智能矿山未来发展趋势有哪些？

以下介绍的是智能矿山 未来三大发展趋势。

1.智能矿山产业发展趋势

1.1 数字孪生技术平台化服务趋势

数字孪生技术发展问题

数字孪生技术作为矿山生产的底层基础，既是矿山时空生产对象的数字化映射，也是各类智能 化系统的载体，充当着围绕生产进行数据交换的中台。数字孪生技术的大规模应用，将为智能 化矿山的发展构建良好的基础。数字孪生技术发展需要解决表面三维建模与地质建模融合、数 字孪生建模空间计算、数字孪生高效低成本构建等三个方面的问题。

表面三维建模与地质建模的融合问题： • 可见部分露天矿的地表建模、井工矿的巷道建模与不可见的地质建模需进行有效融合，以实现 全面的数字孪生模型构建。大部分其他场景的数字孪生技术公司并不熟悉矿山行业的三维地质 建模，这类数字孪生模型仅能搭建生产环境，不能实现对生产对象的时空数字定义功能。 ◆ 数字孪生建模空间计算问题： • 矿山数字孪生体作为生产对象，要为矿山设计、进度、质量等方面的数字化管理提供精确定义 和计算支持。目前，大部分三维建模技术未能匹配融合基于CAD的空间计算引擎，同时也未能 实现二维、三维视图之间的切换，导致三维模型主要被用于展示而非实际的业务操作。二、三 维图纸协同等基本功能也是当前亟需解决的问题。 ◆ 数字孪生高效低成本构建问题： • 不同于制造业，矿山的数字孪生体会随着生产作业推进而实时发生变化。模型的高效快速且低 成本构建是其大规模应用的关键问题。矿山柔性化、精细化生产的起点来自于生产计划编制、 质量进度核验的周期缩短，高效低成本模型供应也是智能矿山柔性生产的基本条件。

数字孪生技术平台化服务模式

数字孪生技术平台化服务模式通过专业化、规模化模型服务来降低数字孪生建模成本，提高效 率和技术专业化。 ◆ 首先，建设区域级服务平台可为矿山密集区域提供大规模的建模服务。这种服务模式有助于降 低单个矿山建模的成本，并克服了各矿山自行购买设备和处理技术瓶颈所带来的低效问题，尤 其是解决了因人员技术限制而难以进行进一步专业化处理的问题。 ◆ 其次，服务平台通过融合卫星、无人机、矿区雷达等多源数据，实现模型的多维度数据采集， 结合卫星的大面积普查能力、无人机的高精度详查优势以及地面雷达的高实时监察功能，使得 不同建模技术的优势得以互补。 ◆ 最后，服务平台为智能矿山其他系统提供实时模型，基于模型为各类系统间的数据串联提供平 台，同时赋予时空数据这一新的维度，为智能矿山综合管控奠定数字化基础。 ◆ 平台化的建设也为智能矿山管理部门提供数据支撑，解决了矿山生产运营与监管的信息对称问 题，降低了监管成本以及监管工作对现场生产的影响，为无人化矿山的安全评估提供了空天地 视角和可追溯数据支撑，特别为无人化矿山运营的监管制度提供了便捷手段。

1.2 无人驾驶技术模块化运营趋势

无人驾驶大规模落地瓶颈问题

无人驾驶作为矿山无人化装备技术中的重要组成部分，是矿山数字化技术链条的终端和执行端。 无人驾驶技术经过多年发展，目前在部分矿山中已经开始大规模落地应用，实现了常态化无人 运行、动态多编组运行。无人驾驶车辆与有人车辆的混合编组也能够较好地融合运行，技术上 已具备落地的可行性。然而，矿山无人驾驶仍然面临全链条数字化未能贯通、生产过程企业参 与度不足以及成本较高等问题。

