內(nèi)蒙古國能寶日希勒能源有限公司露天煤礦引入無人駕駛促企業(yè)智能化改造
世界首個極寒工況5G+無人駕駛卡車編組 （國能寶日希勒能源有限公司供圖）
科技力量正在持續(xù)改造著各行各業(yè)，并將繼續(xù)成為未來行業(yè)變革的主力軍。在國務(wù)院新聞辦公室舉行的解讀政府工作報告有關(guān)情況吹風(fēng)會上，也提出了科技發(fā)展對經(jīng)濟(jì)的重要支撐作用，明確了創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位。正是在國家對科技創(chuàng)新支持鼓勵的背景下，無人駕駛逐漸從原來的“天方夜譚”變成了現(xiàn)實(shí)，并不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。如今，無人駕駛已經(jīng)進(jìn)入能源領(lǐng)域，引發(fā)新一輪的智能化改造浪潮。
礦區(qū)智能化改革勢在必行
當(dāng)下，智能礦山正是能源行業(yè)的一個熱點(diǎn)，從國家到地方，相關(guān)的政策頻頻發(fā)布，各大礦區(qū)也在積極推動智能礦山的搭建。誠如中國礦業(yè)大學(xué)校長葛世榮教授所言，當(dāng)前煤炭企業(yè)對智能化技術(shù)的追求意愿非常迫切，都希望利用智能化創(chuàng)新驅(qū)動來促使企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
2020年3月，國家能源局等八部門印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，給予這一行業(yè)以鼓勵。同年6月，國能寶日希勒能源有限公司所在的內(nèi)蒙古自治區(qū)印發(fā)的《關(guān)于加快全區(qū)煤礦智能化建設(shè)的實(shí)施意見》提出，要在已有11座煤礦實(shí)施智能化改造、2處露天煤礦無人駕駛卡車工業(yè)性試驗成功的基礎(chǔ)上，加快煤礦智能化實(shí)施進(jìn)程。此外，陜西、山東、貴州等地也陸續(xù)制定了相關(guān)的政策目標(biāo)，礦區(qū)智能化改革猶如星星之火。
2020年7月，國家能源局發(fā)布了《關(guān)于開展首批智能化示范煤礦建設(shè)推薦工作有關(guān)事項的通知》，提出推動智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，發(fā)揮智能化示范煤礦的引領(lǐng)帶動作用，加快煤礦智能化建設(shè)。并明確了建設(shè)目標(biāo)，即到2021年年底建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，初步形成煤礦開拓設(shè)計、地質(zhì)保障、生產(chǎn)、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動化運(yùn)行技術(shù)體系，基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面減人提效、綜采工作面內(nèi)少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控。
與此同時，煤礦的生產(chǎn)安全也亟須智能礦山的搭建。2020年，國家煤礦安監(jiān)局連發(fā)兩條通知，對煤礦安全生產(chǎn)中的監(jiān)管監(jiān)察及責(zé)任主體進(jìn)行了制度上的明確，并多處提及加快智能化建設(shè)。其中《關(guān)于落實(shí)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)主體責(zé)任的指導(dǎo)意見》指出，要加快推進(jìn)智能化建設(shè)和危險崗位機(jī)器人替代，推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能同煤礦安全生產(chǎn)的深度融合。
