5G导航 智慧开路 中国制造无人矿车投入使用
如果遇到紧急情况,车辆可立刻转换到手动方式
电脑上显示无人矿车运行轨迹
宝利煤矿,正在作业的大矿车
发达的四肢
载重量从几十吨到上百吨
敏锐的眼睛
激光雷达、毫米波雷达、相机、GPS定位系统
聪明的大脑
电脑通过5G与控制中心联络,紧急情况可人工接管
9月17日下午,内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗大唐集团宝利煤矿(以下简称“宝利煤矿”),一辆编号为“567”的黄色矿山卡车,装载着40吨煤矿,缓缓驶来。挖煤、运输、卸载……和常见的大型矿车不同,成都商报-红星新闻记者发现,“567”矿车上没有驾驶员。
也是这一天下午,习近平总书记在郑州煤矿机械集团股份有限公司(以下简称“郑煤机”)考察调研。习近平总书记强调,要坚定推进产业转型升级,加强自主创新,发展高端制造、智能制造,把我国制造业和实体经济搞上去。
近年来,无人驾驶在科技圈风光无限。然而时至今日,真正的大规模运用仍难以落地。但在一些大型矿山,科幻作品中的无人矿车已经走进现实。这一切,是如何发生的?
既科幻又有点无聊的体验
无人矿车
一位“老司机”
正临雨季的鄂尔多斯零星下了几天的雨,风刮起来以后,记者和同行的人都不自觉地捂住口鼻。
作为年产100多万吨的大型煤矿,宝利煤矿方圆7.7平方公里,站在半山腰向远处望去,视野所及是一片已经剥离泥土层的厚厚煤炭层,起码有几个足球场大小。这个煤矿拥有真正的、已经投入使用的无人矿车。
安全:可控
如遇紧急情况,可人工操作
整个宝利煤矿看不到多少人,只有一辆辆载重量从几十吨到上百吨的大型矿车。这里面,有4辆是慧拓智能机器有限公司的无人矿车,都是经过改装的重型卡车,其中3辆黄色巨型卡车来回运输着夯土或者煤。在旁边的场地上,一辆白色的无人巨型卡车在训练。“它已经训练了一个月,即将投入运行。”现场工作人员、35岁的包头人兰帅告诉记者,开这辆车根本不用掌握方向盘,也不用踩刹车油门,随时注意车子运行安全就行了。“如果遇到紧急情况,就把车辆立即转换为‘手动’模式。”
“你可不要小看这辆车。” 慧拓智慧机器工程师潘子宇说,屏幕上除了显示有运行轨迹的地图,还随时对车辆运行的各种数据进行采集与分析。车上安装有4个激光雷达、4个毫米波雷达、5台相机、1套GPS定位系统等。记者发现,无人矿车通过精确的导航系统,自动行驶在矿山运输路线上,速度并不快,但比其他有人驾驶的矿车更为匀速,不会猛轰油门、猛踩刹车,这种相对“温和”的驾驶方式,减少了机器、轮胎的损耗,节省了燃油。
运行:平稳
大障碍绕行,小障碍无视
记者经许可后,爬上了一辆载重量达90吨的巨型矿车,体验了一次完整的无人矿卡作业流程。
为消除记者疑虑,也为保证安全,有多年驾龄的矿车老司机李东亮陪同记者坐在驾驶位上。但他并不会主动驾驶卡车,双手根本不用去握方向盘,还一脸轻松地东张西望。在他右手边,是两排按钮。其中两个按钮引起了记者的注意,一个是“手动”按钮、一个是“自动”按钮。紧挨着按钮的,是电脑屏幕上显示着的车辆运行轨迹地图。
记者发现,巨型卡车的方向盘在自动转向,带着卡车沿着既定路线低速前进,整个行驶非常平稳且判断精准。在进入作业区前有一个长下坡,其后又经历一个大拐弯,体积庞大的无人矿卡自行刹车、减速、转向,总体上都能轻松应对,加减速过程也令人不觉突兀。
在“自主避障”这个环节,记者注意到,无人矿卡面对较大障碍物时选择了自动绕行;但当规划线路上出现几个浅坑时,无人矿卡并没有选择避让——也许是电脑觉得浅坑根本没必要避让,而是直接碾压过去,于是一阵颠簸突如其来。
