矿山生产自动化系统方案

石料矿山生产自动化系统的方案，核心目标是提升生产效率、保障作业安全、降低运营成本、优化资源利用并实现精细化管理。以下是一个综合性的自动化系统方案框架，涵盖主要生产环节：

一、核心自动化子系统

1、开采环节自动化

智能钻爆系统：使用GPS/RTK或激光扫描引导钻机，实现精确孔位定位、深度控制和角度调整。配备自动换杆、自动接卸钻杆、钻进参数自动优化功能的钻机。基于三维矿体模型和岩性数据，进行爆破参数优化设计，预测爆破效果。使用现场混装炸药车或精确计量装药设备，提高装药效率和安全性。

无人驾驶矿卡/装载协同：基于实时生产任务、矿卡位置、装载点/卸载点状态，进行路径规划和车辆调度。在特定区域部署无人驾驶矿卡，利用激光雷达、摄像头、毫米波雷达和精确定位实现自主行驶、避障和精准卸载。为装载机配备称重系统、目标装载量设定、铲斗轨迹优化引导，提高装载效率和精度，并与调度系统联动。

采场环境监测与安全：安装GNSS位移监测站、倾角计、裂缝计、雷达等，实时监测边坡位移，预警滑坡风险。在设备上安装UWB/RFID标签和基站，实时监控人员与设备距离，超限报警或自动停机。部署粉尘浓度传感器、气象站，联动喷雾降尘系统。

2、破碎与筛分环节自动化

破碎机智能控制：基于破碎机电流、功率、腔料位等参数，自动调节振动给料机速度，保持给料量，避免过载或空转。根据目标产品粒度和破碎机负荷，自动调整排料口大小。实时监控轴承温度、振动、润滑油压/油温、液压系统压力等，异常时报警或停机。

筛分效率优化：利用振动分析或图像识别技术监测筛网破损情况。根据筛分效率和下游设备状态，自动调节筛分机给料量。安装堵料传感器或利用摄像头与AI识别堵料，自动触发振动或停机报警。

粒度在线检测：在关键筛分后或破碎后安装，实时监测产品粒度分布，反馈调整破碎机参数或筛分机工况。

3、输送环节自动化

带式输送机智能监控与保护：监控所有皮带运行状态、张紧装置状态。跑偏、打滑、撕裂、堵料、超温、烟雾、拉绳开关等保护装置信号集中监控与联动停机。部署轨道式/轮式巡检机器人，搭载高清摄像头、红外热像仪、拾音器，自动识别皮带损伤、托辊故障、异常温升、异响。

转运站智能控制：使用雷达、超声波等料位计监测料仓/漏斗料位，联动上游设备启停或调节给料量。料位升高或设备启动时自动开启喷雾或布袋除尘系统。

4、仓储与装运环节自动化

堆场/料仓管理：使用无人机航测、激光扫描或固定扫描仪，定期获取料堆三维模型，精确计算储量。堆取料机配备自动定位和路径规划系统，实现按配方自动堆料或按指令自动取料。

智能装车系统：用于火车或汽车批量装载，实现高精度、快速定量装载。使用激光扫描或视觉系统识别车厢位置和轮廓，引导装载机或皮带卸料口进行精确、均匀装载，减少撒料和偏载。可选配自动称重和打印单据。

车辆进出管理：车牌识别、RFIC卡管理、自动称重，与ERP系统对接。

二、核心支撑平台

1、中央控制与监控系统：作为核心平台，集成所有自动化子系统的实时数据（设备状态、工艺参数、视频画面、报警信息），提供集中监控、操作、历史数据存储与趋势分析功能。具有友好的人机界面。

2、生产执行系统：接收ERP订单计划，结合设备状态、矿石品位/块度模型、库存情况，制定详细的开采、破碎、产品生产计划，并优化调度设备资源。自动采集各环节产量、能耗、设备运行时间、故障停机时间等。整合在线粒度检测数据、实验室化验数据，进行产品质量跟踪与分析。基于设备运行数据和状态监测信息，实现预防性维护计划和工单管理。管理原料、中间品、成品库存。自动计算OEE、吨矿成本、人均效率等KPI。

3、数据通信网络：建设高可靠性、高带宽、低延迟的工业光纤以太环网，覆盖全厂主要区域。在移动设备区域和不易布线区域，部署高可靠的工业级Wi-Fi6、4G/5G专网或Mesh网络。支持多种工业协议的互联互通。

4、数据中心与云平台：部署服务器集群，运行SCADA、MES等核心系统。利用云平台（公有云/私有云/混合云）进行海量数据存储、高级分析、远程监控与运维支持。

5、视频监控系统：覆盖关键工艺点、设备、出入口、堆场等区域的高清网络摄像机。与SCADA系统联动，实现报警视频弹出、视频巡检。可选AI视频分析。

三、关键技术与创新点

1、物联网：海量传感器数据采集与设备互联。

2、大数据分析：对生产、设备、能耗、质量数据进行深度挖掘，发现规律，优化决策。

3、人工智能：基于设备运行数据预测故障。利用AI优化破碎参数、配矿方案等。用于粒度识别、堵料识别、装车引导、安全监控。

4、数字孪生：建立矿山物理实体的虚拟映射，用于模拟、预测、优化和培训。

5、无人驾驶：在条件成熟的区域应用。

四、预期效益

1、生产效率提升：减少停机等待，优化工艺流程，提高设备利用率。

2、运营成本降低：节约人力成本（尤其危险岗位），降低能耗、备件消耗和维修成本，减少原料浪费。

3、安全水平提升：减少现场操作人员，避免人进入危险区域，提升本质安全；加强环境与设备状态监控预警。

4、产品质量稳定：精确的过程控制保证产品粒度、级配稳定。

5、资源利用优化：精确配矿、减少损失浪费。

6、管理决策科学化：基于实时、准确、全面的数据支撑决策。

7、环保合规性增强：精准控制粉尘、噪音等排放。

石料矿山生产自动化是一个涉及多学科、多技术领域的复杂系统工程。成功的实施需要紧密结合矿山的具体地质条件、生产工艺、管理需求和投资能力，进行定制化设计和建设。

延伸阅读

• 矿山生产自动化系统方案
• 矿山智能化系统的特点
• 智慧矿山信息系统
• 智能化矿山建设标准
• 骨料生产线智能化管理系统具体包括哪些功能？
• 矿山自动化这个方向怎么样？
• DCS砂石骨料生产线中央控制系统
• 智慧矿山管理系统建设包括哪几方面？
• 数字化矿山建设的层次
• 矿山自动化控制系统设计
• 矿山智能管理系统价值体现
• 什么是智慧矿山？
• 智慧矿山软件系统
• 智慧矿山生产调度管控系统有何价值？
• 智慧矿山解决了什么问题？
• 矿山智能化系统包括哪些？
• 智慧矿山建设的工作内容
• 智能矿山系统的特点
• 智能矿山自动化管理系统
• 矿山DCS智能控制系统方案