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前進、?？?、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，而遠在3公里外的遠程控制室內(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、電鏟遠程操控技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)實際中去，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)雜嚴酷的施工環(huán)境、日益嚴格的安全管理、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)備遠程操控智能化升級改造項目以來，我們因地制宜制定礦卡無人駕駛+電鏟遠程操控運輸體系，并展開了運輸系統(tǒng)軟硬件部署，為日后實現(xiàn)礦用卡車與電鏟、推土機、挖掘機協(xié)同作業(yè)以及無人駕駛車輛與有人駕駛車輛混編運行打下基礎(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、集群調(diào)度、設(shè)備遠控和故障診斷等領(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、地圖實時更新、模型動態(tài)重建為一體的綜合管控平臺。該公司首創(chuàng)運輸網(wǎng)絡(luò)動態(tài)規(guī)劃、開采計劃智能設(shè)計、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)同運行技術(shù)，研發(fā)采剝設(shè)備零損傷線控改造、位姿精準操控、人機安全保障的遠程智能操控技術(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)提供了強有力的技術(shù)支撐。
無人駕駛 跑出智能“加速度”
走進平莊煤業(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距最短、運力最大、效率最優(yōu)的條件下進行無人裝載、運輸和卸載循環(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)，精準把握礦區(qū)的復(fù)雜環(huán)境，實現(xiàn)地圖及時更新。
“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，成功實現(xiàn)了12人的轉(zhuǎn)崗。這一改變不僅減少了整體工作強度，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，元露天礦對電鏟進行了智能化遠程操控改造，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，實現(xiàn)鏟斗精準定位、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，該公司在電鏟遠程控制室的座椅上又為司機加裝了六項自由度運動平臺控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠真實模擬出電鏟各個模式下的運動反饋，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)實時傳輸設(shè)備運行狀態(tài)至遠程控制室，使操作人員能夠隨時掌握設(shè)備狀態(tài)，及時處理潛在問題。
該公司在設(shè)備上安裝數(shù)個報警裝置，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時大于30毫秒，設(shè)備就會強制停機。同時，設(shè)備已經(jīng)實現(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，而且運行非常精準。目前，電鏟遠程操控效率達到了有人駕駛、有人操作的84%。
國家能源集團平莊煤業(yè)堅持以科技創(chuàng)新為動力，以場景應(yīng)用為著力點，進一步推動遠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臺電鏟進行了遠程操控升級改造，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、降低勞動強度，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、安全穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。
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