5G智慧礦車實現極寒氣候下“全天候、真無人”

位於草原中心的寶日希勒露天煤礦正24小時作業不息,一輛輛總重接近400噸的重型礦車正在礦區內穿梭自如。

但是,與其它礦區不同的是,這些礦車內看不到司機的身影。

這是極寒型複雜氣候環境露天煤礦無人駕駛卡車編組安全示範工程中的一景,由國能寶日希勒能源有限公司聯合航天重型工程裝備有限公司與青島慧拓智慧機器有限公司共同完成。9月15日,該專案分別透過中國

煤炭

工業協會組織的工業性示範執行安全評審和科技成果鑑定、國家能源集團組織的專案驗收,成果達到國際先進水平,為期一年多的專案建設收穫了圓滿成效。

在礦區不遠處一座臨時排程指揮中心內,95後的楊明成正聚精會神地盯著面前的三個大螢幕,上面展示的是礦車作業實時畫面、各種車輛執行資料以及礦區實時地圖。

所有自動駕駛的礦車均裝備了北斗提供的RTK(實時差分定位)定位,透過5G基站進行位置共享和資料傳輸。但在大多數情況下,無人駕駛排程指揮人員都扮演著一個監測者的角色,只有在礦區情況和環境出現變化時才需要重點關注。

比如在下雪天,透過一鍵開啟雪天模式,讓礦車的平均時速下調到約20公里,無人駕駛控制器也會開啟謹慎的駕駛方式,以適配天氣和路面變化。

“第一次和家人影片工作場景時,他們一度以為我在打電競遊戲。”楊明成在接受記者採訪時笑稱,這可能是最不像煤礦的煤礦工作場景了,“以前從沒想過在煤礦上班也能有如此‘未來感’”。楊明成說道。

楊明成是寶日希勒露天煤礦無人駕駛專案的除錯工程師。寶日希勒露天煤礦始建於1998年,有著優質豐富的煤礦資源,核定產量位列全國露天礦前三,是東北煤炭最重要的供應方。由於地處北緯49。22°,寶日希勒露天煤礦也是中國最北端的大型煤礦之一,冬季夜間最低溫度甚至可能達到零下50℃。

極端的天氣、惡劣的作業條件,對寶日希勒煤礦安全生產帶來巨大挑戰。在這種艱難險重的駕駛工作中,如果能用機器替代人工駕駛,不僅能更好保障煤礦人員生命財產安全,還降低了成本,提高了效率。於是,對無人駕駛礦車的需求應運而生。

2020年初,寶日希勒露天煤礦按照國家能源局要求推進智慧礦山建設,佈局5G設施;同年5月,無人駕駛專案正式啟動,在模擬測試、封閉場地動態除錯、極寒氣候五車編組連續執行、全天候不間斷作業、車內無安全員等一項項充滿挑戰的目標中,最為艱難的便是極寒氣候下“全天候、真無人”的實現。該專案的完成可突破國內該領域的關鍵技術“卡脖子”環節,代表國內智慧礦山無人化的最高水平。

專案技術負責人高玉告訴記者,之所以能實現無人駕駛,是因為在礦車的車前、車後加裝多個攝像頭、毫米波雷達和鐳射雷達。這些裝置像人的“眼睛”和“耳朵”那樣讓礦車可以看得見,聽得著,並透過演算法進行感知融合,補齊盲點,排除礦區冬季飄雪、夏季沙塵等複雜環境因素的干擾。此外,礦車還進行了內部相應的線控改造,車上裝載通訊、定位、控制單元,部署無人駕駛軟體。

“專案啟動後,僅僅三個月就完成了對5臺礦車的改造和封閉測試場地與模擬測試場地全部除錯內容。”高玉說。

然而,極寒條件對無人駕駛改造還是提出了非常嚴苛的硬體要求。入冬以後,氣溫驟降至零下30度,這不僅遠遠低於許多常規器件的工作溫度,甚至會突破一些電子元器件的儲存溫度,導致裝置失靈,乃至徹底損壞。

最終,專案團隊給每臺無人礦車都安裝了包括耐低溫裝置與感測器等航空級別介面的零部件,使其具備了在極寒、顛簸環境下執行的可靠性。並研發解除安裝物料殘留檢測、二次提車解除安裝、地圖自動採集與一鍵更新、道路平整度自動檢測、防車轍均衡碾壓控制等先進技術確保系統執行安全流暢、提升有效作業時長。

同時,專案組共同起草和制定了《露天煤礦無人駕駛運輸系統總體技術條件》《露天煤礦無人駕駛礦用自卸車技術條件》等10項企業標準,釋出了無人駕駛專案工業執行安全管理辦法和安全作業規範。

去年12月,該專案入圍國資委“大國重器英雄榜”;今年5月,專案實現了24小時連續作業;今年7月,實現了安全員下車;如今,伴隨著專案正式透過工業執行,已實現領域內兩項世界第一、三項國內第一,在智慧礦山無人化領域首開“全天候、真無人”專案先河,在國內起到行業示範引領作用。

高玉表示,如果各礦區無人駕駛專案難度最高為十級,此次寶日希勒露天礦的專案難度幾乎置頂。突破難度係數最高的礦區環境限制,並實現安全員下車的24小時作業,意味著能夠將此專案經驗進行復制,而其搭建起的行業

壁壘,最終會推動行業標準形成,加速無人駕駛在更多礦區進行規模化落地。

而對於寶日希勒露天煤礦來說,無人駕駛專案的成功也能帶來顯著的經濟效益和社會效益。一方面,傳統礦區是四班三倒制,每次換班時間大約在1小時左右,而自動駕駛作業則基本不需要佔用換班時間,節省出來的時間可以直接用於運輸作業;另一方面,目前無人駕駛的車輛最高車速達到40km/h,超過有人駕駛規定的30km/h,無人駕駛系統可動率大於96。7%,已實現無人駕駛運輸綜合效率不低於有人駕駛。

截至今年8月,無人礦卡累計編組執行5萬餘公里,土方運輸量達60餘萬立方米。在剛剛結束的專案驗收中,驗收評審組專家一致建議,後續可進一步擴大專案應用範圍,在當前不低於有人駕駛效率基礎上進一步提高執行效率。

(轉自中國網)

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