和諧。形成的礦山智能開采新模式可在我國乃至海外的大型礦山企業推廣應用，通過建立礦山企業與科研院所相結合的產學研用一體化聯合體，更可形成具有長遠商業效益、以服務帶動采礦行業轉型升級的專業化隊伍，建立礦山智能開采協同創新長效機制，從而全面提升有色行業的信息化、自動化和智能化水平，推動傳統行業轉型升級，為供給側結構性改革提供技術支撐。