大型運(yùn)礦卡車的無人駕駛技術(shù)作為智能礦山中的關(guān)鍵一環(huán)，也迎來了發(fā)展的契機(jī)。此前，業(yè)內(nèi)認(rèn)為2019年是礦區(qū)無人駕駛的元年，而航天重工董事長虢勁松表示，現(xiàn)在這一行業(yè)已經(jīng)迎來大發(fā)展的階段，未來還會有更多的項目落地。“國家政策層面的推動，對于行業(yè)發(fā)展和技術(shù)演進(jìn)有巨大的推動作用。用戶端在國家政策支持下，能夠主動開展這樣的項目，提出相應(yīng)需求，為技術(shù)發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)的試驗平臺。”虢勁松說。
科技創(chuàng)新突破重重難點(diǎn)
在這樣的機(jī)遇之下，礦區(qū)無人駕駛正在逐步突破技術(shù)壁壘，在各種不同的艱苦條件下實(shí)現(xiàn)無人駕駛的系統(tǒng)部署。在全國各地的礦區(qū)，一輛輛無人駕駛的礦卡正行駛在礦區(qū)的道路上，進(jìn)行著原本需要多個人工才可以完成的裝載、運(yùn)輸、排土等工作。
其中有一家礦區(qū)，位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原的中部，每年那里都會出現(xiàn)零下四五十度的極寒天氣，由此給礦區(qū)的安全生產(chǎn)帶來很大困難。隨著由5臺改造后的220噸MT4400電動輪礦用自卸卡車、1臺WK-35電鏟和1臺推土機(jī)及灑水車、平路機(jī)、指揮車等輔助作業(yè)車輛組成的露天礦無人運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng)出現(xiàn)在國能寶日希勒能源有限公司露天煤礦（以下簡稱為“寶日希勒露天煤礦”），寶日希勒露天煤礦面臨的諸多問題都迎刃而解。
在政策號召和鼓勵之下，國家能源集團(tuán)提出了智能礦區(qū)的建設(shè)規(guī)劃。2020年5月，旗下國能寶日希勒能源有限公司聯(lián)合航天重工、慧拓啟動了極寒型復(fù)雜氣候環(huán)境露天礦無人駕駛卡車編組安全示范工程項目，并在寶日希勒露天煤礦落地。據(jù)介紹，該項目是世界第一個極寒(零下50℃)環(huán)境下大型礦用自卸卡車無人駕駛編組運(yùn)行項目，也是國內(nèi)第一個5G網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)5臺大型礦用自卸卡車無人駕駛工業(yè)性運(yùn)行項目。目前，該項目正在進(jìn)行穩(wěn)定的工業(yè)試運(yùn)行。
寶日希勒露天煤礦是國家能源投資集團(tuán)煤炭板塊重要的大型煤礦，具有煤層埋藏淺、傾角小、厚度大、賦存條件好等特點(diǎn)。公開數(shù)據(jù)顯示，該煤礦儲存量達(dá)15.82億噸，國家核定生產(chǎn)能力3500萬噸/年，日裝車運(yùn)輸能力10萬噸以上。寶日希勒露天煤礦副礦長徐煦表示，除了氣候條件惡劣，極寒天氣也會影響到礦區(qū)的裝卸卡車等設(shè)備，縮短一些零部件的使用壽命，給煤礦開采帶來了額外成本和安全風(fēng)險。
煤礦開采的安全問題一直困擾著行業(yè)。寶日希勒露天煤礦礦長于海旭指出，礦山用的大部分都是大型設(shè)備，視野盲區(qū)較大，且礦山工作負(fù)荷大，有人駕駛可能會出現(xiàn)疲勞駕駛的風(fēng)險，安全管控的工作量也很大。而無人駕駛恰好可以解決這些風(fēng)險。同時，無人化的改造也針對當(dāng)?shù)氐臉O寒天氣，針對性地增加了防寒零件，大大減少了因極寒天氣而導(dǎo)致的零部件損壞成本。
無人化也大大提高了礦區(qū)開采的效率。按照礦區(qū)以往5礦車編組作業(yè)的安排，實(shí)現(xiàn)無人駕駛編組后可實(shí)現(xiàn)換班的無縫銜接，不再需要司機(jī)，可節(jié)約人力約20人，同時間接減少與之相配套的服務(wù)人員和管理人員。寶日希勒露天煤礦方面表示，5臺卡車無人化工業(yè)運(yùn)行后，預(yù)計每年可累計節(jié)省約571萬元支出、增加50萬噸運(yùn)輸量。
人才培養(yǎng)創(chuàng)造后續(xù)力量
“無人化生產(chǎn)作業(yè)從根本上杜絕了人員安全事故的發(fā)生。在后面的運(yùn)行過程中，我們會繼續(xù)加大對無人駕駛系統(tǒng)的管理以及人才培養(yǎng)，希望能夠真正實(shí)現(xiàn)礦山的安全高效。”國家能源集團(tuán)寶日希勒能源有限公司副總經(jīng)理孟峰表示。
