未来采矿自动化的七大趋势

未来采矿自动化的七大趋势

采矿业是一个复杂的产业。从地壳中提取出不同形状、大小和化学成分的原料，并将它们加工成为有着统一标准、高质量的最终产品，这是一个极具挑战性的过程。更不要说该过程要涉及大规模的原料运输、调度和去向，这就像一个没有那些带有标记盒子的制造业工厂。

自动化在矿山环境中具有重要作用。然而，对于大多数采矿企业来说，自动化是一个比调控系统、监管和仪器化更大的概念。自动化覆盖了从地质/地理信息系统软件到自动化机器，从矿山运行软件到优化系统等方方面面。

随着全球矿业自动化的发展，未来可能会呈现出七个趋势。

趋势01应用信息系统来完成数据集成和用户自定义的数据聚合

在一些采矿作业中信息大量存在。各种不同的和专有的系统提供了大量的数据，比如程序控制、企业资源计划(ERP)、制造执行系统(MES)、实验室信息管理系统(LIMS)、加工信息管理系统(PIMS)、质量控制、资产管理、团队管理、地理信息系统(GIS)和能源管理系统。而这些数据如果不以一种有效的方式来处理、过滤和集成的话，将会是无用的。

如果无法得到合理的连接，一些应用程序会因为数据库的孤立做多余的工作，重复生成数据和电子数据表，这时候就需要人工输入或是利用自制的自定义软件来连接这些应用程序。

为了解决这一难题，采矿作业正向信息综合集成化的思路和框架转变，要以一种合理的方式将不同的应用程序连接成为一体，从而达到共享信息、集中数据以及更好的数据交换和编排。此外，供应商系统个体也需要更加友好并使用开放标准来确保信息是可访问的。

用户自定义的数据聚合。使用聚合数据时，一个生产经理能够自定义他的个人电脑屏幕来显示能源效率的信息、矿石颗粒大小、等级、成本和排放量。他所需要做的就是拖拉那些目前急需的关键绩效指标(KPIs)、报告和趋势，即使这些信息来自不同的源和层。

从一个更高水平来说，一个车间经理能够集中和形象地看到更多的信息，而不仅仅局限于处理信息。办公大楼的能源和公共设备的消耗与IT以及计算机的处理装置能够被集中显示在一个屏幕上。总的来说就是用户可以从所有可用的数据来源中，根据自己的需求来自定义他们的界面。

▲ 图2 一位生产经理能够根据自己目前的需求来自定义他的私人电脑屏幕从而聚合那些他所需要的重要数据
 

趋势02连通生产信息和能源信息

用户需要对能源是如何被使用的有更加深入的了解，还需要有能力识别单位产量能耗增加的诱因和根源是什么。这种理解需要及时获得准确的能源信息，以及了解能源使用的操作环境。一些用户拥有能源消耗信息，但这些信息并没有与生产信息相互对照。还有一些用户无法辨别正常流程需求引起的过度消耗或非正常行为引起的过度消耗这两者之间的区别。

▲ 图3 生产环境中的能量：每种生产方式每吨的平均能耗
 

在这种情况下，能源预测是非常具有挑战性的，因为关于能源如何被利用并没有一个独立且完整的模式。

很多年来，能源消耗和生产流程控制分别由两个互不相关的部门来操作，这就是典型的信息孤岛，没有连接或综合分析。然而今天，这两个因素是不可能不联系在一起的，因为能源效率本质上是过程控制的优化。产品、操纵装置和功率之间物理和数据的结合允许用户将工艺性能和能源管理，质量和效率联系起来。能源信息也可用于在线流程的优化。

在加工处理过程中，最重要的就是掌握在线能源效率信息。这也使得操作者能够管理能源消耗和它的成本，并估算他们所做的决定会产生的影响。这是能源和控制系统的完美结合。

趋势03采场的网络和以太网技术

来自采场和控制系统的有用数据能够透明直接地输入生产和业务应用层面，并且成为一个重要的信息来源，这将大大减少数据录入、重复输入以及输入错误。更重要的是，这些信息来自于实际的生产过程。

包括仪器仪表、在线分析仪表、电机控制在内的设备，还有一些专用设备，比如测量矿石重量和气体排放的设备，这些与以太网网络相连接的设备允许用户获取数据制作可视化数据，并且以一种流程化的方法来配置和维护这些设备，而不仅仅局限和孤立于某一个流程的领域。

嵌入式web服务器允许用户只需使用商业web浏览器就可以访问监控和配置设备。一个开放的工业以太网网络可以节省用户专有软件的成本并提供更加直观的工具。这项技术还允许用户根据他们的需求来定制设备主页。一旦出现错误或者变量处于临界水平，电子邮件服务器会通知用户。

在工厂层面，以太网和互联网技术允许远程设备访问。在设备层面，孤立的矿山也可以得到监控和维护。

趋势04集中操作和监控

在采矿作业中，一个必须提及的概念就是中央虚拟控制室的使用。中央控制室在一个固定的位置来监控远处不同位置的矿山。例如，中央控制室可以监控来自不同的单位的所有能源消耗，并且在一个固定位置对比不同工厂的性能，包括其装备水平和负荷。从商业角度来看，这有助于基准测试和对比不同工厂的相同处理过程。

趋势05无线电通讯

多年来，无线电通讯已在矿山环境中得到使用，例如，堆取料机通信，偏远位置的远程泵系统，流动控制通信。但是世界正变得越来越无线，可想而知，这项已有技术的下一步就是在工业生产和工厂中的使用。

无线传感器、射频识别材料和个人跟踪、状态监测和数据采集都变得越来越普遍，并且在矿山工业中都能找到其应用。一些矿业公司为了达到可追溯性的目的已经测试了那些与铁矿石球团混合的标签。此外，为了达到高效率的监管和资产管理策略，无线网络技术正在往仪器和设备网络发展。

无线正面临技术整合和过程控制这两大挑战。正如多年之前的光纤“战争”，一场无线技术间的斗争正在进行。除了性能和安全，用户们正在等待这项技术的标准化和技术定义。

不同的技术和供应商之间的竞争意味着用户对这项技术并不是完全充满信心的，并且都想等到这项技术完全被接受和整合之后再做投资。

此外，无线技术的本意是用它来操作仪器和电动机控制中心，从而减少电缆在这些过程带来的不便。然而闭回路控制和关键联锁中无线技术的使用仍然让用户有所顾虑。

趋势06自动化系统

采矿公司正在对自动化设备和机器的安全和效率做深入的调查，如，自动卡车、自动挖掘机等。该项技术包括从远程操作和半自动操作到一个完全无人类参与的自动化系统。最大的挑战不仅仅是设备的完全自动化，还包括需要设计一个系统，该系统要涉及到多个自动化机器的同步运转，所有的操作以一个协调的方式遵循同一个时间表，并且保持适当的位置和安全措施，以避免碰撞。此外，整个系统必须是智能的，并且有能力适应生产变化和意想不到的突发事件。

趋势07图像和视频处理工具

迄今为止，相机系统和视频监控还只是应用于人类和财产保护方面。然而，它们也可以被应用在矿山环境中，与常规的监控不同，它们能够自动识别有缺损的设备、上浆、分裂和热剖面设备。影像分析的优化整合和相机系统的自动化工具，如过程控制、监督体系等，将有助于改善图像和视频的解决方案。

这七项技术像是一个缩影，诠释了自动化将怎样影响未来的采矿作业。合理整合的自动化技术，加上更加先进的提取和精炼技术，一定会帮助用户更加安全、高产、高效和环保地进行作业。