[发明专利]用于管理采矿设施的方法、装置和系统

说明书

公开了一种用于管理包括多个系统的采矿设施(150A‑N)的方法、装置和系统。该方法包括：在仿真单元(102，330)上生成采矿设施(150A‑N)的多个系统中的一个或多个系统的系统模型(210，220，230，240)，其中，这些系统模型(210，220，230，240)是基于来自采矿设施(150A‑N)处的多个系统的输入信号、传感器数据和输出信号中的一者生成的；基于系统模型(210，220，230，240)之间的相关性生成采矿设施(150A‑N)的设施模型(200)；以及通过使用设施模型(200)对采矿设施(150A‑N)的操作进行仿真来管理采矿设施(150A‑N)。

技术领域

本发明涉及使用仿真来管理采矿设施。本发明尤其涉及使用实时仿真来管理采矿设施。

背景技术

一般而言，采矿设施包括执行采矿操作的多个系统。这些系统包括同步和异步机电机器。采矿设施通常可以位于远程区域内。此外，采矿操作可能是危险的。相应地，对采矿设施的人工监测可能危险并且耗时。

相应地，可以对采矿设施内的这些系统进行仿真。对这些系统以及同步和异步机器的仿真操作能够实现对采矿设施的远程状况监测。

一种方案可以是使用离线仿真来确定采矿设施的状况。这样的仿真方法可能需要大量的仿真时间并因此不能实时地对采矿设施的操作进行仿真。相应地，不能基于离线仿真做出实时决策。

发明内容

对采矿设施的改进的仿真将使得实时状况监测成为可能。根据本发明的第一方面，公开了一种管理采矿设施的方法。采矿设施包括用于执行采矿操作的多个系统。该方法包括：在仿真单元上生成该采矿设施的多个系统中的一个或多个系统的系统模型，其中，系统模型是基于来自该采矿设施处的多个系统的输入信号、传感器数据和输出信号中的一者生成的；基于系统模型之间的相关性生成该采矿设施的设施模型，其中，相关性包括系统模型之间的反馈连接；以及通过使用设施模型对采矿设施的操作进行仿真来管理该采矿设施，其中，管理采矿设施(150A-N)包括下述操作中的至少一者：基于对采矿设施的仿真来预测用于该采矿设施(150A-N)的优化输入信号；以及预测待在采矿设施(150A-N)中部署的新系统的操作，其中，新系统包括新启用的系统或者来自多个系统的具有硬件更新和软件更新之一的系统。

采矿设施可以指任何可用于矿物开采、海洋采矿或金属矿床开采的矿场。示例性采矿设施包括诸如铁矿石、铜矿石等的矿物矿场。在采矿设施中，回收的岩石可以被输入到具有大约13-15米的直径的大型矿石磨机中。在某些情况下，每年开采400000吨矿石。采矿设施包括驱动磨矿操作的电机和驱动器。示例性电机包括环形电机，并且示例性磨机驱动器包括具有可达24兆瓦的额定值的无齿轮磨机驱动器。在另一个示例中，电机是用于磨机、矿井提升机和传送机的单/双小齿轮驱动器。相应地，采矿设施中的多个系统包括电机和驱动器。其它系统可以包括馈电单元、变压器单元、变换器和负载单元。负载单元可以进一步包括制动单元和磨机负载。

在一个实施例中，对采矿设施的仿真是使用对采矿设施中的系统的电路仿真执行的。例如，这些系统包括驱动器、变换器或传送机线路并且系统的电路仿真用于在这些系统的每者的电路仿真之间的相关性的基础上对采矿设施的行为进行仿真。

为了控制驱动器，使用了可控制变换器，例如，周波变换器。周波变换器的优点在于其高可用性、高过载容量和高效率。周波变换器复杂且因此不易仿真。本发明有利地对周波变换器的操作进行仿真，从而实时地确定控制参数。此外，本发明有利地对馈电单元、变压器、电机、驱动器和负载单元进行仿真，并由此生成采矿设施的数字副本。

如本文所使用的，“系统模型”是指采矿设施中的系统的虚拟副本。系统模型可以是在支配该系统的物理性质的基础上实施的(基于物理的模型)。系统模型可以包括计算机辅助工程(CAE)绘图、计算流体动力学(CFD)的一维或三维模型、声振粗糙度(NVH)、结构等。在一些实施例中，这些系统模型可以是采用一种或多种机器学习模型和与之相结合的基于物理的模型来实施的。