寶日希勒露天煤礦對無人駕駛礦卡的積極態(tài)度，也激發(fā)著他們未來對這一領(lǐng)域的持續(xù)看好，其中很重要的便是相關(guān)人才的培養(yǎng)。寶日希勒露天煤礦方面認(rèn)為，項目從一開始就由多組員工參與其中，同時礦區(qū)也會根據(jù)實(shí)際情況培育更多相關(guān)人才，為后續(xù)無人駕駛礦卡在礦區(qū)的有序運(yùn)營打下堅實(shí)根基。
作為行業(yè)的推動者和實(shí)踐者，虢勁松也注意到了人才的匱乏。“目前這一方面的人才比較難招入，高校針對這一領(lǐng)域的專業(yè)也相對較少。”隨著無人駕駛在商業(yè)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域的迅速推廣，人才隊伍的建設(shè)成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，它不僅保證了無人駕駛的可持續(xù)性進(jìn)步，同時，不論是寶日希勒露天煤礦還是其他國內(nèi)的能源礦區(qū)，都期待著相關(guān)人才能繼續(xù)推動無人駕駛在礦區(qū)甚至其他更多工業(yè)場景中的應(yīng)用。而隨著越來越多的礦區(qū)加入無人駕駛的行列中，相關(guān)的人才需求會進(jìn)一步激發(fā)。
寶日希勒露天煤礦正是礦區(qū)無人化發(fā)展的一個縮影。孟峰對此表示：跨越呼倫貝爾地區(qū)零下50℃極寒復(fù)雜氣候的滿載工業(yè)性試運(yùn)行已經(jīng)基本完成，整套無人駕駛系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性、尤其是耐受極寒氣候的能力已經(jīng)得到充分驗證。我們有信心與航天重工、慧拓公司一起，加快極寒型復(fù)雜氣候環(huán)境露天礦無人駕駛卡車編組安全示范工程項目的推進(jìn)，將寶日希勒露天煤礦打造成為國內(nèi)無人礦山行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)露天煤礦安全、高效、綠色、智能發(fā)展。
慧拓研究院副院長高玉表示，如果各地礦區(qū)無人駕駛的項目難度最高為十級，此次在寶日希勒露天煤礦進(jìn)行的極寒型復(fù)雜氣候環(huán)境露天礦無人駕駛卡車編組安全示范工程難度幾乎置頂。突破難度系數(shù)最高的礦區(qū)地理和氣候的條件限制，寶日希勒露天煤礦引入的露天礦無人運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng)完成了多個技術(shù)突破，為無人駕駛在各種不同礦區(qū)的落地打下了基礎(chǔ)，其搭建起的行業(yè)壁壘，最終會推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形成，進(jìn)一步驗證無人駕駛在礦區(qū)落地的可行性。
中國礦業(yè)大學(xué)副教授楊健健也指出，露天礦開采是一個系統(tǒng)工程，不僅涉及礦卡運(yùn)輸，還有很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)。運(yùn)輸環(huán)節(jié)決定運(yùn)力和產(chǎn)量的瓶頸，所以無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)的成功運(yùn)用增加了礦山生產(chǎn)與管理者對于機(jī)器人、人工智能技術(shù)應(yīng)用的信心，提高了安全和生產(chǎn)效率，減少了人為事故隱患等潛在問題，使得更多的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)軍和落地礦山開采行業(yè)，相信未來會在更多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來更高的開采效率。
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