文章來源：經(jing)濟參(can)考(kao)報 發布時間：2022-02-03
在(zai)(zai)內(nei)蒙古呼倫貝爾草(cao)原(yuan)的(de)中部，神(shen)華寶(bao)日希勒露天(tian)煤礦(kuang)(kuang)（下(xia)稱“神(shen)寶(bao)煤礦(kuang)(kuang)”）正在(zai)(zai)搭(da)建一(yi)(yi)個“5G+無人駕駛(shi)”的(de)未來礦(kuang)(kuang)區。2021年1月8日，一(yi)(yi)輛(liang)編號為2207的(de)白色無人駕駛(shi)礦(kuang)(kuang)卡夜以繼日地行駛(shi)在(zai)(zai)神(shen)寶(bao)煤礦(kuang)(kuang)，這輛(liang)載重可達220噸的(de)礦(kuang)(kuang)卡，經過轉(zhuan)彎、倒車等(deng)操作(zuo)后，準確地停泊(bo)在(zai)(zai)有坡度(du)的(de)道路(lu)邊緣(yuan)，開始向路(lu)邊的(de)坑底傾倒土方。如今，這樣的(de)場(chang)景在(zai)(zai)神(shen)寶(bao)煤礦(kuang)(kuang)每天(tian)上演。為了(le)能(neng)夠在(zai)(zai)極(ji)寒氣候中實現(xian)無人駕駛(shi)，神(shen)寶(bao)煤礦(kuang)(kuang)的(de)“5G+無人駕駛(shi)”突破重重困難(nan)，最終完成了(le)一(yi)(yi)套完整的(de)露天(tian)礦(kuang)(kuang)無人運輸作(zuo)業系統(tong)。
智(zhi)能(neng)(neng)礦(kuang)山建設當前(qian)正成為能(neng)(neng)源(yuan)行業熱點(dian)之一，從國家到地(di)方，相關(guan)政策(ce)頻(pin)頻(pin)發布，各(ge)大礦(kuang)區(qu)也在積極推動智(zhi)能(neng)(neng)礦(kuang)山的搭建。而大型運礦(kuang)卡車的無人駕(jia)(jia)駛(shi)技(ji)術(shu)作為智(zhi)能(neng)(neng)礦(kuang)山中的關(guan)鍵一環(huan)，也迎來了發展(zhan)契機。航天重工董事長虢勁松(song)表示，如果說2019年(nian)是(shi)礦(kuang)區(qu)無人駕(jia)(jia)駛(shi)的元年(nian)，那么2020年(nian)則(ze)進(jin)入了大發展(zhan)階段，預計2021年(nian)將(jiang)會(hui)有(you)更多的項目落地(di)。
基于國家能源集(ji)團智(zhi)慧礦(kuang)(kuang)區的(de)建設規劃，2020年5月(yue)，神寶能源聯合航(hang)天重工、慧拓啟(qi)動極(ji)寒型復雜氣候環(huan)境露天礦(kuang)(kuang)無人(ren)駕駛卡(ka)車(che)編(bian)組安全示范(fan)工程項(xiang)目，對5臺(tai)(tai)220噸MT4400電動輪礦(kuang)(kuang)用自卸(xie)卡(ka)車(che)進行無人(ren)駕駛改(gai)造(zao)，與配(pei)套(tao)的(de)1臺(tai)(tai)WK-35電鏟和1臺(tai)(tai)推土(tu)機及灑水車(che)、平路(lu)機、指(zhi)揮車(che)等輔助作業車(che)輛，形成一套(tao)完整的(de)露天礦(kuang)(kuang)無人(ren)運(yun)輸(shu)作業系統。據介紹，該(gai)項(xiang)目是(shi)世界第一個(ge)極(ji)寒（零下(xia)(xia)50攝氏(shi)度(du)）環(huan)境下(xia)(xia)大型礦(kuang)(kuang)用自卸(xie)卡(ka)車(che)無人(ren)駕駛編(bian)組運(yun)行項(xiang)目，也是(shi)國內第一個(ge)5G網絡下(xia)(xia)實現五臺(tai)(tai)大型礦(kuang)(kuang)用自卸(xie)卡(ka)車(che)無人(ren)駕駛工業性運(yun)行項(xiang)目。
