洛鉬智慧礦山建設“領跑”中國礦業(yè)

王海波｜文

智慧礦山正給全球采礦業(yè)帶來一場前所未有的革命。連年來，洛陽鉬業(yè)作為智慧礦山的領航者和創(chuàng)建者，綠色礦山的踐行者和推動者，先后與西安建筑科技大學、河南躍薪科技公司以及華為集團深度合作，研發(fā)出露天礦無人采礦裝備及智能生產(chǎn)調度系統(tǒng)，傾力打造出國內首家智慧礦山標桿企業(yè)。

在洛陽鉬業(yè)礦山公司生產(chǎn)科工作了16年的劉電波，先后從事過生產(chǎn)調度員、配礦班班長和生產(chǎn)科科長等職務，并經(jīng)歷了采場現(xiàn)場調度、調度中心遙控指揮調度模式。如今不需要在夏季頭頂烈日，冬季腳踏冰雪現(xiàn)場奔波和在調度中心通過視頻指揮鏟裝及運輸作業(yè)，僅利用智能化調度系統(tǒng)便可輕松下達鏟裝、運輸、卸礦調度指令，同時所有車輛實現(xiàn)自動派單模式。

即將退休的碎礦工范六群在1 號碎礦站見證了運礦車輛從有人駕駛到無人駕駛的智能化運行，深有感觸地說：“干了一輩子礦工，真是開了眼界了，運礦車輛實現(xiàn)無人駕駛，這在以前想都不敢想”。

在調度中心遠程作業(yè)

聚集行業(yè)發(fā)展 引領技術進步

隨著國家對礦山資源綜合開發(fā)利用、環(huán)境保護、開采工藝、技術裝備、安全管理等方面要求得越來越嚴格，以數(shù)字化、信息化、自動化和智能化帶動傳統(tǒng)礦業(yè)轉型和升級，打造安全、綠色、高效、智能礦山，提高核心競爭力，是中國礦山行業(yè)的必由之路。

發(fā)展成就夢想，變革方能言勝。近年來，洛陽鉬業(yè)深入貫徹落實國務院《關于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等國家相關政策，按照《國家智能制造標準體系建設指南》的總體要求，實現(xiàn)了生產(chǎn)組織數(shù)字化，配礦管理動態(tài)化，礦巖計量自動化，現(xiàn)場管理可視化，調度指令信息化，設備運行自動化，信息傳遞網(wǎng)絡化的目標。

與西安建筑科技大學合作實施的集群協(xié)同卡車智能調度及礦巖運輸無人計量系統(tǒng)，實現(xiàn)設備實時位置顯示、歷史軌跡回放以及滿載、空載、待車等工作狀態(tài)識別。利用群智能優(yōu)化算法構建實時調度優(yōu)化模型，進行最優(yōu)化的路徑選擇、全局及局部車流規(guī)劃，作業(yè)人員或無人設備利用移動終端實時接收調度指令，對生產(chǎn)過程的突發(fā)情況進行動態(tài)預警及調整。礦巖運輸無人計量利用配礦——調度——稱重流程化智能管控技術，在卸載稱重時實現(xiàn)卡車、出礦點、出礦品位、噸位等數(shù)據(jù)智能識別，所有數(shù)據(jù)實時匯總至云平臺中心數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)自動將數(shù)據(jù)與配礦、調度指令進行實時比對，對未按要求進行裝——運——卸操作的卡車進行自動提示，大幅降低了計量勞動強度，保證了配礦及調度準確性。

2015年，實施的“三道莊露天礦智能化裝備及其關鍵技術的研發(fā)”項目，根據(jù)該礦區(qū)礦山地質條件、資源賦存形態(tài)及生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境進行一系列的采礦優(yōu)化，按照生產(chǎn)設備操作遙控化→遙控操作遠程化→無人操作智能化的步驟，逐步建立了一套高效、實用、安全的露天礦穿孔、鏟裝和運輸生產(chǎn)設備智能化系統(tǒng)，按照“最大限度利用礦山現(xiàn)有設備，最大限度兼容原有人工操控系統(tǒng)”的技術創(chuàng)新思路，實現(xiàn)設備無人和有人值守之間的信號采集、輸送、控制及自動切換，研發(fā)集智能開采基礎數(shù)據(jù)自動采集、智能工業(yè)大數(shù)據(jù)通信、智能開采無人調度與控制、智能采礦生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、智能開采智慧生產(chǎn)決策和智能化采礦作業(yè)設備于一體的礦山無人開采智慧管控平臺。打破了國外的技術壟斷，實現(xiàn)了穿孔、鏟裝、運輸?shù)臒o人高效作業(yè)。該系統(tǒng)研發(fā)的核心技術，填補了國內該領域的空白，改變了傳統(tǒng)的人工操作模式，提高了采礦裝備的自動化、智能化水平，為提升采礦生產(chǎn)管理水平和企業(yè)核心競爭力，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉型升級，實現(xiàn)智能無人開采奠定了堅實的基礎，可廣泛應用于空區(qū)處理、地震、洪澇、滑坡、泥石流等自然災害以及高原、高溫、高寒、強腐蝕、高輻射等惡劣環(huán)境和高危條件下?lián)岆U救援，具有廣闊的推廣應用前景。

