科技力量正在持续改造着各行各业,并将继续成为未来行业变革的主力军。在国务院新闻办公室举行的解读政府工作报告有关情况吹风会上,也提出了科技发展对经济的重要支撑作用,明确了创新在我国现代化建设全局中的核心地位。正是在国家对科技创新支持鼓励的背景下,无人驾驶逐渐从原来的“天方夜谭”变成了现实,并不断扩大应用范围。如今,无人驾驶已经进入能源领域,引发新一轮的智能化改造浪潮。
矿区智能化改革势在必行
当下,智能矿山正是能源行业的一个热点,从国家到地方,相关的政策频频发布,各大矿区也在积极推动智能矿山的搭建。诚如中国矿业大学校长葛世荣教授所言,当前煤炭企业对智能化技术的追求意愿非常迫切,都希望利用智能化创新驱动来促使企业转型升级。
2020年3月,国家能源局等八部门印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,给予这一行业以鼓励。同年6月,国能宝日希勒能源有限公司所在的内蒙古自治区印发的《关于加快全区煤矿智能化建设的实施意见》提出,要在已有11座煤矿实施智能化改造、2处露天煤矿无人驾驶卡车工业性试验成功的基础上,加快煤矿智能化实施进程。此外,陕西、山东、贵州等地也陆续制定了相关的政策目标,矿区智能化改革犹如星星之火。
2020年7月,国家能源局发布了《关于开展首批智能化示范煤矿建设推荐工作有关事项的通知》,提出推动智能化技术与煤炭产业融合发展,发挥智能化示范煤矿的引领带动作用,加快煤矿智能化建设。并明确了建设目标,即到2021年年底建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。
与此同时,煤矿的生产安全也亟须智能矿山的搭建。2020年,国家煤矿安监局连发两条通知,对煤矿安全生产中的监管监察及责任主体进行了制度上的明确,并多处提及加快智能化建设。其中《关于落实煤矿企业安全生产主体责任的指导意见》指出,要加快推进智能化建设和危险岗位机器人替代,推进互联网、大数据、人工智能同煤矿安全生产的深度融合。
大型运矿卡车的无人驾驶技术作为智能矿山中的关键一环,也迎来了发展的契机。此前,业内认为2019年是矿区无人驾驶的元年,而航天重工董事长虢劲松表示,现在这一行业已经迎来大发展的阶段,未来还会有更多的项目落地。“国家政策层面的推动,对于行业发展和技术演进有巨大的推动作用。用户端在国家政策支持下,能够主动开展这样的项目,提出相应需求,为技术发展提供了优质的试验平台。”虢劲松说。
科技创新突破重重难点
在这样的机遇之下,矿区无人驾驶正在逐步突破技术壁垒,在各种不同的艰苦条件下实现无人驾驶的系统部署。在全国各地的矿区,一辆辆无人驾驶的矿卡正行驶在矿区的道路上,进行着原本需要多个人工才可以完成的装载、运输、排土等工作。
其中有一家矿区,位于内蒙古呼伦贝尔草原的中部,每年那里都会出现零下四五十度的极寒天气,由此给矿区的安全生产带来很大困难。随着由5台改造后的220吨MT4400电动轮矿用自卸卡车、1台WK-35电铲和1台推土机及洒水车、平路机、指挥车等辅助作业车辆组成的露天矿无人运输作业系统出现在国能宝日希勒能源有限公司露天煤矿(以下简称为“宝日希勒露天煤矿”),宝日希勒露天煤矿面临的诸多问题都迎刃而解。
在政策号召和鼓励之下,国家能源集团提出了智能矿区的建设规划。2020年5月,旗下国能宝日希勒能源有限公司联合航天重工、慧拓启动了极寒型复杂气候环境露天矿无人驾驶卡车编组安全示范工程项目,并在宝日希勒露天煤矿落地。据介绍,该项目是世界第一个极寒(零下50℃)环境下大型矿用自卸卡车无人驾驶编组运行项目,也是国内第一个5G网络下实现5台大型矿用自卸卡车无人驾驶工业性运行项目。目前,该项目正在进行稳定的工业试运行。