作為國家能源投資(zi)集團煤(mei)炭板塊重要(yao)的大(da)型煤(mei)礦(kuang)(kuang)，國家核定生產能力3500萬(wan)噸(dun)/年(nian)，日(ri)裝車運(yun)輸能力10萬(wan)噸(dun)以上。然而，神寶(bao)煤(mei)礦(kuang)(kuang)所在的呼倫貝爾夏季可(ke)達48攝(she)氏度，冬季最低可(ke)達零下50攝(she)氏度，日(ri)間平均(jun)氣(qi)溫也低于零下30攝(she)氏度，通(tong)常極寒天氣(qi)會在12月至(zhi)來年(nian)3月間歇性出現。酷寒的氣(qi)候條件限制著煤(mei)礦(kuang)(kuang)的開采。
神(shen)寶煤礦(kuang)(kuang)(kuang)負責機電的技(ji)術(shu)人員包瑋(wei)瑋(wei)介紹，在(zai)冬季寒(han)冷的天(tian)(tian)氣環境(jing)中，礦(kuang)(kuang)(kuang)卡(ka)常(chang)常(chang)會出現機械性(xing)故障，維修(xiu)任務繁(fan)重(zhong)，需要(yao)(yao)技(ji)術(shu)人員不斷(duan)進行維修(xiu)和保養。這些礦(kuang)(kuang)(kuang)卡(ka)雖(sui)然是進口車輛(liang)，但并非是針對極(ji)寒(han)天(tian)(tian)氣的產(chan)品，因此為讓(rang)卡(ka)車適應(ying)當地氣候環境(jing)，就(jiu)需要(yao)(yao)技(ji)術(shu)人員進行調整，做一些保溫措施。神(shen)寶煤礦(kuang)(kuang)(kuang)副礦(kuang)(kuang)(kuang)長徐煦表示(shi)，極(ji)寒(han)天(tian)(tian)氣會影(ying)響到礦(kuang)(kuang)(kuang)區的裝卸卡(ka)車等設備，縮(suo)短一些零部(bu)件的使用壽(shou)命。
如今，新接入的露天(tian)(tian)礦無人(ren)(ren)(ren)(ren)運輸作業系(xi)統針對極寒(han)天(tian)(tian)氣做了(le)(le)針對性改(gai)造，使(shi)用(yong)(yong)了(le)(le)各種耐低溫(wen)的零部(bu)(bu)(bu)件(jian)。航天(tian)(tian)重(zhong)工在(zai)這一項目中主要(yao)負責對礦卡(ka)(ka)的改(gai)造，針對礦卡(ka)(ka)的線控系(xi)統，如轉向、制動、牽(qian)引（電驅）、舉升、燈光等進行改(gai)裝(zhuang)，并加裝(zhuang)無人(ren)(ren)(ren)(ren)駕(jia)駛傳感器、控制器、通信和(he)定位設備，同時也(ye)部(bu)(bu)(bu)署了(le)(le)無人(ren)(ren)(ren)(ren)駕(jia)駛系(xi)統軟件(jian)。“在(zai)無人(ren)(ren)(ren)(ren)駕(jia)駛的礦卡(ka)(ka)上(shang)安裝(zhuang)使(shi)用(yong)(yong)的各個部(bu)(bu)(bu)件(jian)都(dou)需要(yao)經(jing)過耐低溫(wen)性能的測試，通過后才(cai)允許使(shi)用(yong)(yong)，在(zai)源頭上(shang)確保無人(ren)(ren)(ren)(ren)駕(jia)駛能夠適應現場極寒(han)天(tian)(tian)氣；同時，在(zai)各主要(yao)部(bu)(bu)(bu)件(jian)中還加入了(le)(le)加熱(re)裝(zhuang)置，用(yong)(yong)來預(yu)防(fang)在(zai)極寒(han)條件(jian)下設備不工作的情況。”
