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前進(jìn)、停靠、提升、開斗、倒車……整套作業(yè)流程一氣呵成、井然有序。讓人感到驚奇的是，眼前的這個“龐然大物”，駕駛室里卻空無一人，而遠(yuǎn)在3公里外的遠(yuǎn)程控制室內(nèi)，電鏟駕駛員正在通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟僮餍盘?，精確控制著設(shè)備的每一個動作。
這是國家能源集團(tuán)平莊煤業(yè)以元露天礦為代表，成功將礦卡無人駕駛、電鏟遠(yuǎn)程操控技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中去，逐步開啟礦山智能采剝的一個縮影。
當(dāng)提起傳統(tǒng)煤礦，大家首先想到的是什么？復(fù)雜嚴(yán)酷的施工環(huán)境、日益嚴(yán)格的安全管理、勞動力瀕臨短缺、生產(chǎn)效率落后……傳統(tǒng)礦山行業(yè)急需尋找新的破局之路。而礦山智能化正是解決當(dāng)下煤炭行業(yè)各種難題的最佳方案。
內(nèi)聯(lián)外拓 構(gòu)建高水平創(chuàng)新架構(gòu)
“自平莊煤業(yè)啟動設(shè)備遠(yuǎn)程操控智能化升級改造項(xiàng)目以來，我們因地制宜制定礦卡無人駕駛+電鏟遠(yuǎn)程操控運(yùn)輸體系，并展開了運(yùn)輸系統(tǒng)軟硬件部署，為日后實(shí)現(xiàn)礦用卡車與電鏟、推土機(jī)、挖掘機(jī)協(xié)同作業(yè)以及無人駕駛車輛與有人駕駛車輛混編運(yùn)行打下基礎(chǔ)。”元露天礦智能采剝專班人員介紹。
經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，截至今年4月底，元露天礦在透明地質(zhì)、智能設(shè)計(jì)、集群調(diào)度、設(shè)備遠(yuǎn)控和故障診斷等領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破，目前已構(gòu)建了集三維測繪、地質(zhì)建模、地圖實(shí)時(shí)更新、模型動態(tài)重建為一體的綜合管控平臺。該公司首創(chuàng)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)動態(tài)規(guī)劃、開采計(jì)劃智能設(shè)計(jì)、作業(yè)任務(wù)自動生成、設(shè)備集群智能調(diào)度的采剝作業(yè)鏈貫通協(xié)同運(yùn)行技術(shù)，研發(fā)采剝設(shè)備零損傷線控改造、位姿精準(zhǔn)操控、人機(jī)安全保障的遠(yuǎn)程智能操控技術(shù)，形成了行業(yè)內(nèi)具有代表性的智能采剝理論和技術(shù)體系，為企業(yè)智能高效采剝生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
無人駕駛 跑出智能“加速度”
走進(jìn)平莊煤業(yè)元露天礦，一條又一條蜿蜒盤旋的盤山公路上，5輛無人駕駛的卡車滿載著黑亮的煤炭正在有條不紊地自動運(yùn)輸作業(yè)。
針對露天煤礦作業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜的地理環(huán)境，元露天礦經(jīng)過不斷摸索和嘗試，相繼攻克了包括天氣環(huán)境感知、濕滑道路控制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)已具備礦用卡車自動倒車入庫、停止作業(yè)、自動裝卸、自主避障等功能，使其自動按照指令在運(yùn)距最短、運(yùn)力最大、效率最優(yōu)的條件下進(jìn)行無人裝載、運(yùn)輸和卸載循環(huán)作業(yè)。
通過與網(wǎng)絡(luò)公司的合作，元露天礦攻克了露天礦網(wǎng)絡(luò)傳輸速度慢、5G網(wǎng)絡(luò)部署難的問題；通過開發(fā)道路均衡碾壓技術(shù)，無人駕駛車輛可進(jìn)行安全可控范圍內(nèi)的橫向自移動，從而攻克無人礦卡行駛路線單一、反復(fù)碾壓造成的車轍問題；通過融合感知技術(shù)，精準(zhǔn)把握礦區(qū)的復(fù)雜環(huán)境，實(shí)現(xiàn)地圖及時(shí)更新。
“隨著無人駕駛技術(shù)落地，原本每班需要5名作業(yè)人員減少至僅需2人，成功實(shí)現(xiàn)了12人的轉(zhuǎn)崗。這一改變不僅減少了整體工作強(qiáng)度，還讓職工從接觸粉塵、噪音的作業(yè)環(huán)境中解放出來。”元露天礦智能采剝專班人員介紹。
“操作手”變“指揮官”
為了釋放大型生產(chǎn)設(shè)備的潛能，元露天礦對電鏟進(jìn)行了智能化遠(yuǎn)程操控改造，在基于5G網(wǎng)絡(luò)條件下，通過加裝GPS定位、傾角傳感器、位移傳感器用來感知電鏟工作姿態(tài)等提升方案，實(shí)現(xiàn)鏟斗精準(zhǔn)定位、鏟臂路徑自動規(guī)劃、車鏟自動對位等功能。
設(shè)備改造完成后，該公司在電鏟遠(yuǎn)程控制室的座椅上又為司機(jī)加裝了六項(xiàng)自由度運(yùn)動平臺控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠真實(shí)模擬出電鏟各個模式下的運(yùn)動反饋，如路面顛簸、鏟斗碰撞物體、上下坡傾斜感等，坐在上面就如同身臨其境一般，為安全作業(yè)提供一道技術(shù)保障。
為了全方位監(jiān)控電鏟的運(yùn)行狀態(tài)，元露天礦通過對關(guān)鍵部位安裝了溫度、轉(zhuǎn)速及制動器開合狀態(tài)監(jiān)測傳感器，并利用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)至遠(yuǎn)程控制室，使操作人員能夠隨時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)處理潛在問題。
該公司在設(shè)備上安裝數(shù)個報(bào)警裝置，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)大于30毫秒，設(shè)備就會強(qiáng)制停機(jī)。同時(shí)，設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)半自動化，第一鏟之后就可以設(shè)定自動復(fù)位、一鍵卸料，不需要再找點(diǎn)，而且運(yùn)行非常精準(zhǔn)。目前，電鏟遠(yuǎn)程操控效率達(dá)到了有人駕駛、有人操作的84%。
國家能源集團(tuán)平莊煤業(yè)堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為動力，以場景應(yīng)用為著力點(diǎn)，進(jìn)一步推動遠(yuǎn)控電鏟與無人駕駛協(xié)同作業(yè)的普及應(yīng)用，先后對元露天礦、錫林河公司、白音華公司、蒙東礦業(yè)4座露天礦7臺電鏟進(jìn)行了遠(yuǎn)程操控升級改造，有效推動了煤礦智能化建設(shè)，大幅改善了職工作業(yè)環(huán)境、降低勞動強(qiáng)度，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、安全穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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