宝日希勒露天煤矿是国家能源投资集团煤炭板块重要的大型煤矿,具有煤层埋藏浅、倾角小、厚度大、赋存条件好等特点。公开数据显示,该煤矿储存量达15.82亿吨,国家核定生产能力3500万吨/年,日装车运输能力10万吨以上。宝日希勒露天煤矿副矿长徐煦表示,除了气候条件恶劣,极寒天气也会影响到矿区的装卸卡车等设备,缩短一些零部件的使用寿命,给煤矿开采带来了额外成本和安全风险。
煤矿开采的安全问题一直困扰着行业。宝日希勒露天煤矿矿长于海旭指出,矿山用的大部分都是大型设备,视野盲区较大,且矿山工作负荷大,有人驾驶可能会出现疲劳驾驶的风险,安全管控的工作量也很大。而无人驾驶恰好可以解决这些风险。同时,无人化的改造也针对当地的极寒天气,针对性地增加了防寒零件,大大减少了因极寒天气而导致的零部件损坏成本。
无人化也大大提高了矿区开采的效率。按照矿区以往5矿车编组作业的安排,实现无人驾驶编组后可实现换班的无缝衔接,不再需要司机,可节约人力约20人,同时间接减少与之相配套的服务人员和管理人员。宝日希勒露天煤矿方面表示,5台卡车无人化工业运行后,预计每年可累计节省约571万元支出、增加50万吨运输量。
人才培养创造后续力量
“无人化生产作业从根本上杜绝了人员安全事故的发生。在后面的运行过程中,我们会继续加大对无人驾驶系统的管理以及人才培养,希望能够真正实现矿山的安全高效。”国家能源集团宝日希勒能源有限公司副总经理孟峰表示。
宝日希勒露天煤矿对无人驾驶矿卡的积极态度,也激发着他们未来对这一领域的持续看好,其中很重要的便是相关人才的培养。宝日希勒露天煤矿方面认为,项目从一开始就由多组员工参与其中,同时矿区也会根据实际情况培育更多相关人才,为后续无人驾驶矿卡在矿区的有序运营打下坚实根基。
作为行业的推动者和实践者,虢劲松也注意到了人才的匮乏。“目前这一方面的人才比较难招入,高校针对这一领域的专业也相对较少。”随着无人驾驶在商业领域和工业领域的迅速推广,人才队伍的建设成为行业发展的关键,它不仅保证了无人驾驶的可持续性进步,同时,不论是宝日希勒露天煤矿还是其他国内的能源矿区,都期待着相关人才能继续推动无人驾驶在矿区甚至其他更多工业场景中的应用。而随着越来越多的矿区加入无人驾驶的行列中,相关的人才需求会进一步激发。
宝日希勒露天煤矿正是矿区无人化发展的一个缩影。孟峰对此表示:跨越呼伦贝尔地区零下50℃极寒复杂气候的满载工业性试运行已经基本完成,整套无人驾驶系统的可靠性和稳定性、尤其是耐受极寒气候的能力已经得到充分验证。我们有信心与航天重工、慧拓公司一起,加快极寒型复杂气候环境露天矿无人驾驶卡车编组安全示范工程项目的推进,将宝日希勒露天煤矿打造成为国内无人矿山行业标杆企业,最终实现露天煤矿安全、高效、绿色、智能发展。
慧拓研究院副院长高玉表示,如果各地矿区无人驾驶的项目难度最高为十级,此次在宝日希勒露天煤矿进行的极寒型复杂气候环境露天矿无人驾驶卡车编组安全示范工程难度几乎置顶。突破难度系数最高的矿区地理和气候的条件限制,宝日希勒露天煤矿引入的露天矿无人运输作业系统完成了多个技术突破,为无人驾驶在各种不同矿区的落地打下了基础,其搭建起的行业壁垒,最终会推动行业标准的形成,进一步验证无人驾驶在矿区落地的可行性。
中国矿业大学副教授杨健健也指出,露天矿开采是一个系统工程,不仅涉及矿卡运输,还有很多生产环节。运输环节决定运力和产量的瓶颈,所以无人驾驶运输系统的成功运用增加了矿山生产与管理者对于机器人、人工智能技术应用的信心,提高了安全和生产效率,减少了人为事故隐患等潜在问题,使得更多的先进技术进军和落地矿山开采行业,相信未来会在更多的生产环节带来更高的开采效率。
