礦山不見(jiàn)人，但見(jiàn)采運忙——“AI賦能工業(yè)新場(chǎng)景”系列報道之一

　　天津水泥院無(wú)人礦用卡車(chē)在山東青州中聯(lián)礦區進(jìn)行作業(yè)。

　　◎本報記者 陳 曦

　　編者按 日前，工業(yè)和信息化部公布了《人工智能賦能新型工業(yè)化典型應用案例名單》，遴選出人工智能在礦山、港口、服裝制造等多個(gè)領(lǐng)域的典型應用場(chǎng)景。本報今日起推出“AI賦能工業(yè)新場(chǎng)景”系列報道，展現人工智能加持下工業(yè)領(lǐng)域的新景象。

　　在露天礦山上，司機開(kāi)著(zhù)礦用卡車(chē)在曲折的山路上穿行，車(chē)后塵土飛揚，這是傳統露天礦山采運場(chǎng)景。隨著(zhù)科技飛速發(fā)展，在A(yíng)I技術(shù)的強力賦能下，露天礦山采運向全流程無(wú)人化轉變，實(shí)現了質(zhì)的飛躍。

　　近日，裝備集團天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司的“AI賦能露天礦山采運全流程無(wú)人化應用案例”入選了工業(yè)和信息化部公布的《人工智能賦能新型工業(yè)化典型應用案例名單》。

　　露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景融合5G通信專(zhuān)網(wǎng)，采用AI、無(wú)人駕駛等技術(shù)，形成“車(chē)、云、地、網(wǎng)”礦山無(wú)人運輸系統解決方案，實(shí)現了礦山裝載、運輸、稱(chēng)重、卸載全流程無(wú)人化，顯著(zhù)提升了作業(yè)安全性和效率。

　　傳統露天礦山采運困境亟待破解

　　長(cháng)期以來(lái)，傳統露天礦山采運都采用臺階式開(kāi)采工藝。在作業(yè)過(guò)程中，首先穿孔爆破，隨后礦石由工人操作挖掘機裝入大型礦用卡車(chē)，再由卡車(chē)司機運至破碎車(chē)間。所有環(huán)節都離不開(kāi)人工操作，整個(gè)現場(chǎng)還需配備管理人員，負責生產(chǎn)管理。

　　然而，這種傳統露天礦山采運場(chǎng)景存在弊端。

　　“在傳統露天礦山采運場(chǎng)景下，安全問(wèn)題始終是懸在工人頭頂的達摩克利斯之劍?！毖b備集團數字化研究所副所長(cháng)孫利波解釋?zhuān)肮と嗣咳斩荚趲资咨畹牡V坑作業(yè)，塌方、滑坡等地質(zhì)災害就像‘頭頂懸劍’，時(shí)刻威脅著(zhù)他們的生命安全?！?/p>

　　同時(shí)，人工操作的效率受工人經(jīng)驗、技能和體力的制約，波動(dòng)極大。新手工人因操作不熟練，常常會(huì )影響整體作業(yè)效率。在成本方面，多班制生產(chǎn)需要大量司機，人工成本持續攀升，再加上工人流動(dòng)性大，管理和培訓的難度也隨之增加。

　　此外，運營(yíng)數據難以實(shí)時(shí)監控和反饋，調度優(yōu)化總是慢半拍，導致資源浪費和效率損失。

　　孫利波表示：“這些問(wèn)題嚴重制約了露天礦山行業(yè)的可持續發(fā)展，亟待通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新推動(dòng)智能化、無(wú)人化轉型，提升露天礦山作業(yè)的安全性、效率和可持續性?！?/p>

　　先進(jìn)技術(shù)實(shí)現采運全流程無(wú)人化

　　露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景依托人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數據等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現了礦山作業(yè)的自動(dòng)化、智能化與高效化，覆蓋爆破、配礦、裝載、運輸、稱(chēng)重與卸載等關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節。

　　在環(huán)境惡劣的露天礦山，離開(kāi)了人，這些笨重的巨無(wú)霸礦車(chē)是如何成功完成復雜操作的呢？

　　“對于礦車(chē)這種龐然大物，精準的協(xié)同控制尤為重要，否則很容易出現事故?！毖b備集團數字化研究所所長(cháng)助理王濤說(shuō)。

　　工程師首先通過(guò)一系列感知技術(shù)，搭建了露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景的“數字模型”。他們運用激光雷達點(diǎn)云+熱成像視覺(jué)+毫米波雷達，進(jìn)行地形場(chǎng)景建模，精度可達±5厘米，為后續作業(yè)提供了精準的環(huán)境數據基礎。

