近日,工业和信息化部信息通信管理局公示了《2025年5G工厂名录》,其中首钢矿业马城项目5G工厂项目成功入围。
“5G工厂”是指充分利用以5G为代表的新一代信息通信技术集成,打造新型工业互联网基础设施,形成生产单元广泛连接、信息运营深度融合、数据要素充分利用、创新应用高效赋能的先进工厂。这一成果的取得,标志着马城项目在数字化转型道路上取得了突破性进展,在工业数字化转型领域迈入国家级示范行列。
作为国内知名的大型地采矿山,马城项目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。

智能采矿,实现安全生产高效
优选先进设备,筑牢采矿基础。按照大型化、系列化的原则,精心选取行业一流主体设备,以达到台时效率最优。购置了E70大直径深孔凿岩台车、DL421中深孔凿岩台车、18t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,大力实施“机械化换人,自动化减人”战略,包括大直径、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,各类设备远程操控精度达90%以上,减少下井人员217人,极大提高生产安全水平。
电机车地表远程放矿,助力经济高效。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%。采用底卸式矿车、国内首例顶装式装矿,缩短80%装卸矿时间,极大降低了能耗。两级派配矿系统自动生成铲运、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。
主井提升系统实现无人全自动运行。主井和溜破系统实现一键自动运行,通过视频AI技术对主井箕斗挂钩进行监测预警,确保安全运行。
副井提升系统实现电梯式自助运行。副井提升系统秉持“数电一体化、人机协同”的理念,通过模拟仿真、集成创新,研发应用了提升安全智能监测、目标水平智能搜巡、罐笼定点自充电、罐帘门自动开闭升降、罐内阻车器自动解锁等专利技术,实现了“一键式操控、电梯式运行”,使副井提升机具备了电梯式自主运行能力,提高了提升效率和安全性。通风机地表远程集中控制,按需通风。探索建设智能通风系统,结合风路、作业设备、人员等信息,智能调控风机变频及风门、风窗开度,实现按需通风,确保各点位风量达标。
排水系统智能运行。智能排水系统自动分析水位、涌水量及设备启停数据,自动启停水泵,实现井下无人值守,保障排水设备实时处于最优工况,有效防范排水事故。
融合通信,畅通井下信息渠道。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,构建“三位一体”通信架构。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。
黑灯选厂,实现选矿智能运行
马城项目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”的建设,通过人工智能、数据治理与选矿工艺的深度融合,打造选矿全流程“无人值守+智能决策”示范工厂,推动选矿厂向数字化、智能化转型。马城项目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,实现选矿全流程的智慧运行。
基础自动化建设提供数据支持。马城项目选矿厂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。实现选矿子工序一键启停,依据产线中各个子工序特点,梳理出子工序一键经济启停控制流程,将峰平谷电价因素综合考量。实现选矿全流程一键启停,将水系统、浓缩输送、捞砂、磨选等系统子工序启停过程进行整合,形成按照设定时间自动启停整个工序功能。启停时间从传统的20~30min,压缩到5min以内。异常工况应急预案系统,建立异常工况应急预案库,包括设备故障、工艺异常、电力中断等多种情况,通过生产数据实时监测及图像视频AI识别分析,及时发现异常工况并自动触发应急预案。
全流程自主调控。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、PID等控制算法,建立约90余个自主调控模型,实现了单班单设备人工调整次数大幅降低,由几百次降至几次。对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,完全杜绝人工干预,为生产流程的持续性和稳定性提供优质的技术保障。
全流程智慧分析与决策。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“专家化”和“无人化”智慧分析、决策水平。
关键点位智能管控。长距离精矿管道“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700m³/h矿浆68.5Km长距离输送管道的实时安全监控。超标矿块AI识别:矿石经颚式破碎机粗破后,存在扁平超限的大块,进入选厂中碎会存在堵漏斗或下料口的风险。采用高速摄像头+图像分析的方式,实时对皮带上的矿石进行块度分析、识别,发现超限大块矿石及时预警,连锁停皮带,第一时间采取措施处理,防止对后道工序造成影响。汽运自动装车系统无人化:选矿厂年产建筑砟375万t/a,装车发运面临非常大的车流压力,传统人工录入订单、手动过磅、人工操作放料的方式存在低效率、高成本的弊端,为此,设计完成了汽运自动装车系统。该系统基于激光雷达与扫描技术,获取有效点云,通过内置算法模型,能够自动完成车辆识别、位置引导、物料装载及过程监控,提高装料效率与安全性,打通从产生订单—入厂—装车—计量的各个环节,通过LED屏和语音提示司机移车,实现现场无人值守、全程无人化。
智慧管理,激活企业管理效能
大数据决策,优化运营降本增效。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。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。构建两个“一张图”系统,即工控一张图和管理“一张图”。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。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,保障了生产任务的顺利完成。
人工智能赋能,保障矿山安全。充分利用人工智能技术,提升矿山安全管理水平。利用视频AI识别技术,对-660米水平颚式破碎机排矿口宽度进行自动检测,实现排矿口数据在指挥中心工控机上实时显示;对皮带输送的超限大块矿石进行智能预警,防止卡堵中破机溜槽;利用烟火AI智能识别技术,对井下电站、水泵房等主要点位进行监测,预防井下消防安全事故,为矿山安全生产提供了有力保障。
设备健康管理,保障设备稳定运行。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,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。
今后,马城项目将锚定“国内领先、国际先进”目标,对标一流,加快绿色智能升级,全面推进采、选、充全流程智能管控和智慧矿山建设,奋力打造安全绿色智慧冶金矿山头部企业,为高质量发展注入强劲动能!
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