2021年4月份，金隅冀東水泥與中科慧拓、中國聯(lián)通共同打造陽(yáng)泉冀東水泥5G+智慧礦山項目，基于一期項目無(wú)人化建設的顯著(zhù)成效，以及中科慧拓成熟的技術(shù)方案和高質(zhì)量、標準化的交付流程，二期項目金隅冀東水泥繼續攜手中科慧拓，推進(jìn)礦區全礦無(wú)人化進(jìn)程，并于去年完成驗收，冀東水泥董事長(cháng)姜英武和金隅集團總經(jīng)理劉宇在調研期間，對無(wú)人駕駛的運行穩定性和流暢性給予了高度肯定。
目前，該項目真正實(shí)現了全天候常態(tài)化下安全員無(wú)人化作業(yè)，是我國水泥礦山行業(yè)首家實(shí)現全礦純電動(dòng)、數字化、綠色智慧礦山示范項目，項目成果的可復制性與推廣性極強。
客戶(hù)訴求：建設本質(zhì)安全礦山，以科技賦能新質(zhì)生產(chǎn)力
國務(wù)院發(fā)布的《十四五數字經(jīng)濟發(fā)展規劃》中指出，到2025年數字經(jīng)濟將邁向全面擴展期。我國水泥行業(yè)作為中國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，是傳統行業(yè)推進(jìn)數字化轉型的關(guān)鍵領(lǐng)域。陽(yáng)泉冀東水泥積極響應國家對水泥行業(yè)數字化、智能化的要求，依托人工智能、大數據和無(wú)人駕駛等先進(jìn)技術(shù)，努力提升礦山作業(yè)安全的同時(shí)，降本增效，夯實(shí)高質(zhì)量發(fā)展根基。
陽(yáng)泉冀東水泥礦在進(jìn)行智能化升級過(guò)程中，面臨著(zhù)多項難題：
露天礦山鏟裝設備是不斷移動(dòng)作業(yè)的，礦上的挖掘設備在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)需要經(jīng)常移動(dòng)，其絕對定位與相對姿態(tài)都處于不斷變化的狀態(tài)。當設備位置發(fā)生變化時(shí)，如何快速且高效的確定裝載點(diǎn)位置，成為無(wú)人化改造要面臨的一大難題。
2、礦區地形環(huán)境復雜且區域變動(dòng)頻繁
陽(yáng)泉冀東水泥礦區地形條件復雜，其道路多彎、坡度大且含泥量大，當無(wú)人駕駛卡車(chē)通過(guò)后，平整困難，其中裝載區平整度更差，卸載區面積小且有山體；同時(shí)，礦區場(chǎng)景內部分區域變動(dòng)頻繁，也為地圖的更新頻率提出了更高的要求。
相比其他露天礦而言，陽(yáng)泉冀東水泥的破碎站正好建設于山體旁邊，山體對5G和GNSS信號造成一定遮擋，如何解決山體對信號傳輸的影響，是實(shí)現無(wú)人化建設的難題之一。
基于環(huán)保要求，本項目的破碎站采用全遮擋方式建造，當車(chē)輛進(jìn)入破碎站時(shí)慣導無(wú)法接收GNSS信號，當車(chē)輛出破碎站時(shí)恢復GNSS信號也需要很長(cháng)時(shí)間，這也成為陽(yáng)泉冀東水泥5G+智慧礦山項目建設的最大難題。
技術(shù)創(chuàng )新：以“愚公YUGONG”尖刀，打破水泥行業(yè)無(wú)人化“堅冰”
本項目礦山地形環(huán)境具有普遍性，通過(guò)成功解決各項問(wèn)題，為項目規?；瘡椭铺峁┙?jīng)驗及數據支持。
該項目依托中科慧拓“愚公YUGONG”平行礦山操作系統，突破性地解決了車(chē)鏟智能協(xié)同、車(chē)輛智能調度、復雜地形自適應、破碎站無(wú)/弱GNSS環(huán)境下精確導航定位和快速切換等水泥行業(yè)智慧礦山建設痛點(diǎn)問(wèn)題，保障了無(wú)人駕駛礦車(chē)的安全、穩定、高效運行，進(jìn)一步提升陽(yáng)泉冀東水泥礦區的智能化建設水平和日常生產(chǎn)管理效率。
陽(yáng)泉冀東水泥5G+智慧礦山項目主要應用了以下六個(gè)方面的創(chuàng )新技術(shù)：
1、世界首創(chuàng )的基于虛實(shí)互動(dòng)的礦區無(wú)人運輸仿真測試技術(shù)
中科慧拓提供的礦區無(wú)人運輸仿真系統，除了可以對自動(dòng)駕駛各項功能算法、云端智能調度與管理系統進(jìn)行功能測試外，還同時(shí)具備對礦區自動(dòng)增量式更新模擬、人機共駕仿真、虛實(shí)互動(dòng)仿真、極端天氣的環(huán)境感知與濕滑道路下的車(chē)輛控制仿真、遠程應急接管功能驗證、傳感器配置方案測試驗證等功能。
2、無(wú)/弱GNSS信號環(huán)境中的高精度定位及快速切換技術(shù)
面對信號遮擋、山體多徑效應等因素導致的，破碎站GNSS系統信號不穩定問(wèn)題，中科慧拓采用激光SLAM定位技術(shù)和差分組合導航、輪速計進(jìn)行融合，通過(guò)SLAM技術(shù)預先構建高精度點(diǎn)云地圖實(shí)現厘米級定位，利用EKF技術(shù)將SLAM定位結果與差分組合導航、輪速計進(jìn)行融合，實(shí)現無(wú)GNSS信號時(shí)無(wú)人駕駛卡車(chē)的實(shí)時(shí)位置和姿態(tài)解算。目前該技術(shù)已應用于多個(gè)水泥礦無(wú)人化項目。