2018年6月，洛陽鉬業(yè)與河南躍薪再度聯(lián)手，成功研發(fā)40 余臺純電動礦用卡車，該車型具備能量回饋系統(tǒng)，在車輛制動或滑行時，將動能轉化為電能并儲存到電池中，既可以延長續(xù)駛里程，又減少機械磨損，有效提高行車安全，與同等功率柴油運輸車相比，能耗及維修費用降低50%以上；利用重載能量回收系統(tǒng)，礦山路況下能量可回收25%～30%，一次充電可滿足8 小時運輸需求，且完全實現(xiàn)零排放。同年9月，15 臺純電動礦用卡車成功開啟智能駕駛新模式，讓智能駕駛在礦山企業(yè)規(guī)模推廣成為現(xiàn)實，中國礦業(yè)從此進入“智能+綠色”新時代。該項目被中國產(chǎn)學研合作促進會評為2019年度創(chuàng)新成果一等獎。

創(chuàng)新贏得先機 智慧創(chuàng)造未來

進入2019年，洛陽鉬業(yè)牽手華為，在全國率先將5G 技術應用在無人礦山領域，對原有智能采礦設備進行基于5G 網(wǎng)絡的升級改造，利用5G 網(wǎng)絡的超高速率、超低時延的特性，徹底解決了礦山特殊復雜環(huán)境信號傳輸?shù)募夹g瓶頸。2019年以來，通過多次改進和調試，實現(xiàn)了無人電動車編隊運行和挖掘機的遠程操控，智能系統(tǒng)通過升級實現(xiàn)了云服務器下的精準控制，進一步加大二代無人電動車研發(fā)力度，提高運行效率和安全性能，不斷滿足復雜供礦條件下的高效運行。目前15 輛無人駕駛二代車輛已實現(xiàn)多個裝載點編隊運行，一號破碎站實現(xiàn)全站運輸無人化。

自動派車及車鏟協(xié)同作業(yè)效率優(yōu)化項目是當前國內智慧礦山深入研發(fā)的必然趨勢，也是實現(xiàn)大規(guī)模無人車智能生產(chǎn)的關鍵。該項目是在原生產(chǎn)智能管控系統(tǒng)的基礎上，依據(jù)智慧礦山和軟件工程的相關理論和方法，進行系統(tǒng)的優(yōu)化分析設計，結合云服務下露天礦智能管控平臺，對車輛智能派單、車鏟作業(yè)效率優(yōu)化等關鍵技術進行系統(tǒng)開發(fā)。而智能調度是露天礦生產(chǎn)組織的“超級大腦”，是從有人駕駛作業(yè)車輛、有人+無人混合作業(yè)到無人駕駛作業(yè)的主要環(huán)節(jié)。

由于原有的調度系統(tǒng)為了保證配礦的效果，按照配礦計劃人工綁定的方式進行，卡車每班嚴格按照調度指令進行裝——運——卸操作，調度模式簡單，容易造成車輛排隊等待時間長、效率低下等問題。為了解決這一問題，實施的全新卡車調度系統(tǒng)，根據(jù)當前裝、運、卸的實時狀態(tài)，進行智能調度，并以配礦計劃為依據(jù)，保證配礦品位均衡，提高了作業(yè)效率。智能派單式調度管理模式，對原有的系統(tǒng)界面，系統(tǒng)交互方式以及異常狀況的處理進行相應調整開發(fā)，尤其對突發(fā)性硬件故障、車輛未按調度執(zhí)行、緊急停派、破碎站應急存礦等異常狀況的處理進行相應的研發(fā)。

為了支持運輸成本核算，在對當前的卡車移動終端軟件進行了升級開發(fā)，在支持車輛實時路線里程統(tǒng)計的同時，通過軟件系統(tǒng)對車輛的裝載點——卸載點的重載里程進行實時匯總分析，自動生成報表。為確保調度算法的實現(xiàn)，進行全新的數(shù)據(jù)感知（輸入）模塊設計，系統(tǒng)全面監(jiān)測當前卡車狀態(tài)（待命、故障、主動停運、空車待裝、重車待裝、重車待卸等）、無裝點狀態(tài)（正常裝載、故障、主動停裝）、卸載點狀態(tài)（正常、故障、主動停卸）、配礦計劃及實時完成情況、指派優(yōu)先等進行實時感知。為獲取相應的狀態(tài)，開發(fā)了對應的挖掘機、破碎站和車輛等三個APP 應用程序。

據(jù)了解，該項目在4月份已完成系統(tǒng)設計、編碼開發(fā)和校園內系統(tǒng)模擬和現(xiàn)場調度測試，逐步接入所有挖機和卡車，完善了調度模型、應急調度、應急存礦、分組指派等特殊場景支持，并全面切換到智能派單系統(tǒng)，下一步將完成與磅房的集成與對接、數(shù)據(jù)同步等功能，根據(jù)應用情況，逐漸完善和處理細節(jié)問題，繼續(xù)對智能管控平臺升級改造，與現(xiàn)有智能裝備對接，實現(xiàn)集成管控，并通過無人機對采場定時航測，實現(xiàn)三維現(xiàn)狀及時更新，提高精準管控水平。