慧拓利用先進科學技術推動我國礦業(yè)向安全、高效、經(jīng)濟、綠色與可持續(xù)的目標發(fā)展
中煤平朔集團大型露天礦智能卡車無人駕駛項目荊樹濤 攝
□ 陳學謙
“十四五”時期，我國能源行業(yè)進入了關鍵發(fā)展階段。在國家提出碳達峰碳中和目標后，能源企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展更是成為了行業(yè)的熱點話題。由于資源稟賦、發(fā)展條件、經(jīng)濟結構等多方面原因，經(jīng)過多年的發(fā)展，以煤礦資源為基礎的煤電成為我國的主力能源，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。今年3月1日，在碳達峰碳中和工作領導小組全體會議上，國務院副總理韓正強調(diào)，要合理規(guī)劃煤電建設規(guī)模和布局，推動煤炭清潔高效利用，發(fā)揮好煤炭在能源中的基礎和兜底保障作用。
對于煤礦企業(yè)來說，保障能源供應穩(wěn)定和推進節(jié)能降碳改造升級均是“十四五”期間的重要任務，煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術支撐，對實現(xiàn)煤礦減人增安提效、促進能源低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義。
2020年2月，國家發(fā)展改革委、國家能源局等八部門聯(lián)合印發(fā)的《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》提出，到2025年，大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化，到2035年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化。
近幾年，一批大型國有煤礦以人工智能技術為依托，積極推進智能化轉(zhuǎn)型進程，而智慧礦山無人化領導者——青島慧拓智能機器有限公司（以下簡稱“慧拓”）利用先進的科學技術，從本質(zhì)上提升自身核心競爭力，真正做到“穩(wěn)中求進”，從而推動我國礦業(yè)向安全、高效、經(jīng)濟、綠色與可持續(xù)的目標發(fā)展，在日益激烈的市場競爭中脫穎而出。
產(chǎn)研結合助力智能化發(fā)展
“中國改革開放試驗田”再結碩果
隸屬于中國中煤能源集團有限公司的中煤平朔集團有限公司（以下簡稱“平朔集團”），是我國目前規(guī)模最大、資源回收率最高、多項指標位居全國領先水平的露井聯(lián)采的特大型煤炭生產(chǎn)企業(yè)。作為中煤集團的主力軍，中煤平朔集團始終走在我國煤礦行業(yè)發(fā)展前列，公司所轄的安太堡露天煤礦是中國改革開放的第一家中外合資企業(yè)，是當時引進外資額度最大、現(xiàn)代化程度最高的中外合作項目，被譽為“中國改革開放試驗田”。
平朔集團以安太堡露天煤礦為首批智慧礦山開發(fā)測試基地，建設以轉(zhuǎn)向遺留采坑為基礎建設的智慧礦山測試基地，通過真實模擬露天礦不同氣候條件下的各種作業(yè)場景并對自動化機械進行標準化測試，助力構建標準化的行業(yè)規(guī)范，為行業(yè)技術落地提供可參考的安全保障。2020年11月，中煤平朔集團公司在國內(nèi)首個智慧礦山無人運輸測試基地——安太堡露天礦卡車無人駕駛試驗場地，對大型露天礦單臺智能卡車無人駕駛項目進行了階段性驗收，通過開展對礦卡采排、感知系統(tǒng)、循跡控制精度與車鏟功能的測試，詳細驗證了大型露天礦單臺智能卡車無人駕駛項目在露天生產(chǎn)作業(yè)中的安全性、操作性、實效性等。
該大型露天礦單臺智能卡車無人駕駛項目由中科院孵化的“國家隊”科技企業(yè)——慧拓執(zhí)行落地，在有著30余年智能控制領域研究經(jīng)驗的首席科學家王飛躍教授的指導下，以其世界首創(chuàng)的ACP平行理論為支撐，慧拓自主研發(fā)了以云端智能調(diào)度與管理系統(tǒng)、礦車無人駕駛系統(tǒng)、挖機協(xié)同作業(yè)管理系統(tǒng)等六大核心子系統(tǒng)組成的平行礦山操作系統(tǒng)——“愚公YUGONG”。作為世界唯一全機型、國內(nèi)唯一多礦種、全場景適配的智慧礦山操作平臺，“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)將核心技術攻關與真實場景需求牢牢結合，在“卡脖子”的關鍵核心技術領域取得重大突破。
基于慧拓行業(yè)領先的人工智能技術能力、卓越的產(chǎn)品設計與工程商業(yè)化落地實力，平朔集團與慧拓聯(lián)合建立無人標準化測試基地，在礦區(qū)系統(tǒng)智能化改造方面，共同研究智慧露天礦涉及的一系列關鍵技術，推進形成智能化礦山的作業(yè)標準與規(guī)范，為大規(guī)模的行業(yè)落地應用奠定基礎。2022年，基于安太堡露天煤礦大型露天礦單臺智能卡車無人駕駛項目的成功經(jīng)驗，平朔集團與慧拓在2021年入選國家首批智能化示范煤礦建設名單的東露天煤礦，開展礦用卡車無人駕駛控制技術改造項目，擬建成山西省最大規(guī)模5G+無人駕駛智慧礦山。
2017年以來，在國家政策的鼓勵下，大批技術型公司如雨后春筍般出現(xiàn)在了智慧礦山賽道，無人駕駛礦車乃至無人礦山整體方案的發(fā)展不斷加快，應用表現(xiàn)也越發(fā)得到礦企的認可，規(guī)模化商用逐漸成熟。慧拓作為中科院孵化的國內(nèi)領先的礦山無人化整體解決方案服務商，2019年9月便在大唐集團寶利煤礦完成了國內(nèi)首個無人運輸系統(tǒng)的商業(yè)化落地運營。近幾年，慧拓憑借過硬的技術和產(chǎn)品實力，結合規(guī)模化落地過程中積累的實踐經(jīng)驗與數(shù)據(jù)資源，開啟了我國自主研發(fā)的平行礦山操作系統(tǒng)全面賦能智慧礦山的新時代。
