云南怒江蘭坪縣，在一座大型礦山的開采道路上，一輛輛礦石運輸車輛在壓實過的路面穿梭，將數(shù)十噸剛開采出來的礦石運送到下個工序。這些上百噸的重型車輛，偶遇突起的地形會減速通過，當(dāng)行至急坡也能平穩(wěn)而行...
“這組礦車都是無人駕駛的，我們已經(jīng)有一個編組在運行，它們與遠程控制的挖掘機一起開采著這座露天礦山。”金鼎鋅業(yè)副礦長蔣新艷介紹。
金鼎鋅業(yè)處于云貴高原，是亞洲最大的在產(chǎn)露天鉛鋅礦山，也是馳宏科工的無人礦山項目孵化平臺。近年來，國內(nèi)頭部礦山企業(yè)在平原和人跡稀少地區(qū)，開展了大量無人駕駛技術(shù)的探索。但在云貴高海拔、低溫的山區(qū)，無人駕駛尚屬首次。而且，由于我國大量金屬礦分布在類似的地區(qū)，因此該項目對整個行業(yè)來說，具有相當(dāng)重要的意義。
項目負責(zé)人，馳宏科工黨支部書記鄭彥超表示，我們選擇在最惡劣的環(huán)境下試驗，如果成功了，就表明無人駕駛技術(shù)可以在其他有色金屬礦山復(fù)制和推廣。因此，該項目也吸引了華為、中國移動等國內(nèi)科技與通信行業(yè)巨頭的參與，它們也希望一起探索。
極限挑戰(zhàn)
蘭坪最高海拔2750米左右。雖然在云貴高原不算極限高度，不過，馳宏科工和華為的工程師們，在礦區(qū)要面對的挑戰(zhàn)卻都是極限。
首先，項目位于礦山的一側(cè)坡面路段，總長僅3.2公里。但上百噸、近4米寬的無人駕駛礦車，就需要面對“V”字形的大坡道、90度大曲率拐彎、6米寬窄道雙向通行調(diào)度、與非連接的坡道不停車調(diào)度等四大難關(guān)。
“第一次開著越野車來到這里，我都捏了一把汗，9%的坡度，一上一下加上凹凸不平的泥濘路面，有種被拋出去的感覺。”華為常駐現(xiàn)場的項目工程師天澤說，還有大曲率拐彎，從礦車的司機位置上看，旁邊就是懸崖，對人的心理壓力極大。
不過，人工駕駛很難駕馭的這些路段，對無人礦車而言已經(jīng)是常規(guī)操作了。他透露，無人駕駛的礦車上安裝了巡航軌跡規(guī)劃模塊，能夠根據(jù)地形特征，自適應(yīng)調(diào)整車速，而且工程師針對上下坡各種急剎停車、直角轉(zhuǎn)彎和超窄的路段，做了相當(dāng)多的算法調(diào)優(yōu)工作。最終的目的是保證車輛在一個合理的速度下穩(wěn)定、安全通行。
除了地形挑戰(zhàn)，工程師們還要解決無人車輛、有人車輛、遠程控制的挖掘機混合編組，在全路段、全流程的穩(wěn)定運行、協(xié)同作業(yè)的難題。天澤介紹，馳宏科工和華為共同提出的解決方案中，已經(jīng)考慮到這些問題。
例如，在無人車輛調(diào)度方面，我們用了一個云平臺，相當(dāng)于礦區(qū)的統(tǒng)一的大腦，對多車進行路徑整體規(guī)劃，避免車輛之間的沖突。規(guī)劃路徑中除了包含軌跡點的坐標(biāo)外，還包括各個關(guān)鍵節(jié)點的行駛速度、預(yù)期到達時間，以及車輛需要用到的控制模式等。保障車輛在作業(yè)區(qū)盡可能均勻分布，避免擁堵。
從技術(shù)指標(biāo)來看，金鼎鋅業(yè)礦區(qū)的大腦支持全礦無人化調(diào)度運營，滿足全礦無人化的需求。“當(dāng)然，這只是理論，要適應(yīng)高原的復(fù)雜氣候和地形環(huán)境，還有很多調(diào)試工作要做。”天澤補充道。
馳宏科工的現(xiàn)場工程師李晨旭自立項起就在礦區(qū)了，他說，“到了7、8月份，蘭坪就會進入雨季，礦區(qū)經(jīng)常停工停產(chǎn)。”他說，因為下雨不僅會阻擋司機的視線，而且礦區(qū)路面變得泥濘不堪，路線經(jīng)常需要調(diào)整。對無人駕駛車輛也是一樣的，平穩(wěn)地跑起來也挑戰(zhàn)極大。
馳宏科工和華為的工程師給出了一個解決方案。
首先，在無人車輛的控制層面，通過對運輸?shù)缆逢P(guān)鍵指標(biāo)分析，利用3D路況模型構(gòu)建、行進中車身的包絡(luò)線仿真，通過相關(guān)的算法實現(xiàn)精準、高效的控制。
