在被譽為“中國鎳都”的甘肅金川,一座座現(xiàn)代化的礦山不僅承載著豐富的礦產(chǎn)資源,更見證了中國礦業(yè)從傳統(tǒng)機械化向智能化、數(shù)字化邁進的壯麗歷程。金川集團,作為全球知名的采、選、冶配套的大型有色冶金和化工聯(lián)合企業(yè),正以其前瞻性的視野,將人工智能(AI)技術(shù)深度融入傳統(tǒng)礦山機械化裝備的研發(fā)與升級中,書寫著“智慧礦山”建設(shè)的新篇章。
一、 傳統(tǒng)基石:機械化裝備的輝煌與挑戰(zhàn)
金川的礦山開發(fā)史,是一部中國礦業(yè)機械化、現(xiàn)代化發(fā)展的縮影。從早期以人力、半機械化為主,到逐步引進和自主研發(fā)大型鑿巖臺車、鏟運機、礦用卡車、提升機等核心裝備,機械化水平的提升極大地提高了開采效率、保障了作業(yè)安全、降低了勞動強度,為國家的經(jīng)濟建設(shè)提供了堅實的資源保障。
隨著資源開采向深部、復雜礦體延伸,傳統(tǒng)機械化裝備也面臨著新的挑戰(zhàn):作業(yè)環(huán)境日益惡劣(高溫、高濕、高地壓),設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控依賴人工、故障預(yù)警滯后,生產(chǎn)效率與安全管理的瓶頸逐漸顯現(xiàn),對裝備的自主性、感知能力和決策水平提出了更高要求。
二、 AI賦能:為傳統(tǒng)裝備注入“智慧大腦”
面對挑戰(zhàn),金川集團積極擁抱新一輪科技革命,將人工智能作為轉(zhuǎn)型升級的核心驅(qū)動力,對現(xiàn)有機械化裝備進行系統(tǒng)性、深層次的AI賦能改造。
1. 智能感知與狀態(tài)監(jiān)測: 在關(guān)鍵設(shè)備上廣泛部署各類傳感器(振動、溫度、壓力、視覺等),實時采集運行數(shù)據(jù)。通過AI算法(如機器學習、深度學習)對這些海量數(shù)據(jù)進行處理和分析,實現(xiàn)對設(shè)備健康狀況的精準評估、故障的早期預(yù)警和壽命預(yù)測。例如,對大型球磨機、破碎機的軸承狀態(tài)進行智能診斷,變“定期維修”為“預(yù)測性維護”,大幅減少非計劃停機。
2. 自動駕駛與遠程操控: 針對井下鏟運機、礦用卡車等運輸設(shè)備,研發(fā)和應(yīng)用自動駕駛系統(tǒng)。利用激光雷達、毫米波雷達、攝像頭和精確定位技術(shù),結(jié)合高精度地圖和AI路徑規(guī)劃算法,實現(xiàn)車輛在復雜巷道環(huán)境中的自主行駛、精準裝卸和協(xié)同調(diào)度。建立遠程集控中心,操作員可在安全舒適的地面環(huán)境中,對多臺無人設(shè)備進行監(jiān)控和干預(yù),徹底將人員從高危、高強度的作業(yè)環(huán)境中解放出來。
3. 智能調(diào)度與優(yōu)化控制: 基于AI的智能生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),能夠綜合考慮礦石品位、設(shè)備狀態(tài)、能耗、運輸距離等多重因素,動態(tài)優(yōu)化從鑿巖、爆破、鏟裝到運輸?shù)娜鞒躺a(chǎn)計劃。在選礦環(huán)節(jié),通過機器視覺和AI模型對礦石粒度和品位進行在線識別,并自動調(diào)節(jié)破碎、磨礦、浮選等工藝參數(shù),實現(xiàn)生產(chǎn)過程的精細化、最優(yōu)化控制,提升資源回收率和經(jīng)濟效益。
4. 數(shù)字孿生與虛擬仿真: 構(gòu)建關(guān)鍵設(shè)備乃至整個生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型。通過在虛擬空間中映射和模擬物理實體的實時狀態(tài)與歷史行為,結(jié)合AI進行仿真推演和優(yōu)化分析。這不僅能用于新裝備研發(fā)前期的性能測試與方案優(yōu)化,還能在設(shè)備運行中實現(xiàn)故障的虛擬排查、維護方案的模擬驗證以及操作人員的沉浸式培訓,極大提升了研發(fā)效率和運維水平。
三、 協(xié)同研發(fā):打造下一代智能礦山裝備
AI賦能不僅是對存量設(shè)備的改造,更引領(lǐng)著新一代礦山機械裝備的研發(fā)方向。金川集團聯(lián)合國內(nèi)頂尖的高校、科研院所及裝備制造企業(yè),成立了多個產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新平臺。
- 研發(fā)理念變革: 從傳統(tǒng)的“功能實現(xiàn)”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動、智能自主”。將感知、決策、執(zhí)行能力作為裝備的核心設(shè)計要素,實現(xiàn)裝備的自我感知、自適應(yīng)和自學習。
- 核心技術(shù)創(chuàng)新: 集中攻關(guān)適用于礦山惡劣環(huán)境的專用AI芯片、邊緣計算設(shè)備、可靠的長距離高速通信網(wǎng)絡(luò)、高精度導航定位、耐用的智能傳感器等關(guān)鍵技術(shù)。
- 產(chǎn)品迭代升級: 正在研發(fā)和試制全斷面智能掘進機、智能深孔鑿巖臺車、具備自主決策能力的智能應(yīng)急搶險裝備等。這些裝備不僅“力氣大”,更擁有“好眼力”和“強腦力”,能夠應(yīng)對更復雜的地質(zhì)條件和作業(yè)任務(wù)。
四、 成效與展望:邁向安全、高效、綠色的未來礦山
通過AI賦能與持續(xù)研發(fā),金川礦山的安全生產(chǎn)水平顯著提升,安全事故率大幅下降;生產(chǎn)效率與資源利用率得到優(yōu)化,生產(chǎn)成本有效降低;通過精準控制減少了能耗與排放,向著綠色礦山的目標穩(wěn)步邁進。更深遠的是,這一變革重塑了礦工的技能結(jié)構(gòu)和作業(yè)模式,培養(yǎng)了既懂礦業(yè)又懂數(shù)字技術(shù)的復合型人才。
金川的故事,是中國傳統(tǒng)工業(yè)依托科技創(chuàng)新實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的生動寫照。礦山傳統(tǒng)機械化裝備的AI賦能與智能裝備研發(fā),不僅解決了當下的生產(chǎn)痛點,更是為未來無人化、少人化的“智慧礦山”奠定了堅實基礎(chǔ)。在這片富含寶藏的熱土上,一場由“制造”到“智造”的深刻變革正在持續(xù)上演,為保障國家資源安全、推動礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻著“金川智慧”與“金川方案。