無人駕駛來了！露天礦安全降本增效的最新利器
作者：西子
引言：國內科技公司的創(chuàng)新技術定會為礦山運輸,、管理翻開新的篇章
自1996年,，卡特彼勒推出了第一輛無人駕駛礦用卡車起,，無人駕駛技術便開始在國外礦山建設開發(fā)中嶄露頭角,。
近年來,，國務院和相關政府主管部門陸續(xù)頒布了多項鼓勵礦山信息化,、數字化和無人化建設的發(fā)展規(guī)劃,，越來越多的中國公司加入礦用無人駕駛車輛,、技術方案的開發(fā),。隨著人工智能技術、傳感器性能,、通訊速度的迭代升級,，無人駕駛技術和車輛已經在內蒙古、新疆等地的多個礦區(qū)落地運營,。
目前,，國家能源集團、中煤集團,、華能集團等數十家礦業(yè)生產企業(yè)都已經在積極探索智慧礦山,，部署5G+無人駕駛示范試點應用。
礦用無人駕駛運營方面,，與國外主要由重型機械制造商主導不同,，在國內，這個市場涌現出易控智駕,、踏歌智行,、躍薪智能等多家礦用無人駕駛科技公司，其中易控智駕的無人駕駛里程數已達【15,933公里】,，無人運輸土方數達到【86,632方】,，在國內處于領先位置。
這一運營數據較卡特彼勒,、小松等還有一定距離,，但是積小步以至千里，好的開始加上穩(wěn)步扎實的推進,，國內科技公司的創(chuàng)新技術定會為礦山運輸,、管理翻開新的篇章。
無人駕駛助力礦區(qū)運輸安全,、降本,、增效
2020年3月,，發(fā)改委等八部委發(fā)布了《關于加快煤礦智能化發(fā)展指導意見》，其中提到：到2025年,，大型露天煤礦實現智能連續(xù)作業(yè)和無人化運輸,。通過礦用無人駕駛的應用，構建無人駕駛作業(yè)集群,，可以有效減少工程現場作業(yè)人員數量,，提升人員安全水平，減少甚至杜絕礦區(qū)運輸環(huán)節(jié)的安全生產事故,。
由于露天礦作業(yè)環(huán)境惡劣,、危險系數高，運輸司機招募和管理尤其困難,。引入無人駕駛系統(tǒng)則很好的解決了這一問題,，不僅能節(jié)約司機工資成本和后勤管理保障成本，車輛利用率和作業(yè)效率亦有較大提升,。澳大利亞礦業(yè)技術集團在2017年初稱,，在他們礦上，在人工駕駛下,，每輛礦卡每年可工作5500-6000小時,，而在無人化后每年能工作7000小時。
節(jié)省司機成本,、提升車輛效率的同時,，無人駕駛降低的車輛燃料和維護的成本也不可忽略。據澳大利亞鐵礦石出口商FMG集團測算,，其137臺自動駕駛礦車生產效率比傳統(tǒng)人工運輸提升了30%,。巴西著名鐵礦石生產和出口商淡水河谷公司給出的數據是：無人駕駛還可使燃料成本下降10%以上、使車輛維護費用降低10%,、使輪胎磨損降低25%,。
此外，無人駕駛系統(tǒng)還能幫助礦山企業(yè)優(yōu)化業(yè)務管理流程,，提升整體生產經營管理和決策水平,；形成集中管控，對汽車運輸,、協同生產,、應急處理等生產過程進行全面監(jiān)測和集中控制；優(yōu)化剝離,、采裝,、運輸和地面生產過程，提高資源利用率,，實現節(jié)能減排,、綠色開采,；實現柔性產能配置，根據市場需求靈活調整產能,，有效解決產能低谷期人緣負擔重、裁員等問題,。
全球礦用無人駕駛應用進展
在全球礦用車無人駕駛領域,，領跑者非美國的卡特彼勒（CAT）和日本的小松（KOMATSU）莫屬。
卡特彼勒在上世紀90年代展出自動化礦用車,，但當時的礦山都還沒有自動化基礎和準備,，直至2008年才有突破性的進展，開發(fā)了大型無人駕駛礦用車,。目前,，卡特彼勒的共有176輛自動駕駛卡車在澳大利亞、南北美等地礦山運營,。近日,，卡特彼勒宣布使用其Cat MineStar （礦山之星）Command系統(tǒng)的卡車已經安全行駛了6760萬公里，運送的物料已達20億噸,，這個數據比2018年11月公布的數據（10億噸）翻了一倍,。
小松早在2005年開始在智利的銅礦開始無人駕駛運輸系統(tǒng)測試，2008年1月實現商業(yè)化部署,，經過十余年的發(fā)展,，小松的無人運輸系統(tǒng)已經在澳大利亞、南美,、北美的6座礦山應用,，車輛總數超過100臺。近年來,，小松還向市場推出了無人駕駛改裝套件,，并計劃增強無人運輸系統(tǒng)在混合型車隊的應用，以便實現有人駕駛到無人駕駛的逐步過渡,。
在礦業(yè)公司的無人駕駛技術應用成果,、效益和未來預期方面，力拓集團,、必和必拓,、FMG集團、淡水河谷等全球著名礦業(yè)公司會更有說服力,。
