前进、停靠、提升、开斗、倒车……整套作业流程一气呵成、井然有序。让人感到惊奇的是，眼前的这个“庞然大物”，驾驶室里却空无一人，而远在3公里外的远程控制室内，电铲驾驶员正在通过5G网络传输的操作信号，精确控制着设备的每一个动作。
远程操控电铲正在与无人驾驶矿卡协同作业
这是国家能源集团平庄煤业以元露天矿为代表的，成功将矿卡无人驾驶、电铲远程操控技术应用到生产实际中去，逐步开启矿山智能采剥的一个缩影。
当提起传统煤矿，大家首先想到的是什么？复杂严酷的施工环境、日益严格的安全管理、劳动力濒临短缺、生产效率落后……传统矿山行业急需寻找新的破局之路。而矿山智能化正是解决当下煤炭行业各种难题的最佳方案。
内联外拓 构建高水平创新架构
“自平庄煤业启动设备远程操控智能化升级改造项目以来，我们迅速从各部门抽调相关专业人员组建智能化建设智能采剥专班，因地制宜制定矿卡无人驾驶+电铲远程操控运输体系，并展开了运输系统软硬件部署，为日后实现矿用卡车与电铲、推土机、挖掘机协同作业以及无人驾驶车辆与有人驾驶车辆混编运行打下基础。”元露天矿智能采剥专班人员田超说。
智能调度指挥中心全景
经过多年技术攻关，截至今年4月底，元露天矿在透明地质、智能设计、集群调度、设备远控和故障诊断等领域取得重大技术突破，目前已构建了集三维测绘、地质建模、地图实时更新、模型动态重建为一体的综合管控平台，首创了运输网络动态规划、开采计划智能设计、作业任务自动生成、设备集群智能调度的采剥作业链贯通协同运行技术，并研发了采剥设备零损伤线控改造、位姿精准操控、人机安全保障的远程智能操控技术，形成了行业内具有代表性的智能采剥理论和技术体系，为企业智能高效采剥生产提供了强有力的技术支撑。
无人驾驶 跑出智能“加速度”
走进平庄煤业元露天矿，一条又一条蜿蜒盘旋的盘山公路上，5辆无人驾驶的卡车满载着黑亮的煤炭正在有条不紊地自动运输作业。
无人驾驶矿卡在采场内运输作业
针对露天煤矿作业现场复杂的地理环境，元露天矿经过不断摸索和尝试，相继攻克了包括天气环境感知、湿滑道路控制等多项关键技术，现已具备矿用卡车自动倒车入库、停止作业、自动装卸、自主避障等功能，使其自动按照指令在运距最短、运力最大、效率最优的条件下进行无人装载、运输和卸载循环作业。
通过与网络公司的合作，元露天矿攻克了露天矿网络传输速度慢、5G网络部署难的问题；通过开发道路均衡碾压技术，无人驾驶车辆可进行安全可控范围内的横向自移动，从而攻克无人矿卡行驶路线单一、反复碾压造成的车辙问题；通过融合感知技术，精准把握矿区的复杂环境，及时更新地图……
“随着无人驾驶技术落地，原本每班需要5名作业人员减少至仅需2人，成功实现了12人的转岗。这一改变不仅减少了整体工作强度，还让职工从接触粉尘、噪音的作业环境中解放出来，降低了职工职业病发病率，极大提升了幸福感！”元露天矿智能采剥专班人员石昊哲说。
“操作手”变“指挥官”
为了释放大型生产设备的潜能，元露天矿对电铲进行了智能化远程操控改造，在基于5G网络条件下，通过加装GPS定位、倾角传感器、位移传感器用来感知电铲工作姿态等提升方案，来实现铲斗精准定位、铲臂路径自动规划、车铲自动对位等功能。
“设备改造完成后，我们在电铲远程控制室的座椅上又为司机加装了六项自由度运动平台控制系统，它能够真实模拟出电铲各个模式下的运动反馈，如路面颠簸、铲斗碰撞物体、上下坡倾斜感等，坐在上面就如同身临其境一般，为安全作业提供一道技术保障。”田超说。
电铲司机在远程驾驶室操控设备
为了全方位监控电铲的运行状态，元露天矿通过对关键部位安装了温度、转速及制动器开合状态监测传感器，并利用5G网络实时传输设备运行状态至远程控制室，使操作人员能够随时掌握设备状态，及时处理潜在问题。
“电铲远控操作主要依赖网络传输，我们在设备上安装数个报警装置，当网络延时大于30毫秒，设备就会强制停机。同时，设备已经实现半自动化，第一铲之后就可以设定自动复位、一键卸料，不需要再找点，而且运行非常精准。目前，电铲远程操控效率达到有人驾驶、有人操作的84％，基本与之相近。”石昊哲说。
国家能源集团平庄煤业坚持高站位高起点开局起步，坚持以科技创新为动力，以场景应用为着力点，以“减人、增安、提效”为根本目标，进一步推动远控电铲与无人驾驶协同作业的普及应用，先后对元露天矿、锡林河公司、白音华公司、蒙东矿业4座露天矿7台电铲进行了远程操控升级改造，有效推动了煤矿智能化建设，大幅改善优化了职工作业环境和劳动强度，为企业高质量发展、安全稳定生产奠定了坚实基础。