无人驾驶技术环节未能与智能矿山系统实现全链条数字化贯通： • 在生产计划端，无人驾驶企业较少与智能矿山整体框架融合。例如，卡车调度系统尚未与智能 矿山的任务分派环节有效连接。在运营端，无人驾驶企业与主机厂的产业链合作模式在多样性 现状下尚未形成高效的协同。无人驾驶设备的开发和运营标准化仍在探索之中，无人驾驶企业 与工程运营企业的产业链分工合作模式也尚未明确。 ◆ 智能矿山系统下生产对象和生产工具的技术发展缺少生产过程企业深度参与： • 数字孪生和透明地质保障等生产对象技术以及无人驾驶和远程控制等生产工具技术正在快速发 展，但矿山产业链中重要的一环——工程运营承包企业的数字化水平尚未达到较高水平。工程 企业对于无人驾驶技术的未来交付车辆或技术不够熟悉，限制了生产对象与生产工具的有效衔 接，难以实现数字化生产作业全链条的贯通。 ◆ 短期内无人驾驶运营的成本仍然大幅高于有人运营： • 目前无人化工程运营受限于自身技术效率和投入运营的规模经济不足，成本远高于有人工程运 营。只有实现整体矿坑无人化获得吨煤安全费用降低的弥补，才能快速实现商业化落地的经济 可行性。此外，还应关注无人矿卡以外的其他相关设备的无人化，加速矿山整体无人化方案的 实施和落地。

无人驾驶技术模块化运营商业模式

以上三方面问题并非单一企业能够解决。矿山无人化工程运营是一个基于矿山场景的综合问题， 涉及企业较多，在传统技术框架下已经形成了一定的产业链分工模式。基于数字化背景下的产 业链重组需要通过产业平台来逐步推动。中国产业发展促进会成立的矿山无人化运营产业服务 平台就是围绕这一目标，引导各方思想行动，争取逐步化解以上问题。 ◆ 首先，在典型示范矿山项目上将智能矿山顶层设计与无人驾驶系统进行融合。项目启动之初即 以实现矿山业务链全流程数字化为目标，整合智能矿山的综合管理平台、无人驾驶的云控制平 台、5G通信技术以及超融合数据中心等，形成统一的配置体系。这一整合旨在减少各系统间的 重复配置成本，并确保矿山环境、安全监测、管理数据与无人驾驶业务数据及其他相关信息的 数据贯通。特别是对于道路平整、粉尘处理设备的统一调度管理，可有效降低无人驾驶的环境 复杂度以及感知难度。

其次，生产计划数据、任务分派数据和运力调度数据实现全链条贯通。矿山无人驾驶与社会场 景无人驾驶主要区别在于矿山无人驾驶未能解决运输对象即“客人”的来源和去向问题，这些 都需要依靠生产计划管理系统来定义。只有以生产计划为起点，从工程管理企业现有的人员车 辆管理、物料管理、运距管理、成本管理等系统出发，构建数字化的工程管理数据平台，推进 工程运营的成本管理实现精细化计量，从根本上运筹优化现场车辆的配置和物料等候，才能最 大限度提高无人化工程运营的全链条数字化成本优势，从而为未来执行柔性生产管理奠定数字 化基础。 ◆ 最后，通过中国产业促进会、中国矿业大学等机构推动政府部门出台相关政策，包括基于矿山 无人化工程场景下的行业发展指引以及安全操作规程、无人化矿山安全监管办法以及无人驾驶 行业标准等一系列政策法规，逐步建立矿山无人化工程场景合法化的制度体系，从根本上为无 人化运营提供制度保障，并逐步推动矿山安全费用对于无人化运营的政策补贴扶持。

3.一体化协同管理智慧中台趋势

综合管控平台现有问题

智能矿山建设标准要求大部分矿山企业配备综合管控平台系统。综合管控平台系统作为矿山各 个子系统集成中心和数据融合管理中心，与5G、超融合数据中心等系统共同成为智能矿山系统 的基础设施和公共平台。从矿山实际应用的情况看，综合管控平台等同类系统仍需要解决业务 与职能管理一体化缺失、多源数据未以时空数据为基础以及数字化一体化融合不完善等问题。