秘诀:算法
“方向盘”由计算机系统控制
与人类的驾驶习惯相比,无人矿卡的驾驶行为以算法为主,车辆控制权由计算机系统负责,在保证道路交通安全的前提下,会对各种情况采取任何必要措施。自动驾驶系统凭借先进传感设备,对周围信息接收更加充分,作决策也就越从容。如果矿区有粉尘或是夜间作业的情况,摄像头很难发挥作用,但依靠雷达保障,无人矿卡仍可实现360°无死角感知,这一点是人类操作难以实现的。
在记者约半小时体验过程中,电脑控制下的无人矿卡完成了自主避障、倒车入位、重载爬坡、精准停靠、自动倾卸等一系列动作,整个过程一气呵成,完成系列操作的熟练度堪比多年驾龄的老司机。
而对记者来说,整个体验流程从最初的新奇、紧张,到后面的轻松、平淡,甚至感觉有些“无聊”。因为无人矿卡如同老司机开车,运行平稳,让人放心。
这一切,像玩一局科幻题材的游戏。
解决行业痛点、提高安全性
煤矿行业
两笔“划算账”
无人化矿车,解决了煤矿行业的哪些痛点?是否受煤矿经营者的欢迎?能达到怎样的效果?我们采访相关人士,算了两笔账。
A/ 安全账 / “给企业吃了定心丸”
9月18日下午,在大唐宝利煤炭有限公司办公室里,记者见到了现场管理经理刘少宾。32岁的刘少宾告诉记者,“无人化的运输或开采,安全性大大提高,这无疑给企业吃了一颗定心丸。”
慧拓智能CEO陈龙说,矿区智能化无人化,是煤矿人力现状的必然要求,劳动力短缺是他们主要解决的行业痛点。
今年48岁的山西人郝建鸿,是宝利煤矿运输队的现场代理班长。郝建鸿感叹,技术好的司机越来越难招。如今煤矿的司机仍是十年前、二十年前的司机。郝建鸿介绍,一年来矿场上50多台运输车,有些车子至少要轮换3至5个司机。矿上运输队共有9个班,大约需要100多人。
来自黑龙江的李永45岁,主要在矿场上运输土方,已经干了好多年了。 “这个群体的人员这些年几乎没有变动过,随着年龄增长大家不断离开,又没有年轻人加入。”李永说。
根据对宝利煤矿多名巨型矿车司机的采访,记者发现,目前技术比较好的司机基本工资在7000元~8000元/月,挖掘机司机工资1.2万元/月左右,且包吃包住。可是“很多矿场的运输卡车都空着,没有人开。”慧拓智能驻鄂尔多斯负责人庞小刚说。
矿山往往地处偏远,工作环境差,年轻一代很少愿意来工作。鄂尔多斯市人社局今年1月1日发布《鄂尔多斯市生产制造型企业技能人才队伍建设存在六方面问题应予关注》,指出生产制造型企业技能人才队伍建设存在的问题急需关注。
B/ 经济账 / “大大节约人工成本”
“如果使用了无人化运输,可以为企业节约很多成本。”刘少宾说,煤矿公司的最大成本就是剥离成本(注:指露天煤矿为生产接续进行表土(岩)剥离的生产过程所带来的成本),占总成本的80%左右,“这里面包括土方、人员工资、税率、绿化等等。”
对于无人化矿车,刘少宾给记者算了一笔账——
第一、大大节约了人工成本。目前,一个煤矿的剥采面需要配备4辆宽体自卸车、1辆车要配2名司机,每个司机工资+社保等基本在10000元/月。“待无人化技术完全成熟后,节约的成本至少8万到10万元。”
第二、方便企业现场管理。“最难的就是对人的管理。”刘少宾说,如果实现了无人化,将极大方便企业的现场管理。
第三、安全性将极大提高。一个矿场如果出现了安全事故,将面临巨额经济赔偿,甚至有被关闭的危险。使用无人化运输,安全性将大大提高。