慧拓研究(jiu)院副院長高玉(yu)表示，如果各(ge)地(di)礦(kuang)區(qu)無人(ren)駕駛(shi)的項目難(nan)度最高為(wei)十級，此(ci)次(ci)在神(shen)寶露天(tian)煤礦(kuang)進行的極寒型復雜氣候環境露天(tian)礦(kuang)無人(ren)駕駛(shi)卡車編組(zu)安(an)全(quan)示范工程(cheng)難(nan)度幾乎置(zhi)頂，這對于無人(ren)駕駛(shi)在不同地(di)質、氣候等條(tiao)件(jian)的礦(kuang)區(qu)推(tui)廣有著重(zhong)要意義。“如果這種級別的難(nan)度克服(fu)了，那么在難(nan)度沒(mei)這么高的礦(kuang)區(qu)，相關(guan)技術很(hen)容易落地(di)。”
從一定意義上來說，在最為復雜的(de)(de)地理環境和氣候條件下，實(shi)現無(wu)人駕駛(shi)運輸(shu)系統的(de)(de)落地，已然(ran)成為行業中的(de)(de)標桿，其搭建起的(de)(de)行業壁壘，最終(zhong)會推動行業標準的(de)(de)形成，進一步驗證無(wu)人駕駛(shi)在礦(kuang)區落地的(de)(de)可行性。
隨著無人(ren)駕駛礦卡改(gai)(gai)(gai)造(zao)的技(ji)術(shu)成(cheng)熟度(du)越(yue)來越(yue)高，無人(ren)駕駛礦卡的改(gai)(gai)(gai)造(zao)時(shi)間也(ye)從(cong)最(zui)初需要十(shi)幾天才能(neng)改(gai)(gai)(gai)造(zao)一(yi)臺，到最(zui)后僅(jin)用四天時(shi)間便可完成(cheng)一(yi)臺礦卡的改(gai)(gai)(gai)造(zao)。
在(zai)徐煦眼中(zhong)，無人駕駛的(de)項目推(tui)進(jin)，給礦區(qu)帶(dai)來(lai)了(le)極大(da)改(gai)變(bian)。以往，在(zai)零(ling)下40攝(she)氏度至零(ling)下50攝(she)氏度的(de)氣(qi)候(hou)中(zhong)，礦區(qu)工人需(xu)要連續作(zuo)業，倘若(ruo)使用(yong)自卸卡車用(yong)于露天煤礦巖石和煤炭(tan)的(de)運(yun)輸(shu)，每天3班24小(xiao)(xiao)時(shi)連續運(yun)行，每臺設備至少需(xu)4名司機(ji)倒班工作(zuo)，每次換(huan)班時(shi)間大(da)約在(zai)一個小(xiao)(xiao)時(shi)左右，作(zuo)業條(tiao)件艱(jian)苦且效(xiao)率不高。
隨著礦(kuang)用車(che)輛(liang)(liang)的(de)無人(ren)駕駛(shi)(shi)(shi)編組在(zai)神(shen)寶煤礦(kuang)運行，只需要一個安全(quan)員(yuan)坐在(zai)調度(du)室就(jiu)可以(yi)(yi)管(guan)理(li)這些無人(ren)駕駛(shi)(shi)(shi)礦(kuang)卡(ka)。據介紹，安全(quan)員(yuan)在(zai)無人(ren)駕駛(shi)(shi)(shi)車(che)廂內所要做(zuo)的(de)工(gong)作，主要是觀察周(zhou)圍環境，對車(che)輛(liang)(liang)的(de)行駛(shi)(shi)(shi)進行觀測，如有(you)問題及時反饋，以(yi)(yi)最大程度(du)保(bao)證無人(ren)駕駛(shi)(shi)(shi)礦(kuang)卡(ka)的(de)安全(quan)操作。
“無(wu)人(ren)化的(de)生(sheng)產作業(ye)從根本上杜(du)絕(jue)(jue)了(le)人(ren)員安(an)全(quan)事故(gu)的(de)發生(sheng)。在后面(mian)的(de)運(yun)行過程中，我們會(hui)繼續加大對(dui)無(wu)人(ren)駕駛系(xi)統的(de)管理和人(ren)才培養，希(xi)望能夠真(zhen)正(zheng)實現礦山的(de)絕(jue)(jue)對(dui)安(an)全(quan)。”神寶能源(yuan)方面(mian)表示，5臺(tai)卡車無(wu)人(ren)化工業(ye)運(yun)行后，預計每年可累計節省約571萬元支(zhi)出、增(zeng)加50萬噸運(yun)輸量(liang)。
