科创中国

      矿产资源是国家建设中的重要基础资源，为国民经济的发展提供了充足动力。但随着矿产资源的不断采出和开采规模的逐步扩大，大量采空区和尾矿库也随之形成，从而诱发采空区塌陷、尾矿库溃坝等安全生产事故，对矿山生产和周边人民的生命财产安全造成了重大隐患。充填采矿法作为具有可减小地表下沉率、改善采场应力环境、降低尾矿排放量等特点的采矿方法，能够有效地解决上述问题，从而在我国获得迅猛发展和广泛应用。

      该成果名称为充填智能化精准控制与三维可视化系统，主要服务于非洲矿业有限公司。该系统能够基于底层自动控制系统，优化控制策略，建立基于物联网、大数据、人工智能、机器学习技术相结合的智能控制系统，在膏体浓度的精准制备、管道输送的实时感知、采场充填的三维可视化等方面实现充填系统的智能监测与控制。该成果能够大大削减操作人员工作量，提高充填作业的稳定性，降低充填成本。

      随着国家对环保力度的加大,实施近零损伤开采、绿色开采、全采全充的开采方式是煤矿重要的发展方向。近年来,膏体充填技术受到广泛关注,取得了长足发展。然而,膏体充填制备系统也存在物料称重斗粘料、堵塞的现象,影响系统工作的连续性;同时,不同充填能力的膏体充填制备系统存在设计难度高且多为重复性设计等问题。

      性能指标：通过该系统的控制干预，能够对膏体制备环节进行优化，具体指标包括：1. 底流浓度波动标准差相比手工控制精确度至少减少50%。2. 正常生产情况下溢流水浊度低于200ppm。研发的充填进度实时软测量模块能够保证采场充填高度估计误差≤10%。

       成果亮点：依托于该项目研究，申报国家重点研发计划项目——基于大数据的金属矿开采装备智能管控技术研发与示范，申请企业横向项目谦比希铜矿东南矿体膏体充填智能化精准控制与三维可视化系统建设项目申请发明专利6项，授权2项。项目成果中关于膏体制备控制的相关技术达到国际先进水平，井下充填可视化技术达到国内先进水平。

技术优势：

目前，针对大部分工业场景下的过程自动控制技术，采用的方法主要以古典控制理论，如PID控制方法为主。为了满足优质、高产、低消耗、以及安全生产、保护环境等要求，现代过程控制的任务也越来越繁重。复杂工业生产过程一般具有大滞后、时变性、强耦合性、不确定性和非线性等特点。传统控制算法难以有效地对此类过程进行有效精准控制，本成果在生产控制方面引入了了基于强化学习和专家知识相结合的控制算法，充分利用操作者(或专家)的经验，同时克服传统的控制方法需要被控对象的精确数学模型的缺点，为非线性、强耦合、大时延的复杂工业过程系统的控制提供了一个新颖的、有效的途径。

针对充填作业过程中，井下环境检测装备及检测技术匮乏的问题。在该成果中，研究团队开发了充填进度实时软测量模块，能够有效利用井上监测信息间接估计井下充填进度的目的。

市场分析：

不同地区采矿场的充填流程大同小异，该技术经过研发与应用后完全可以复用在其他工业充填环境下，包括中国有色集团旗下的多个国内外矿区，通过将该应用进行推广能够带来经济效益是不可估量的。

团队负责人为班晓娟教授，长期从事人工智能、计算机图形学、人机交互等领域的研究。所带领的团队人工智能与三维可视化实验室多年来在采矿、冶金等工业领域与多家企业、研究团队进行密切合作，在工业智能化、工业信息化方向具备丰富的科研成果与实践经验。

膏体充填开采技术因其与其它充填工艺相比，尾矿利用率更高、力学性能更好，逐渐成为了充填技术的首要发展方向和矿山开采设计中的优选方案。

利用智能控制系统可以从以下几方面提升厂内经济效益：

1. 削减人力资源成本

利用智能控制系统，可以将充填站内对仪器控制策略的推导、计算用计算机来完成，有效节约充填站内操作员的人力数量，降低人力成本。同时系统软件一经部署可以长期使用，可以节约新人的培训成本。

2. 节约物料成本

在实际生产过程中，如絮凝剂和水泥等物料成本较高，相比于人工控制的方式，基于人工智能的控制策略可以有效、及时地对物料投放量进行控制，在保证生产质量的情况下，最大程度节约成本。

3. 提升产品质量

产品质量是工业生产中最重要的评价指标，在充填料浆制备过程中，充填体的浓度、强度是最重要的质量参数。基于人工智能算法的智能控制系统可以摆脱人工经验与直觉，从理论、数据的角度实现最优控制，保证井下采场充填稳定。

4. 提升生产稳定性与安全性

生产过程中，仪器安全、人员安全、生产安全是至关重要的。每一次设备故障都会造成很大的损失，基于人工智能的控制策略可以最大程度上避免由于人的失误导致的生产事故，维持生产的稳定性，为员工安全提供保障。

合作方式：合作开发

目前处于何种研发阶段：小试

样机：有

已投入成本：200万。

推广应用情况：目前，该系统已经在非洲矿业有限公司东南矿体充填站完成部署，大部分软件功能已经上线，系统中的部分功能已经能够为生产过程提供指导。

期望技术转移成交价格（大概金额）：320万。