智能金矿变形记:“穿西装”的“黄金矿工”

   你想象中的“黄金矿工”是什么样子?或许是在地下几百米深度,手机没有信号,幽暗恶劣的环境下与粉尘作斗争,长年与噪音、高湿相伴。而在山东黄金集团三山岛金矿,一切都与想象中大相径庭:在明亮干净的办公室里,“黄金矿工”们双手操控手柄,在显示器前远程操控,并在不同机车之间切换。

  5G、云、人工智能、物联网等技术,让智能矿山快速发展起来——“穿西装”的挖矿时代,来了。

一场不得不进行的变革

  北纬37°,这个魔力无穷的数字仿佛尽得大自然的灵气,它所穿行而过的地域,尽是人类文明荟萃和文史胜迹聚集之地。这里坐落着“黄金之城”——烟台莱州。

   莱州是我国重要的黄金生产基地,在世界范围内也是罕见的金矿富集区。富饶的金矿带给莱州的资源与机遇不言而喻,但背后所带来的安全问题也深受困扰。

  在莱州湾畔,山东黄金三山岛副井正朝着目标深度1915米掘进,副井建成后,将成为国内乃至亚洲最深的竖井工程。而随着矿山开采深度的逐步加深,高温、高湿、低氧等环境对作业安全性带来更大挑战,岩爆、涌水等不确定因素也随之增加。

 “在此背景下,当前全球矿业正在经历一场新革命,大数据、人工智能、物联网、云计算等新技术不断深化应用到矿业领域。”山东黄金集团国际一流示范矿山推广中心、智能智慧联创中心相关负责人告诉齐鲁晚报·齐鲁壹点记者,这也意味着,矿山生产运营模式不断革新,采矿过程正向遥控化、智能化乃至无人化阶段迈进。

  “我们携手华为等合作伙伴,通过智能化装备工艺取代传统人工为主作业模式,克服深部作业带来的安全、效率等影响。”也就是说,莱州的金矿正在进行一场自动化、无人化的新变革。

  这也是一场不得不进行的变革。

  随着矿山开采逐步向深部推进,生产系统复杂、安全风险大、开采成本高等不利因素,严重制约着矿业的健康发展。“推进矿山智能化建设,能够大幅度减少井下作业人员,有利于矿山实现减员增效,破解安全生产突出矛盾,提高本质安全水平。”山东黄金矿管分公司相关负责人表示,这是矿山企业转型发展、高质量发展的必由之路,也是未来矿业发展的必然趋势。

  “远程装矿、无人驾驶”

  这场变革正在三山岛金矿上演。

  宽敞明亮的地面调度中心办公室内,王晓雯手握操控手柄,控制着画面上的碎石机。几个按钮和手柄,和过去车内的别无二致,但环境却实现了质的飞跃。“把井下的这一套系统搬到了井上。”

  37岁的王晓雯在这里已经待了十几年。“过去我们都在井下操作机器,主要就是破碎矿石,井下作业既有粉尘也不安全。”回忆起原来的场景,王晓雯仍历历在目,那时候下井前必须要戴上防尘防毒的口罩,环境也相对较差。但令他意想不到的是,三年前,一切都变了。井下的操作“搬”进了办公室,不用下井就能破碎矿石。
 
   更令他“从来没想过”的是,操作便捷了,不仅在远程控制系统下能够轻松控制井下的碎石机,并且可以随时切换26多个碎石场地的画面,操控20多台设备。“以前井下单人操作一个设备,现在我自己就能同时操作4台,人数也从原来的100多人精简到了16人。”而这些精简下来的老工人,接手了巡检的工作,设备的保障维修人员多了,整个矿场的安全多了保障。

  “这一系统减少了80%的现场作业人员,矿工的安全有保障,交班时间大大节省,破碎作业量随之提高。在后续运输段,电机车无人驾驶系统改变了井下的运输方式,实现了远程装矿、无人驾驶、自动卸载的井下有轨运输作业,运输效率提高25%以上。”相关人士透露。

  安全的环境也吸引了更多的年轻人。25岁的刘一瑞过去就在井下开车,从坐在车头里到坐在办公室里,这场变革带给了他充分的信心。“直观、舒适、安全,这是更人性化的‘驾驶’体验。”
 
  如今,山东黄金携手华为开展5G+云计算+人工智能整体性应用,建立三维可视化的综合管控平台,实现了矿山安全生产的矿石流全流程可视化智慧管控,电机车无人驾驶系统,遥控凿岩台车等创新应用。随着越来越多的“黄金矿工”从井下来到矿上,“线上掘金”已经从可能成为现实。

  井下77米的WiFi

车在眼前根据指令行驶,车内却空无一人。

  在山东黄金焦家金矿地下77米,齐鲁晚报·齐鲁壹点记者亲身体验了井下无人驾驶带来的视觉冲击。井下工作人员通过无线信号满格的手机下达指令,司机便能立即在办公室远程操控,随即大型铲运车在井下灵活装卸、运输矿石。这是怎么做到的?