力拓集團自2008年開始在澳大利亞皮巴拉爾地區(qū)嘗試自動駕駛卡車,，力拓管理層曾表示，以24小時來計算,，自動駕駛系統(tǒng)比人力駕駛更有競爭力,，并已經投入數百萬美元進行相關自動化技術和人才的培訓,。必和必拓、FMG集團近年來也在不斷擴大自動駕駛礦用車的數量和比例,，比如FMG在拉丁美洲的一個礦場,，只有6輛有人駕駛礦用車，更多的是無人駕駛車輛,。而淡水河谷發(fā)言人Ejzenberg更是表示,，如果無人駕駛產品價格繼續(xù)降低到一定水平，無人駕駛車輛一定會在各個礦山普及,，除了效率提升,、成本和費用降低，無人駕駛能將人類從有害工作環(huán)境和方式中解放出來,。
國內的礦業(yè)公司和工程機械公司無人駕駛起步較晚,，但近年來研發(fā)和應用也快速發(fā)展。值得一提的是,，國內涌現出了易控智駕,、踏歌智行等多家無人駕駛科技公司。
與傳統(tǒng)礦業(yè)和機械公司不同,，易控智駕這樣的礦用無人駕駛公司,，沒有各方面包袱和壓力，又有科技行業(yè)和互聯網行業(yè)的基因,，更加注重新技術的測試和應用,，組織更為靈活，更能協同各個合作方進行小批量測試,，小步快跑,，快速迭代。雖然成功公司時間不長,，易控智駕,、踏歌智行等多家公司快速組建了自動駕駛車隊，在全國多個礦區(qū)測試運營,。預計2021年將開始大規(guī)模投入運營,。
礦用無人駕駛系統(tǒng)模型介紹
根據礦山運輸作業(yè)特點和無人駕駛系統(tǒng)的作業(yè)模型，常規(guī)的礦用無人駕駛系統(tǒng)包括運營監(jiān)控平臺,、無人駕駛車輛（車隊）,、通訊系統(tǒng)等板塊。以易控智駕公司為例,，其礦用無人駕駛系統(tǒng),，包括運營監(jiān)控平臺、無人駕駛單車智能系統(tǒng)、礦車定制設計,、LTE-V2X通信系統(tǒng)四大部分,。
無人駕駛運營監(jiān)控平臺
露天礦采區(qū)作業(yè)范圍廣、地點移動變化大,、設備狀態(tài)變化快,，調度難度也大。傳統(tǒng)對講和跑現場的人工調度方式,，無法實現對采礦作業(yè)人員和設備的實時監(jiān)督,，管理難度大、成本高,。系統(tǒng)調度和平臺調度則很好的解決了這一問題,。
易控智駕無人駕駛運營監(jiān)控平臺
生產監(jiān)控平臺是作業(yè)管理與監(jiān)控的主體,，是礦山運輸無人駕駛的綜合調度指揮系統(tǒng),，相當于中樞和大腦。易控智駕的無人駕駛運營監(jiān)控平臺,，由中央顯示屏,、數據庫服務器、地面控制服務器,、遠程操縱臺,、地面差分 GPS 基站、路側攝像頭等設備組成,。
平臺提供礦山數字地圖,，對運輸車輛的進行路徑規(guī)劃，在作業(yè)過程中獲取車輛信息,、采集設備狀態(tài),、自動維護作業(yè)進度信息，為用戶提供清晰,、直觀的礦區(qū)綜合信息和人工干預控制接口,，為車輛提供自動作業(yè)調度及主動防撞指令。
平臺功能圍繞綜合顯示與智能調度,，以安全,、高效、自動化為目標,，主要包括數字地圖,、路徑規(guī)劃、作業(yè)調度,、運行監(jiān)控,、數據記錄等。
無人駕駛單車智能系統(tǒng)
傳感器和通訊技術，是車輛實現無人駕駛和智能管控的基礎,。傳統(tǒng)的礦用車需要搭載先進的車載傳感器,、控制器、執(zhí)行器等裝置,，同時融合現代通信與網絡技術,，實現車內網、車外網,、車際網的無縫鏈接,。單車智能系統(tǒng)具備信息共享、復雜環(huán)境感知,、智能化決策,、自動化協同等控制功能，與智慧礦山和輔助設施實現礦山智能運輸,。
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易控智駕無人駕駛車輛和傳感器
無人駕駛單車智能系統(tǒng)包括環(huán)境感知,、決策規(guī)劃和車輛控制三大板塊。環(huán)境感知系統(tǒng)通過十余種傳感器,，獲取實時,、準確的自身狀態(tài)及全方位行駛環(huán)境信息，并且對環(huán)境準確理解,。決策規(guī)劃系統(tǒng)決定車輛的安全行使模式,，規(guī)劃安全、實時的無碰撞軌跡,。車輛控制系統(tǒng)用以實現車輛的縱向車距,、車速控制和橫向車輛位置控制等。
無人駕駛系統(tǒng)圖
LTE-V2X通信系統(tǒng)
通信方面,，礦山無人駕駛系統(tǒng)需要形成可運營的完整網絡體系,，能夠在高頻段、高車流量的環(huán)境下提供可靠的通信能力,，并且具備大容量,、低時延、抗干擾性以及可管理性等特性,。
智能礦車定制設計
在單車智能系統(tǒng)的基礎上,，還需要根據不同的礦車車型進行定制設計，在傳統(tǒng)車型基礎上開發(fā)出線控智能化車型,，并優(yōu)化自動駕駛硬件配置前裝匹配及通信協議匹配,。
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