由于存在輔助車(chē)混運，且裝載區、破碎站、停車(chē)場(chǎng)和道路交通規則存在差異，礦區自身也存在道路換向行駛等自定義通行規則，需要高效交通調度保證生產(chǎn)安全和運行效率。中科慧拓采用基于新穎的分層搜索CBS求解多智能體沖突調度，基于路權沖突區域管理的復雜工況交通調度技術(shù)能夠對生產(chǎn)作業(yè)車(chē)輛進(jìn)行有人車(chē)與無(wú)人車(chē)混編協(xié)同控制運行、路口安全會(huì )車(chē)、多車(chē)裝載卸載排隊執行和道路交通安全管理，通過(guò)配置交通規則、路權規則、路權沖突區域，指導無(wú)人運輸卡車(chē)編隊行駛，使無(wú)人駕駛車(chē)輛有序行駛。
露天礦山作業(yè)區域是一種隨開(kāi)采作業(yè)面而不斷變化的半動(dòng)態(tài)地形環(huán)境，中科慧拓提出的礦山高精度地圖快速更新技術(shù)，可以實(shí)時(shí)描述地形變化。其中，地形管理模塊以無(wú)人寬體礦車(chē)車(chē)載傳感器為數據來(lái)源，無(wú)需冗余設備（如數據采集車(chē)）采集地圖數據，并支持多車(chē)眾包數據采集，相比單車(chē)采集大大提升了制圖效率。
為360°保障露天礦無(wú)人運輸實(shí)施過(guò)程中的人員與設備安全，避免因無(wú)人駕駛系統導致的人員安全事故，車(chē)輛側翻、刮碰、失控、跌落等安全事件、以及網(wǎng)絡(luò )入侵造成的安全事故的發(fā)生。中科慧拓設計了全方位、立體化的安全性保障措施，主要包括無(wú)人運輸仿真、云端安全管理、通信安全、車(chē)端安全管理、全方位通訊防護、供電冗余、駕駛模式冗余、其他輔助措施等。分別通過(guò)智能化安全調度、極端工況仿真模擬測試、全方位技術(shù)方案冗余、駕駛模式冗余、多層次多級別故障監測與安全處理機制、全方位通訊防護體系、專(zhuān)職安全員配備等多個(gè)方面采取相應安全措施。
6、高實(shí)時(shí)性智能卸料協(xié)同感知技術(shù)
寬體礦車(chē)體型較大，車(chē)載傳感器的水平和垂直視野有限，車(chē)身周?chē)苋菀状嬖谒澜?，存在很大的漏檢、誤檢等安全隱患，破碎站區域車(chē)流量大，安全隱患較多。中科慧拓采用高實(shí)時(shí)性智能卸料協(xié)同感知技術(shù)，充分利用智能立桿的開(kāi)闊視角下的環(huán)境感知結果，可以有效實(shí)現自動(dòng)駕駛的協(xié)同補盲感知，提高行車(chē)安全。協(xié)同感知技術(shù)充分考慮了立桿處理耗時(shí)、通信時(shí)延等問(wèn)題，采用CTRA運動(dòng)模型將協(xié)作車(chē)感知數據預測到當前時(shí)間戳以減少時(shí)延的影響，采用隨機有限集理論來(lái)實(shí)現跟蹤級協(xié)同融合跟蹤，進(jìn)一步保證了數據的一致性融合效果。
客戶(hù)價(jià)值：打造水泥行業(yè)無(wú)人化參考范例
陽(yáng)泉冀東水泥5G+智慧礦山項目能夠高效調度，管理礦中不少于200臺無(wú)人運輸車(chē)輛的運輸任務(wù)，并確保車(chē)輛在礦區安全行駛。該項目根據設定地點(diǎn)為車(chē)輛合理規劃導航路徑，實(shí)現錯車(chē)通行、交匯路口通行、協(xié)同裝載；此外，項目突破精確導航定位、復雜環(huán)境感知、遠程監控和應急接管、車(chē)路協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)，為推進(jìn)“機械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人”，筑牢生態(tài)安全，實(shí)現高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。
中科慧拓在技術(shù)研發(fā)上不斷加碼，通過(guò)人工智能、大數據、無(wú)人駕駛等前沿技術(shù)，為礦業(yè)打造新質(zhì)生產(chǎn)力的“飛輪”，推動(dòng)傳統產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。目前公司在煤炭、冶金、有色、水泥四大行業(yè)均有標桿案例，接下來(lái)也期待攜手更多礦企，將豐富的項目落地經(jīng)驗快速復制到更多的場(chǎng)景之中。
責任編輯： 江曉蓓
標簽：中科慧拓,水泥行業(yè)
煤炭
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