据介绍,宝利煤矿虽然属于大唐公司,但是运输和施工的业务均由内蒙古华威矿业工程有限责任公司承包了两年。华威矿业现场经理丁伟告诉记者, “今年4月,我们与慧拓合作引进了4辆无人化矿车,现在来看成效明显。”
陈龙很直接地告诉记者,从商业逻辑的角度来说,无人矿车是可以最快得到回款的领域,“我们的矿车每拉一车,我们就有一笔收入”。
对矿场对技术对管理都有要求
智慧矿山
三道“待解题”
中国科学院自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃教授说,宝利煤矿的无人矿车,其背后是基于平行驾驶理论的矿山无人化管理系统以及端到端的矿区无人运输解决方案,“到采矿现场看一看,你就会发现,矿山场景是人们对无人驾驶应用的真正刚需。”
一个热闹的市场
/ 现状 /
中国工程机械排头兵徐州工程机械集团有限公司早在2018年就在宝马展展示其平行智慧矿山整体化解决方案。此方案由徐工集团和慧拓联合研发完成。今年7月,中国黄金集团(中国最大的有色矿公司)更与徐工集团和中铁十九局签订合作协议,联合打造露天矿山无人化运输系统示范工程。
17日下午,习近平总书记所调研的郑煤机,也是一家做矿山机械智能化的企业。
9月18日,记者从郑煤机处获悉,郑煤机所开展并主导的“高端液压支架国产化”研究已经取得了具体的成效,并创造多项“世界第一”。此外,其自主研发的电液控制系统已取得市场领先地位;“智能工作面开发部分”新技术也已在煤矿试点并逐步推广。郑煤机2019年半年报显示,今年上半年公司的煤机板块订货、回款额均突破历史最高纪录,且从国际市场来看已获美国、俄罗斯等多个市场订单。
同时,中国兵器工业集团内蒙古北方重工业集团北方股份公司(600262.SH,简称“北方股份”)、中国中车集团有限公司(601766.SH,简称“中国中车”)等矿用车生产企业,以及神华集团有限责任公司(简称“神华集团”)这样的大型采矿企业也都早已入局矿山智能化。
9月25日,北方股份证券部工作人员对记者表示,目前有2台无人驾驶电动轮矿车销售给包头钢铁(集团)有限责任公司旗下的铁矿,“就是拉矿的运输车辆,已经有2台投入使用了。”
/ 未来 /
一条还很长的路
与慧拓智能同属智能驾驶创业公司的无人矿车研发公司,还有踏歌智行、西井科技等。
踏歌智行的联合创始人周华生告诉记者,公司研发的“露天矿无人运输系统技术”成果已经被相关行业的多位专家肯定,认为核心技术自主可控。不过目前尚处于研发阶段,还没有大面积的投产使用。
从研发到大面积推广,无人矿卡还有一大段路要走。
记者调查发现,目前这一赛道的参与者众多,但实际落地使用的还极少。慧拓智能是这一赛道的领跑者。
在应用场景上,陈龙认为,无人矿车还是对矿场提出了一定的要求:地势相对平稳的露天矿场。另外,之前技术不成熟,上下游产业链技术发展还不足于支撑无人矿车的制造,也是一大原因。启动无人化进程后,矿山管理思路的改变,无人驾驶商业化后国家新标准的制定也都需要时间。
根据我国《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,计划到2020年,基本实现智能开采,机械装备及智能化控制系统在煤炭生产上全覆盖,重点煤矿区采煤工作面人数减少50%以上。
陈龙告诉记者,2019年是中国露天矿山无人化的元年,在未来三年内,中国智慧矿山会大规模落地,慧拓作为一家靠科技创新驱动的中科院系企业,将勇做新时代科技创新的排头兵,为国家制造业转型升级做出贡献。
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