本报通讯员 马腾
“作为大型地下开采矿山，首钢马城矿业5G工厂构建了覆盖全矿区的高性能通信网络，通过部署5G基站、边缘计算节点和全光终端，形成‘一纤承载、多网并行’的融合架构；通过深度融合5G与矿山生产各生产要素，实现了井下作业面远程监控、黑灯选厂、专家系统等创新应用；借助5G低时延、大带宽特性，控制中心可实时获取各类设备运行数据，毫秒级响应复杂工况变化，大幅提升了生产调度效率与作业安全性。”近日，笔者走进首钢马城矿业5G工厂，该矿相关负责人如是介绍。
智能采矿 实现安全生产高效
走进首钢马城矿业单体设备智能操控中心，在明亮的操作室内，控制台前的操作人员正在注视井下情况。屏幕上，井下巷道的实时画面清晰铺展，电机车运行速度、实时位置等参数一目了然。无需过多动作，只需在操作台上下达指令，位于数百米井下的电机车随即能沿着预设轨道平稳穿梭，整个过程流畅有序。
“在地面就能掌控电机车运行，让电机车定位准、运行稳，这在以前想都不敢想。”该矿提升作业区电机车司机杨栋梁望着屏幕里平稳作业的电机车说，“技术一升级，我们不用再下井了，工作效率也跟着提了上来，变化真是太大了。”
优选先进设备，筑牢采矿基础。按照大型化、系列化的原则，该矿精心选取行业一流主体设备，以达到台时效率最优。该矿购置了E70大直径深孔凿岩台车、DL421中深孔凿岩台车、18吨遥控铲运机、混合动力55T电机车等进口设备31种402台套，其中14种281台套为国内首次使用。这些先进设备的投入使用，为提升矿山生产效率和安全水平提供了基础保障。
地表远程操控，实现井下少人减人。依托井下5G网络，该矿大力实施“机械化换人，自动化减人”战略，中深孔凿岩台车、18吨铲运机等井下采矿设备已实现地表远程集中操控。对比传统矿山建设模式，该矿各类设备远程操控精度达90%以上，减少下井人员217人，极大地提高生产安全水平。
电机车地表远程放矿，助力经济高效。该矿工作人员可远程操控电机车运输作业，实现机车精准定位，远程装矿、自动卸载站卸车；通过设计3‰轻微坡度的矿车运行路线，使空车上坡，重车下坡，降低能耗7.5%；系统自动生成铲运、装卸拉运计划，指挥铲运机和电机车联动运行，实现安全高效经济运行。
融合通信，畅通井下信息渠道。该矿建设井下融合通信系统，实现井下5G信号全覆盖，并同步部署有线电话与应急广播系统；通过“光纤+无线”混合组网，实现井下上下盘沿脉、穿脉全域覆盖，确保手持终端、有线电话和手机三类设备无缝互联，不同制式终端可双向通话，应急广播指令可实时推送至所有接入设备，可分级分区精准推送，联动触发应急通话，满足了井下复杂环境下的全天候通信需求，为矿山安全生产和应急管理提供了可靠的通信保障。
此外，该矿主井提升系统实现无人全自动运行，副井提升系统实现电梯式自助运行，通风机实现地表远程集中控制、按需通风，排水系统也实现了智能运行。
“黑灯选厂” 实现选矿智能运行
与人们对选矿厂“人员穿梭、机器轰鸣”的固有印象不同，首钢马城矿业选矿系统内不见传统选矿场景里穿梭的操作人员，只有球磨机、高压辊磨机等设备按既定流程平稳运转。而在该矿生产指挥中心，大屏幕上则实时显示着原矿输送速度、矿浆浓度、精矿品位等关键数据，已经应用的选矿专家系统正根据实时参数自动调整设备运行状态，让“黑灯选厂”的智能运行场景在笔者面前生动呈现。
“与传统的公路、铁路运输方式不同，我们利用长距离精矿输送管道，可一站式将矿浆从首钢马城矿业输送至迁安大石河铁矿终端站，规避了公路货车、铁路机车的燃油消耗，大幅降低了碳排放。”该矿选矿作业区区长张云刚向笔者介绍。
首钢马城矿业以全流程高度自动化、智能化、无人化生产为目标，积极响应国家智能制造战略，强化产学研合作，积极探索选矿“黑灯工厂”建设，通过将人工智能、数据治理与选矿工艺深度融合，打造选矿全流程“无人值守+智能决策”示范工厂，推动选矿系统向数字化、智能化转型。首钢马城矿业主要通过基础自动化建设、全流程一键经济启停、全流程自主调控、全流程智慧分析及决策进行分步规划，实施关键点位智能精准管控，实现选矿全流程智慧运行。
基础自动化建设提供数据支持。该选矿系统配置包括在线粒度仪、矿浆流量计、浓度计等先进在线检测仪表244台（套），同时以球磨机、立磨机、高压辊磨机为代表的单体设备设计初期已具有故障诊断和预警功能，配置通信接口，控制系统和智能分析系统能够随时获取产线运行实时数据，为决策调整提供数据支撑。
