內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。在國務院新聞辦公室舉行的解讀政府工作報告有關情況吹風會上，也提出了科技發(fā)展對經濟的重要支撐作用，明確了創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位。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，并不斷擴大應用范圍。如今，無人駕駛已經進入能源領域，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
當下，智能礦山正是能源行業(yè)的一個熱點，從國家到地方，相關的政策頻頻發(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)大學校長葛世榮教授所言，當前煤炭企業(yè)對智能化技術的追求意愿非常迫切，都希望利用智能化創(chuàng)新驅動來促使企業(yè)轉型升級。
2020年3月，國家能源局等八部門印發(fā)了《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》，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蒙古自治區(qū)印發(fā)的《關于加快全區(qū)煤礦智能化建設的實施意見》提出，要在已有11座煤礦實施智能化改造、2處露天煤礦無人駕駛卡車工業(yè)性試驗成功的基礎上，加快煤礦智能化實施進程。此外，陜西、山東、貴州等地也陸續(xù)制定了相關的政策目標，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《關于開展首批智能化示范煤礦建設推薦工作有關事項的通知》，提出推動智能化技術與煤炭產業(yè)融合發(fā)展，發(fā)揮智能化示范煤礦的引領帶動作用，加快煤礦智能化建設。并明確了建設目標，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計、地質保障、生產、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動化運行技術體系，基本實現(xiàn)掘進工作面減人提效、綜采工作面內少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠程監(jiān)控。
與此同時，煤礦的生產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，對煤礦安全生產中的監(jiān)管監(jiān)察及責任主體進行了制度上的明確，并多處提及加快智能化建設。其中《關于落實煤礦企業(yè)安全生產主體責任的指導意見》指出，要加快推進智能化建設和危險崗位機器人替代，推進互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能同煤礦安全生產的深度融合。
大型運礦卡車的無人駕駛技術作為智能礦山中的關鍵一環(huán)，也迎來了發(fā)展的契機。此前，業(yè)內認為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)展和技術演進有巨大的推動作用。用戶端在國家政策支持下，能夠主動開展這樣的項目，提出相應需求，為技術發(fā)展提供了優(yōu)質的試驗平臺。”虢勁松說。
科技創(chuàng)新突破重重難點
在這樣的機遇之下，礦區(qū)無人駕駛正在逐步突破技術壁壘，在各種不同的艱苦條件下實現(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，進行著原本需要多個人工才可以完成的裝載、運輸、排土等工作。
其中有一家礦區(qū)，位于內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臺推土機及灑水車、平路機、指揮車等輔助作業(yè)車輛組成的露天礦無人運輸作業(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，國家能源集團提出了智能礦區(qū)的建設規(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行項目，也是國內第一個5G網絡下實現(xiàn)5臺大型礦用自卸卡車無人駕駛工業(yè)性運行項目。目前，該項目正在進行穩(wěn)定的工業(yè)試運行。
寶日希勒露天煤礦是國家能源投資集團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。公開數(shù)據(jù)顯示，該煤礦儲存量達15.82億噸，國家核定生產能力3500萬噸/年，日裝車運輸能力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備，視野盲區(qū)較大，且礦山工作負荷大，有人駕駛可能會出現(xiàn)疲勞駕駛的風險，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險。同時，無人化的改造也針對當?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，實現(xiàn)無人駕駛編組后可實現(xiàn)換班的無縫銜接，不再需要司機，可節(jié)約人力約20人，同時間接減少與之相配套的服務人員和管理人員。寶日希勒露天煤礦方面表示，5臺卡車無人化工業(yè)運行后，預計每年可累計節(jié)省約571萬元支出、增加50萬噸運輸量。
人才培養(yǎng)創(chuàng)造后續(xù)力量
“無人化生產作業(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)，希望能夠真正實現(xiàn)礦山的安全高效。”國家能源集團寶日希勒能源有限公司副總經理孟峰表示。
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域的持續(xù)看好，其中很重要的便是相關人才的培養(yǎng)。寶日希勒露天煤礦方面認為，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)實際情況培育更多相關人才，為后續(xù)無人駕駛礦卡在礦區(qū)的有序運營打下堅實根基。
作為行業(yè)的推動者和實踐者，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，高校針對這一領域的專業(yè)也相對較少。”隨著無人駕駛在商業(yè)領域和工業(yè)領域的迅速推廣，人才隊伍的建設成為行業(yè)發(fā)展的關鍵，它不僅保證了無人駕駛的可持續(xù)性進步，同時，不論是寶日希勒露天煤礦還是其他國內的能源礦區(qū)，都期待著相關人才能繼續(xù)推動無人駕駛在礦區(qū)甚至其他更多工業(yè)場景中的應用。而隨著越來越多的礦區(qū)加入無人駕駛的行列中，相關的人才需求會進一步激發(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℃極寒復雜氣候的滿載工業(yè)性試運行已經基本完成，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，將寶日希勒露天煤礦打造成為國內無人礦山行業(yè)標桿企業(yè)，最終實現(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行的極寒型復雜氣候環(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輸作業(yè)系統(tǒng)完成了多個技術突破，為無人駕駛在各種不同礦區(qū)的落地打下了基礎，其搭建起的行業(yè)壁壘，最終會推動行業(yè)標準的形成，進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，不僅涉及礦卡運輸，還有很多生產環(huán)節(jié)。運輸環(huán)節(jié)決定運力和產量的瓶頸，所以無人駕駛運輸系統(tǒng)的成功運用增加了礦山生產與管理者對于機器人、人工智能技術應用的信心，提高了安全和生產效率，減少了人為事故隱患等潛在問題，使得更多的先進技術進軍和落地礦山開采行業(yè)，相信未來會在更多的生產環(huán)節(jié)帶來更高的開采效率。
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