平台建设未能基于业务管理及职能管理的一体化、精细化流程优化： • 智能化系统的建设本质上是要提高矿山精益管理以及柔性生产水平，矿山从设计到开采等各个 环节的流程优化和一体化设计是智能化综合管控的根源和基础。然而，目前大多数系统仅停留 在数据信息集成阶段，通过中控大屏提供监测数据以辅助人为管理。在部署这些系统之前，矿 山企业往往没有对现有的业务管理和职能管理进行流程梳理和优化，更未能充分考虑数字化带 来的新方法和工具以及对管理职能的重塑。 ◆ 目前的多源数据融合未能以时空数据为平台基础： • 时空数据作为矿山工程的生产对象以及作业环境，是各类业务数据和管理数据的重要基础。缺 少时空维度将导致生产和业务数据缺少足够的信息支撑，来进行实时管理和可视化管理，限制 智能化决策的迭代。因此，融合时空数据，尤其是三维地质模型等关键生产数据，已成为新疆 等地区智能化矿山建设文件明确的关键技术需求。但从现实情况来看，不同厂商之间对此尚有 藩篱，由于软件企业销售模式的限制，很难轻易将数据交给其他企业进行融合乃至互动。

从采矿设计到工程进度计划链条尚未实现数字化和一体化融合： • 传统的采矿设计主要是基于CAD等工具的二维设计，目前已逐步向三维设计软件过渡，三维地 质建模、储量计算和矿体估值技术都取得了较大的进步。然而，在三维采矿设计完成后，三维 模型并未能有效传递至其他业务环节，导致生产计划和进度安排未能与块体模型建立数字化的 联系。与建筑行业通过BIM技术实现的协同管理相比，矿山行业尚未应用类似的一体化管理平 台，业务流程之间依然依赖于图纸交换而非模型数据交换，主要在于矿山行业缺少能够实现模 型数据交互的协同管理平台。

矿山综合管控平台向协同管理方向发展

◆ 综合管控平台是整个智能矿山的核心系统，也将随着矿山智能化进程不断迭代和演进。基于目 前各类相关技术的发展，综合管控平台将进一步向协同管理平台的方向发展。 ◆ 首先，融合三维地质建模的矿山数字孪生技术是矿山各类系统的基础，基于时空数据的多源数 据融合中台为矿山业务管理和职能管理提供多维度的数据可行性。中国矿业大学推动的数字空 间底座平台，为低成本、高效率的数字孪生提供了基础，促进矿山各类数据的融合，将极大增 强其他系统的数据功能维度和可视化管理便捷性。

其次，随着数字化技术的发展，矿山的业务管理和职能管理存在较大的优化空间。高效率的测 量和建模可提高生产计划的更新频率，相关的安全管理、风险预警管理从相对业务后端逐步与 生产管理实现同步，使得风险预警提示和安全管理措施在动态进展的综合管控平台上实时可见。 以往基于各个专业知识和管理要求建立的职能部门，存在一岗多能、综合管理等方面优化的空 间。智能化、无人化矿山的建设，将通过技术驱动管理职能逐步匹配适应智能化、无人化。

最后，从三维矿山设计到生产计划、工程进度计划，基于三维地质模型的数字孪生平台可实现 作业空间运筹优化，通过矿体的模型对象数字化实现采矿设计、计划编制、任务分配一体化建 模管理。基于三维数字孪生模型的一体化管理，是矿山精细化、柔性化生产管理的成熟状态， 也是智能矿山建设过程中智能化决策的基础。从一体化的管理到无人驾驶等一体化的作业执行， 全链条数字化将使矿山生产实现前所未有的效率提升。相较于传统管理系统，整个数字化系统 的优势在于克服传统管理模式下人才水平、专业能力的客观限制，将专家经验模型化、参数化， 进而推动协同管理下的智能调度、柔性生产。 ◆ 为实现以上发展方向，需要基于数字空间底座等工业互联网平台进一步整合各类业务系统，融 合精益管理理念，对业务流程进行数字化再造。因此，以中国矿业大学为依托建立智慧矿业创 新集群以及矿山无人运营服务平台将提高整个生态的协同进化，将最大限度提高规模经济效应， 降低各类矿山应用成本，并奠定大数据驱动的效率提升基础。