  远程操控铲运机,离不开畅通的通信网络,正如矿山智能化转型,离不开信息基础设施和新技术深度赋能。“任何一点通信的延迟,在遇到需要避让的时候,都会产生巨大的后果。”可以说,便捷且耐用的通信网络是贯穿井下的毛细血管。然而,金矿对于通讯设施的要求也相当严格,一是井下的环境需要耐高湿高温,此外,金矿不同于煤矿,几个月就要换一个的金矿需要方便转场和部署。

  基于以上要求,在深77米的井下,工作人员向记者揭秘了背后的原因。2022年9月,山东黄金与华为共同在焦家金矿建成了国内首个矿山Wi-Fi6易联网(Wi-Fi6 Mesh),从此铲运车可以远程驾驶——也就是说,井下井上的交流,全是由WiFi进行的。

  “矿区最早在2019年的时候,在铲运机上采用了5G技术。”山东黄金焦家金矿软件技术主管吕伟涛介绍,而在金属矿的场景中,WiFi6相比5G更合适,隧道狭小对5G信号有较大遮挡,此外黄金开采隔几个月就需要更换场地,避免了大规模电缆的铺设,Wi-Fi6更容易以低成本进行迁移布置。

  “该设备体积小容易部署,能满足井下潮湿高温的工作需要,此外,以WiFi6智联的能力,时延可以做到10毫秒到20毫秒,甚至最近可以达到3毫秒。”华为数通产品线企业网络解决方案副总裁杨新峰说。这个时间,也基本就是司机看到后做出反应的时间。

  据介绍,山东黄金与华为已通过部署F5G、5G、WiFi6和工业环网,目前已覆盖了诸如凿岩台车远程遥控、远程破碎、智能溜井、电机车无人驾驶、斜坡道综合管控等36个应用场景和24个项目方案。

 矿业未来已来

  矿业步入数智化带来的裨益是显而易见的——“提升自动化水平,打造少人、无人+智能矿山运营机制,累计减少井下作业人员过3046人,节省人工成本4.6亿元。”山东黄金国际一流示范矿山推广中心、智能智慧联创中心相关负责人透露。此外记者了解到,三山岛金矿生产效率同比提高20%以上,年产生直接经济效益8000多万元。

  “矿业未来已来。”焦家金矿负责人说。而在这个未来已来的阶段,仍然有很多问题也值得探讨。一方面,随着井下深度的延伸,每延伸100米,温度大约增加1.5到3度,如何克服高温、高湿的情况,是未来对信息技术、智能化极大的挑战;另一方面,井下的场景转换和挑战,对技术的挑战也非常大。

  “煤矿或矿山的智能化,其实只有起点,没有终点。”在华为煤矿军团MKT与解决方案销售副总裁陈文丰看来,国内4000多个煤矿,还有1万多个金属矿山,地下所有的地质情况、地质条件都各不相同,怎么样去适配各个井下各不相同的地质条件,是一个非常大的挑战。

  在这过程中,更多的可能性也正在被实现、被改变、被挖掘。“矿山智能化的核心是数字技术和采矿技术的深度融合,所以未来我们矿上招聘的不只是要采矿专业毕业的才能加入,越来越多的可能是计算机专业、软件专业、人工智能专业。”三山岛金矿相关负责人坦言,“以后我们的矿工,其实是一个IT工作者,所以身份是一个软件工程师。”

  焦家金矿负责人认为,现在的矿山专业,主导专业是“地、测、采、选”,现在要想独立搞信息化和智能化,“地、测、采、选”是做不到的。必须计算机、整个数据应用,加上工程师联合起来以后才能做到。“所以对于矿业来讲,这是一种非常大的变革,也是一种非常大的挑战。”

  “矿业未来已来,应该如何做选择、迎接挑战。把过去由单一的专业向综合性的专业、复合型的专业来拓展和延伸,这就是未来,这就是未来矿业。”


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