　　在露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景中，決策技術(shù)則扮演著(zhù)“智能調度中樞”的角色——融合地形數據、設備狀態(tài)、能耗參數等信息，通過(guò)優(yōu)化算法動(dòng)態(tài)規劃運輸路徑，減少了行駛時(shí)間與人為操作失誤?？刂萍夹g(shù)則構建了“精準控制閉環(huán)”——運用北斗RTK+慣性導航技術(shù)，實(shí)現高精度定位，定位誤差小于等于2厘米；針對坡度、載荷變化的扭矩動(dòng)態(tài)分配算法，通過(guò)自適應控制，提升燃油效率10%以上，有效降低了能耗。

　　借助5G專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現設備毫秒級響應，車(chē)路云協(xié)同，調度指令延遲小于15毫秒，確保了整個(gè)采運流程的高效協(xié)同。

　　在這些技術(shù)的加持下，與傳統露天礦山采運場(chǎng)景相比，AI賦能的露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景優(yōu)勢明顯，可實(shí)現露天礦山智能無(wú)人作業(yè)，讓礦工告別“苦、臟、累、險”的同時(shí)還能實(shí)現降本增效。

　　王濤給記者算了一筆賬。目前應用在禹州市成磊建材有限公司礦區的3臺無(wú)人駕駛礦車(chē)和無(wú)人運輸調度系統，實(shí)現了全流程無(wú)人化編組運行，無(wú)人駕駛礦車(chē)總計運礦量超過(guò)40萬(wàn)噸?！笆褂萌加蜔o(wú)人礦車(chē)能夠節約近10%運營(yíng)成本，且礦山規模越大，車(chē)輛越多，無(wú)人化生產(chǎn)的經(jīng)濟效益越高。未來(lái)如果使用新能源無(wú)人礦車(chē)，還能進(jìn)一步節約能耗，運營(yíng)成本將大幅降低?！蓖鯘f(shuō)。

　　同時(shí)，露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景還支持遠程實(shí)時(shí)監控和干預，便于管理和故障處理?；诖髷祿治龊蛯?shí)時(shí)反饋，還能夠持續優(yōu)化系統性能和生產(chǎn)效率。

　　除此之外，通過(guò)減少作業(yè)風(fēng)險和環(huán)境污染，露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景還會(huì )為礦區周邊居民提供更安全、更健康的生活環(huán)境。

　　整合技術(shù)促進(jìn)規?；瘧?/p>

　　“盡管AI賦能的露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景已經(jīng)落地，但目前仍存在一些不足?！睂O利波坦言。

　　技術(shù)門(mén)檻高是一大挑戰。AI和自動(dòng)駕駛等技術(shù)的研發(fā)成本高昂，技術(shù)難度大，需要大量資金和高端人才的持續投入；系統對數據依賴(lài)性強，其運行高度依賴(lài)高質(zhì)量的數據采集和處理能力，一旦數據缺失或存在誤差，可能?chē)乐赜绊憶Q策的準確性。

　　此外，礦山環(huán)境復雜多變，現有技術(shù)在極端天氣、復雜環(huán)境等場(chǎng)景下的適應性和穩定性還有待進(jìn)一步提升。

　　盡管面臨挑戰，但孫利波依然堅信，AI賦能的露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景的應用前景十分廣闊。

　　“未來(lái)，AI、大數據、區塊鏈等前沿技術(shù)將進(jìn)一步整合，持續提升場(chǎng)景的智能化水平。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人化采運模式的成本將逐漸降低，從而實(shí)現該場(chǎng)景的規?；茝V，在更多礦山落地應用，有力推動(dòng)礦山行業(yè)實(shí)現綠色化、智能化轉型?！睂O利波說(shuō)。

　　與此同時(shí)，在國家“雙碳”目標和新一輪科技革命的大力推動(dòng)下，相關(guān)政策也將為礦山智能化發(fā)展提供強有力的支持。

　　目前，AI賦能露天礦山采運全流程無(wú)人化模式已經(jīng)申請發(fā)明專(zhuān)利15項，獲得7項軟件著(zhù)作權，在山東的青州中聯(lián)水泥有限公司、河南的禹州市成磊建材有限公司和禹州市錦信水泥有限公司等多家公司得到應用。

　　王濤表示，可以預見(jiàn)，未來(lái)AI賦能的露天礦山采運全流程無(wú)人化場(chǎng)景將引領(lǐng)行業(yè)實(shí)現高質(zhì)量發(fā)展。