穿白衬衣、坐办公室，矿工远程“开”电铲
2024-05-10
来源：IntelMining智能矿业
4月30日，在内蒙古电投南露天煤矿，身着白衬衣的电铲司机长贾文涛坐在远程操控室，看着高清显示屏，精准操纵着5公里之外的大型矿用电铲。这台无人铲车顺山体作业，挖取矿石、灵活转向、放置矿石……不一会工夫，矿车就被装满。“我坐在办公室就可以远程驾驶着电铲挖矿，再也不用在露天矿山的恶劣环境中工作。”贾文涛笑着说，“我也成了白领啦！”这是露天矿电铲智能远程控制自动装载系统的作业场景，这套装备由太原重型机械集团有限公司（以下简称太重集团）自主研发。近日，国家矿山安全监察局与工业和信息化部公布了2023年度矿山领域机器人典型应用场景名单，该电铲系统成功入选。图为露天矿电铲智能远程控制自动装载系统作业场景。山西太重集团融媒体中心提供据统计，我国目前约有矿山2.8万处，其中煤矿约4000处、金属矿山约1.2万处。露天矿山多数在高温、高寒、高海拔等区域，作业环境比较恶劣。“有些地区还存在缺氧情况，作业现场振动粉尘大、噪声大。在长时间日照下，采场地表温度有时能升至50℃以上。”太重集团智能采矿装备技术全国重点实验室常务副主任李光说，“建设‘智慧矿山’，用智能设备代替矿工作业，才能让矿工远离恶劣作业场所。”太重集团决定研发露天矿电铲智能远程操控系统等矿山“一揽子”智能装备，以智能连续作业和无人化运输，实现无人化采矿，让工人作业环境更健康更安全。露天矿山开采作业包括钻、爆、采、运、破、排等流程。太重集团智能采矿装备技术全国重点实验室智能化所所长岳海峰介绍，电铲智能远程操控应用在采掘和装载两个主要作业场景。“我们把自主感知、自主规划、自动挖掘、柔性回转、精准卸料定为研发目标，力求真正实现‘智慧作业’。”然而，由于矿山地形复杂，实现这个目标并不容易。岳海峰说：“矿工远程操作设备时，要和在现场一样，就得让机器能够眼观六路、耳听八方，实时处理出现的各种问题。”研发中，岳海峰和团队攻克了高速低延时无线通信、复杂环境全景感知、智能辅助挖掘与装载、数据驱动的故障智能诊断等一系列核心技术。“我们花费了两年多时间攻克一个个技术难题，确保达到现场精准作业水平。”岳海峰说，“这套自动装载系统能将现场作业信息，转化为机器可以‘理解’的数字语言，经人工智能精准快速分析后，形成辅助决策，结合工作装备的动力学模型，协助操控设备作业，使得远程操作人员感觉就在现场操控。”露天矿电铲智能远程控制自动装载系统安全作业，核心在于摄像头看得全且数据实时传送。岳海峰和团队成功攻克了这项关键技术。“在煤矿开采现场，电铲这样‘大块头’，一挖斗物料加自重，接近百吨。‘挖-卸-挖’的一个循环周期，用时只有30秒。”岳海峰说，要让“大块头”干得快，得要它“看”得准、“看”得全。这包括两个方面：一是让“大块头”和人眼一样拥有180度的视野，因为单个摄像头的工作面角度只有90度；二是确保数据传送时间要控制在140毫秒以内。“任何作业指令稍有延迟，带来的风险难以估量。”岳海峰解释道。“140毫秒，仅仅是一次眨眼的时间。在这短暂的时间内，要将铲车身上摄像头采集的数据处理，还原成人眼看到的效果，传回到远程操控室。”岳海峰介绍，为了实现这一目标，岳海峰和团队在电铲上安装多个摄像头与传感器，并广泛应用毫米波雷达和图像识别等先进技术。此外，露天矿电铲智能远程控制自动装载系统，融合有车铲协同智控功能，成为名副其实的“老司机”。记者在现场作业看到，地面调度系统远程发出指令至车载系统，车载系统接收指令后，根据目标位置自动规划路径，实时规划出最优工作路线，发车到装载区装载。“系统拥有车铲协同、安全会车、自动避障、应急接管等功能，实现‘装运卸停’全流程无人化作业。”李光说。值得一提的是，露天矿电铲智能远程控制自动装载系统，还为现场作业车辆建立起完备的“防火墙”。“当现场出现突发情况，可以实时预警、智能制动停机，甚至还可以科学规划避灾地点。”李光说，以前矿区发生紧急情况，或用对讲机或打电话，层层通知传达，有时遇到矿坑通信信号差，还得人工口头告知。“现在，这套系统能人工分析决策，自动避灾。”“电铲智能远程操控系统实现了‘坐在办公室里开电铲挖矿’，让工人劳动强度大大减少，还提高了生产效率。”李光说，据测算，在相同工况下，这套系统平均每日作业时间能延长2个小时，整体作业效率较人工作业提高5%。向“新”而行，行稳致远。这套电铲远程操控系统，订货量已超过20余台套，10立方米及以上电铲远程操控系统国内生产占有率100%。
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