與此同時，在項目(mu)進(jin)行過程中，包括航天重工(gong)、慧拓(tuo)等在內的(de)項目(mu)組針對性(xing)地研(yan)發(fa)出應(ying)對當地特殊氣候和地質條件的(de)相關技術，推動(dong)礦區自動(dong)化(hua)技術的(de)進(jin)一步發(fa)展。比(bi)如基于(yu)虛(xu)實互動(dong)的(de)礦區無人(ren)運(yun)輸仿真測試(shi)技術，實現了(le)對極端(duan)工(gong)況、危險(xian)場(chang)景以及系統(tong)極限測試(shi)，確保無人(ren)駕駛(shi)系統(tong)安(an)全(quan)、穩定、高效。
高玉(yu)介紹(shao)，項目(mu)中的(de)仿(fang)真(zhen)測試結合實(shi)際(ji)地(di)形條件(jian)，從(cong)2D畫面提升為3D畫面。“這一技術在行(xing)業(ye)中也算是領先的(de)，無論從(cong)車輛的(de)大小(xiao)、運行(xing)速度還(huan)是運行(xing)的(de)環境，慧(hui)拓組織搭建的(de)仿(fang)真(zhen)測試大大提高了(le)(le)真(zhen)實(shi)性，為之后的(de)真(zhen)實(shi)場景作(zuo)業(ye)提供了(le)(le)堅實(shi)的(de)基礎，減少了(le)(le)項目(mu)的(de)試錯成(cheng)本。”
從礦卡的改造到算法系統的搭建(jian)，從人(ren)(ren)才的培養到科技(ji)公司的技(ji)術輸出，礦山(shan)無人(ren)(ren)化(hua)已然形成了完整的產業鏈。虢勁松(song)介紹，礦區無人(ren)(ren)化(hua)之所以會(hui)在(zai)這幾年取得明顯(xian)(xian)發展，一(yi)是因為(wei)5G、大數據、云計算、感知等新技(ji)術的快速發展；二是經過幾年的實踐，無人(ren)(ren)駕駛的技(ji)術也更(geng)加成熟；三是在(zai)國(guo)(guo)家(jia)創新驅動的大背景下，在(zai)國(guo)(guo)家(jia)能源集團等國(guo)(guo)企、央(yang)企的牽引(yin)之下，需求呈(cheng)現(xian)出爆發式增(zeng)長。行(xing)業數據顯(xian)(xian)示，中國(guo)(guo)礦區運輸類無人(ren)(ren)駕駛有(you)3000多(duo)億(yi)元的市場規(gui)(gui)模，礦車(che)無人(ren)(ren)化(hua)的前后(hou)端改裝亦(yi)有(you)3000多(duo)億(yi)元的規(gui)(gui)模。礦山(shan)無人(ren)(ren)化(hua)已成為(wei)一(yi)個坐擁6000億(yi)元市場的新興行(xing)業。
隨著行業的(de)(de)發展(zhan)，無(wu)人(ren)(ren)(ren)駕駛(shi)(shi)車輛端改造的(de)(de)標準、系統的(de)(de)安全性規范(fan)、無(wu)人(ren)(ren)(ren)駕駛(shi)(shi)的(de)(de)運(yun)行規范(fan)等亟須制定。虢勁松(song)指出，礦(kuang)區(qu)也(ye)面臨適應(ying)無(wu)人(ren)(ren)(ren)駕駛(shi)(shi)下(xia)礦(kuang)區(qu)運(yun)行的(de)(de)改變，需(xu)要逐漸摸索(suo)出無(wu)人(ren)(ren)(ren)化運(yun)行的(de)(de)管理規范(fan)。而(er)在對(dui)礦(kuang)區(qu)無(wu)人(ren)(ren)(ren)駕駛(shi)(shi)的(de)(de)評(ping)價(jia)領域，亦須有相(xiang)關(guan)的(de)(de)標準去評(ping)價(jia)某一無(wu)人(ren)(ren)(ren)駕駛(shi)(shi)項目是否優質。
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