全流程一键经济启停、自主调控。该选矿系统通过“监测各设备人工调整频率次数—总结操作规则—分析影响因素—形成自主调控模型”，使用神经网络、模糊理论等控制算法，建立约90余个自主调控模型，将单班单设备人工调整次数由几百次降至几次；在关键工序点位建立设备运行参数与监测数据设定值连锁数学模型，自主开发恒功率、恒液位等自调节自适应控制系统，杜绝人工干预，为生产流程的持续性和稳定性提供优质技术保障。
全流程智慧分析与决策。该选矿系统与东北大学合作，建设选矿厂智能决策系统，集成在线粒度检测、流程负荷与AI算法，构建“数据采集—知识库推理—动态调控”闭环；通过实时解析矿石性质、设备运行参数及生产指标，形成最优调整方案，下发至DCS系统（分散控制系统）执行；在保证精矿品位合格前提下，实现选厂经济效益最大化，使选矿生产全流程达到“无人化”智慧分析、决策水平。
关键点位智能管控。该选矿系统距离精矿管道“预警系统”利用通信光缆中光纤组成测量回路，实时感应光纤声波、振动变化，传输至光纤声波和振动入侵探测器主机，光纤声波和振动入侵探测器采集管道光纤的声波信号，进行全线泄漏和预警监测分析，实现近700立方米/小时流量矿浆68.5千米长距离输送管道的实时安全监控。
据介绍，首钢马城矿业选矿系统“黑灯工厂”建设取得了初步成效，实现了选矿生产流程的全面自动化和决策过程的精准智能化。
一是稳定了精矿粉质量。实现从原矿到铁精矿的运输、加工、检测等全过程的自动化操作，借助大数据、云计算等技术优化生产管控流程，稳定控制精矿粉品位。
二是保障设备运行稳定。利用在线监测、AI识别等技术，能够对设备进行实时监测和智能调节，实现设备预知维修，可以提前发现设备隐患并及时处理，减少了设备故障的发生。
三是降低人工成本支出。通过设备自动化和智能化改造，释放现场岗位27人，降低了人工成本600余万元/年。
四是本质安全水平提升。减少人员在危险环境中的作业，同时，通过智能化的安全监测系统，能够及时发现隐患，实现本质安全水平的提升。
智慧管理 激活企业效能
“在推进智能矿山建设过程中，我们立足首钢马城矿业采矿、选矿、充填三位一体地采矿山实际，紧密结合生产工序涉及的人员、设备、环境、工序等关键要素系统思考，不断优化整合资源，构建智能管控体系，逐步探索出了一条适合首钢马城矿业实际的数字化、智能化、绿色化现代矿山发展之路。”该矿设备部副部长沈宇超介绍。
该矿以业务系统内处置、智能预警、自动分析为目标，多角度提升管理智慧化水平，搭建智慧管理平台。
大数据决策，优化运营降本增效。该矿建设大数据模型，对运营过程中各系统产生的数据进行抽取、转换、装载，打造一站式身份认证，实现跨专业、跨部门、跨系统的数据交互；建立调度决策优化模型，做到按需通风、躲峰排水、智能供电，实现能耗能效监控、对标、核算、分析等功能，有效降低了运营成本，提高了生产效率。
“一张图”系统，实现可视化管控。该矿构建两个“一张图”系统。其中，工控一张图以“现场无人操作、一键经济启停、流程自主调控、产线经济运行”为目标，监控全流程设备实时状态及参数，全产线非移动单体设备均实现远程操控，依据中间仓料位情况，科学计算实现一键经济启停。管理一张图深度融合现场数据及专业管理信息，搭建监控分析系统，形成可视化、集成化、现场化管控平台，实时掌控整个矿山运行状态，动态分析产量、设备、质量、能源及物资消耗、销售、成本等情况，为管理层提供了直观、准确的决策依据。
一级调度系统，强化生产管控。该矿以智慧管理平台和生产调度指挥中心为支撑，实行“一级调度系统”。生产计划直接下达至作业单元，现场信息直接上达管理平台，实现智能预警和智慧分析；依托“智首矿”平台，将厂矿调度和作业单元直接对接，生产岗位通过手持终端，实时联网获取计划，反馈动态信息，完成任务后上传确认，系统自动生成报表，实现了生产一级管控，有效提高了生产协同效率，保障生产任务顺利完成。
设备健康管理，保障设备稳定运行。该矿开发设备健康管理系统，构建健康评价模型133个，覆盖25大类1374台（套）设备，9619个运行参数实时监测、自动采集。基于大数据分析与机器学习算法，该矿开发AI分析系统；利用历史数据对系统进行训练与优化，利用DeepSeek（深度求索）通用人工智能大模型，实现对设备健康的自主评判，定制推送设备健康信息到特定管理人员，推进预知维修、精准维修，有效降低设备故障率，提高设备使用寿命，保障了选厂生产的连续性和稳定性。
《中国冶金报》（2025年09月17日 05版五版）