其次，通過大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施以及規(guī)模化生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)對礦區(qū)復(fù)雜多變的場景，繪制能夠不斷維護更新的高質(zhì)量地圖。
李晨旭直言，“技術(shù)層面已經(jīng)可以應(yīng)對，就等蘭坪雨季到來的考驗。”
大勢所趨
馳宏科工和華為在金鼎鋅業(yè)的無人駕駛項目啟動于2023年，其背景是全國礦山智能化的浪潮。
2017年到2019年，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等相關(guān)政策。2022年工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委、自然資源部發(fā)布了《有色金屬行業(yè)智能礦山建設(shè)指南(試行)》，指出：在礦山已有自動化、信息化建設(shè)基礎(chǔ)上，推進物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、邊緣計算、虛擬現(xiàn)實等前沿技術(shù)在有色金屬礦山的應(yīng)用。
從企業(yè)發(fā)展的角度來看，礦企的生產(chǎn)經(jīng)營面臨安全、招工、效率三大挑戰(zhàn)，通過智能化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)無人礦山也是一項迫切的任務(wù)。由于地處偏遠、工作環(huán)境較為惡劣，常為高海拔、低溫、招工難，而且礦山從業(yè)者老齡化嚴重，年輕人從業(yè)意愿極低，存在嚴重的年齡斷檔。
與此同時，當(dāng)前各地礦山的生產(chǎn)運輸效率整體偏低，但是成本卻在持續(xù)上升。比如，面臨礦山設(shè)備綜合利用率普遍不足;車輛調(diào)度效率差，燃油成本高;車鏟協(xié)同率低，生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法實時更新，配礦計劃無法達到最優(yōu)，造成品質(zhì)下降等問題。
面對這些行業(yè)的共同挑戰(zhàn)，在2022年，馳宏鋅鍺在中國銅業(yè)的指導(dǎo)和支持下，發(fā)布了《馳宏鋅鍺“十四五”信息化、智能化專項發(fā)展規(guī)劃實施方案》，計劃率先把金鼎鋅業(yè)打造成國內(nèi)領(lǐng)先的智能礦山，實現(xiàn)露天采剝運裝備大型機械和裝備的無人化。
此時，項目的實施方馳宏科工引入了華為，希望通過華為30多年ICT技術(shù)積累，同時把近幾年來，華為與國能集團、山東能源集團、陜煤集團等頭部煤炭企業(yè)在礦山智能化建設(shè)的成功經(jīng)驗，帶到金鼎鋅業(yè)的孵化平臺。
鄭彥超表示，打造智能化礦山，不僅能提產(chǎn)增效，體現(xiàn)以人為本、以生命為本的精神，而且能夠促進企業(yè)的全面升級、提升綜合競爭力。此次露天鉛鋅礦山的無人駕駛實踐在國內(nèi)尚屬首例，承載了我們和華為在探索金屬露天礦智能化發(fā)展路徑的重要使命。
在金鼎鋅業(yè)的礦區(qū)，李晨旭指著從另外一個方向開過來的礦卡，笑著說，“雖然現(xiàn)在現(xiàn)場調(diào)試任務(wù)很重，而且雨季快到了。但等兩三年后，在山下辦公室的系統(tǒng)上，就能開采、運營整座礦山，這么想來辛苦都值得。”
而在鄭彥超眼里，金鼎鋅業(yè)的無人駕駛項目孵化只是第一步，他表示，“不僅在高原，中國還有很多金屬礦山在環(huán)境惡劣的偏遠地區(qū)，智能化轉(zhuǎn)型任重道遠。我們希望推動這些安全、高效的生產(chǎn)技術(shù)落地，普惠礦山行業(yè)。”他透露，下個更具挑戰(zhàn)的高原無人化礦山已經(jīng)在規(guī)劃中。
（來源：華為）