卓越技術突破礦種限制
一流交付推進井工礦智能化進程
我國煤炭資源分布廣、煤層埋藏深，在數(shù)量上井工礦占比高達80%，遠超露天礦，但開采相對困難，地質(zhì)環(huán)境也更為惡劣復雜，實現(xiàn)無人化需要卓越技術與高質(zhì)量的商業(yè)化交付能力的雙重護航。
2020年，慧拓便開始布局井工礦無人化，通過一年多的實踐完成了關鍵技術的落地轉(zhuǎn)化。2021年9月，慧拓與陜煤集團小保當煤礦、中國電信攜手建設的中國首個井工礦無人運輸項目——小保當“5G＋智慧礦區(qū)”通過驗收。驗收組專家表示，該項目在井工礦無人駕駛領域，取得多項關鍵技術突破，多源異構融合感知技術，可以適應井下巷道弱光照和水汽干擾工況；多模態(tài)的高精地圖等多項技術研制的高精度組合定位系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在無GPS信號環(huán)境中的大范圍精準定位。項目為小保當?shù)V區(qū)“智能裝備、智能交通、智能管理”的總體框架提供了無人運輸完整解決方案，積極推動國內(nèi)井下輔助運輸系統(tǒng)的智能化改造，助力煤礦生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級。
據(jù)了解，截至目前，慧拓已交付超過200輛無人駕駛車輛，全面服務包括國家能源集團、華能集團、國家電投、大唐集團、中國寶武、中煤集團、金隅集團、華潤集團等國內(nèi)頂級能源集團和礦企，落地30余個礦區(qū)。同時，慧拓盡心竭力推動整個礦山無人化的行業(yè)標準化，在大量項目的落地過程中打造了一套業(yè)內(nèi)領先的交付流程。基于以上標準，慧拓與華能集團伊敏煤電公司、百度合作，僅用規(guī)定時間的一半便完成了項目交付，并在行業(yè)內(nèi)率先實現(xiàn)“安全員下車”級別無人駕駛與有人駕駛礦用卡車混編作業(yè)。
成熟的技術方案和一流的標準化交付流程，讓慧拓在多個礦山場景實現(xiàn)了快速規(guī)?；瘡椭?。不到兩年時間，慧拓參與了近八成的全國前十名煤礦的智慧礦山無人化項目，并且在冶金、有色、水泥行業(yè)分別打造了具有標桿意義的商業(yè)落地項目。
政策助力科技創(chuàng)新
煤礦智能化建設進程加速
煤礦智能化是國家重點支持的能源技術創(chuàng)新方向。2020年以來，國家能源局聯(lián)合國家發(fā)展改革委、教育部、科技部、工業(yè)和信息化部、財政部、應急管理部、國家礦山安監(jiān)局印發(fā)《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》，建立了煤礦智能化發(fā)展協(xié)調(diào)機制，以提高煤炭保供能力為目標，以示范項目為抓手，邊健全制度邊推進工作，煤礦智能化建設全面鋪開。在政策鼓勵下，煤炭企業(yè)全面啟動煤礦智能化升級改造。據(jù)國家能源局初步統(tǒng)計，截至目前，全國有近400座煤礦正在開展智能化建設，總投資規(guī)模超過1000億元。國家能源局遴選的71處國家首批智能化示范建設煤礦，總產(chǎn)能近6億噸。在日前召開的國家能源局一季度網(wǎng)上新聞發(fā)布會上，國家能源局有關負責人表示，經(jīng)過兩年探索和實踐，煤礦智能化已成為煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術支撐，“少人巡視，無人操作”智能采煤工作面邁向常態(tài)化應用。
“十四五”期間，科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級是煤炭行業(yè)的重要發(fā)展方向，煤礦智能化建設代表著煤炭先進生產(chǎn)力發(fā)展方向，是行業(yè)邁向更高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。2022年2月28日，國家能源局發(fā)布的關于政協(xié)第十三屆全國委員會第四次會議第0229號提案答復函摘要指出，國家能源局正聯(lián)合科技部組織研究編制《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，擬將一系列煤炭清潔高效利用技術列為“十四五”時期重點任務，并將會同相關部門并組織相關企業(yè)、科研機構、高校和國家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺，積極推動規(guī)劃落地，推進煤炭利用清潔低碳、高效智能轉(zhuǎn)型，為碳達峰碳中和目標的實現(xiàn)提供科技支撐。
毋庸置疑，在國家政策的引導和推動下，會有越來越多的科研機構和像慧拓一樣擁有雄厚技術實力的科技創(chuàng)新企業(yè)加入到推進煤礦智能化建設的事業(yè)中，勇?lián)蓬^兵重任，持續(xù)推進科技創(chuàng)新，全面加速規(guī)?；a(chǎn)業(yè)落地進程，共同構建產(chǎn)學研用一體化的無人礦山、智能礦山產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局，服務國家能源安全戰(zhàn)略，為國家能源礦企高質(zhì)量發(fā)展、加快制造強國建設、發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟、實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略等方面提供有力支撐。
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