云南怒江蘭坪縣，在一座大型礦山的開(kāi)采道路上，一輛輛礦石運(yùn)輸車輛在壓實(shí)過(guò)的路面穿梭，將數(shù)十噸剛開(kāi)采出來(lái)的礦石運(yùn)送到下個(gè)工序。這些上百噸的重型車輛，偶遇突起的地形會(huì)減速通過(guò)，當(dāng)行至急坡也能平穩(wěn)而行...
“這組礦車都是無(wú)人駕駛的，我們已經(jīng)有一個(gè)編組在運(yùn)行，它們與遠(yuǎn)程控制的挖掘機(jī)一起開(kāi)采著這座露天礦山。”金鼎鋅業(yè)副礦長(zhǎng)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(wú)人礦山項(xiàng)目孵化平臺(tái)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)頭部礦山企業(yè)在平原和人跡稀少地區(qū)，開(kāi)展了大量無(wú)人駕駛技術(shù)的探索。但在云貴高海拔、低溫的山區(qū)，無(wú)人駕駛尚屬首次。而且，由于我國(guó)大量金屬礦分布在類似的地區(qū)，因此該項(xiàng)目對(duì)整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，具有相當(dāng)重要的意義。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，馳宏科工黨支部書(shū)記鄭彥超表示，我們選擇在最惡劣的環(huán)境下試驗(yàn)，如果成功了，就表明無(wú)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(xiàng)目也吸引了華為、中國(guó)移動(dòng)等國(guó)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(guò)，馳宏科工和華為的工程師們，在礦區(qū)要面對(duì)的挑戰(zhàn)卻都是極限。
首先，項(xiàng)目位于礦山的一側(cè)坡面路段，總長(zhǎng)僅3.2公里。但上百噸、近4米寬的無(wú)人駕駛礦車，就需要面對(duì)“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(kāi)著越野車來(lái)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(jué)。”華為常駐現(xiàn)場(chǎng)的項(xiàng)目工程師天澤說(shuō)，還有大曲率拐彎，從礦車的司機(jī)位置上看，旁邊就是懸崖，對(duì)人的心理壓力極大。
不過(guò)，人工駕駛很難駕馭的這些路段，對(duì)無(wú)人礦車而言已經(jīng)是常規(guī)操作了。他透露，無(wú)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(duì)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(gè)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(wú)人車輛、有人車輛、遠(yuǎn)程控制的挖掘機(jī)混合編組，在全路段、全流程的穩(wěn)定運(yùn)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(wèn)題。
例如，在無(wú)人車輛調(diào)度方面，我們用了一個(gè)云平臺(tái)，相當(dāng)于礦區(qū)的統(tǒng)一的大腦，對(duì)多車進(jìn)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(diǎn)的坐標(biāo)外，還包括各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的行駛速度、預(yù)期到達(dá)時(shí)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(lái)看，金鼎鋅業(yè)礦區(qū)的大腦支持全礦無(wú)人化調(diào)度運(yùn)營(yíng)，滿足全礦無(wú)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(bǔ)充道。
馳宏科工的現(xiàn)場(chǎng)工程師李晨旭自立項(xiàng)起就在礦區(qū)了，他說(shuō)，“到了7、8月份，蘭坪就會(huì)進(jìn)入雨季，礦區(qū)經(jīng)常停工停產(chǎn)。”他說(shuō)，因?yàn)橄掠瓴粌H會(huì)阻擋司機(jī)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(duì)無(wú)人駕駛車輛也是一樣的，平穩(wěn)地跑起來(lái)也挑戰(zhàn)極大。
馳宏科工和華為的工程師給出了一個(gè)解決方案。
首先，在無(wú)人車輛的控制層面，通過(guò)對(duì)運(yùn)輸?shù)缆逢P(guān)鍵指標(biāo)分析，利用3D路況模型構(gòu)建、行進(jìn)中車身的包絡(luò)線仿真，通過(guò)相關(guān)的算法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的控制。
其次，通過(guò)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(duì)礦區(qū)復(fù)雜多變的場(chǎng)景，繪制能夠不斷維護(hù)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(duì)，就等蘭坪雨季到來(lái)的考驗(yàn)。”
大勢(shì)所趨
馳宏科工和華為在金鼎鋅業(yè)的無(wú)人駕駛項(xiàng)目啟動(dòng)于2023年，其背景是全國(guó)礦山智能化的浪潮。
2017年到2019年，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》《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(guó)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(dòng)化、信息化建設(shè)基礎(chǔ)上，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、邊緣計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)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(lái)看，礦企的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨安全、招工、效率三大挑戰(zhàn)，通過(guò)智能化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)無(wú)人礦山也是一項(xiàng)迫切的任務(wù)。由于地處偏遠(yuǎn)、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(yán)重，年輕人從業(yè)意愿極低，存在嚴(yán)重的年齡斷檔。
與此同時(shí)，當(dāng)前各地礦山的生產(chǎn)運(yùn)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(wú)法實(shí)時(shí)更新，配礦計(jì)劃無(wú)法達(dá)到最優(yōu)，造成品質(zhì)下降等問(wèn)題。
面對(duì)這些行業(yè)的共同挑戰(zhàn)，在2022年，馳宏鋅鍺在中國(guó)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(xiàng)發(fā)展規(guī)劃實(shí)施方案》，計(jì)劃率先把金鼎鋅業(yè)打造成國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智能礦山，實(shí)現(xiàn)露天采剝運(yùn)裝備大型機(jī)械和裝備的無(wú)人化。
此時(shí)，項(xiàng)目的實(shí)施方馳宏科工引入了華為，希望通過(guò)華為30多年ICT技術(shù)積累，同時(shí)把近幾年來(lái)，華為與國(guó)能集團(tuán)、山東能源集團(tuán)、陜煤集團(tuán)等頭部煤炭企業(yè)在礦山智能化建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，帶到金鼎鋅業(yè)的孵化平臺(tái)。
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(jìn)企業(yè)的全面升級(jí)、提升綜合競(jìng)爭(zhēng)力。此次露天鉛鋅礦山的無(wú)人駕駛實(shí)踐在國(guó)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(gè)方向開(kāi)過(guò)來(lái)的礦卡，笑著說(shuō)，“雖然現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)采、運(yùn)營(yíng)整座礦山，這么想來(lái)辛苦都值得。”
而在鄭彥超眼里，金鼎鋅業(yè)的無(wú)人駕駛項(xiàng)目孵化只是第一步，他表示，“不僅在高原，中國(guó)還有很多金屬礦山在環(huán)境惡劣的偏遠(yuǎn)地區(qū)，智能化轉(zhuǎn)型任重道遠(yuǎn)。我們希望推動(dòng)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(gè)更具挑戰(zhàn)的高原無(wú)人化礦山已經(jīng)在規(guī)劃中。
（來(lái)源：華為）
