露天煤矿矿用卡车无人驾驶发展概况

露天煤矿矿用卡车无人驾驶发展概况

高一宸1

1. 西安科技大学，能源学院，陕西 西安，710054

摘要：露天矿山在智能化建设过程，面临着诸多挑战，如：烟囱系统林立，网络零散独立，数据打通困难；机房/数据中心老旧，难以满足业务发展；视频监控智能不足、覆盖有限；采剥运输安全隐患大，自动驾驶待成熟和普及等；通过提供的智能化露天煤矿整体方案，可以帮助矿企实现平滑数字化转型，构建企业核心竞争力，支撑智能矿山的少人、无人、安全、高效；初始阶段先行着重打造无人驾驶、智慧园区、智能作业管理等应用，并支撑行业合作伙伴围绕“穿爆采剥排运销”全流程，构建矿山数字化、智能化。             

关键词：露天煤矿、智能化

2022年7月17日西安科技大学“扬帆煤海，逐梦天山”发展成就观察团一行人来到国家首批智能化示范建设煤矿—新疆天池能源集团南露天煤矿。进行了长达十天的参观学习交流活动，经过这次的实习交流活动让我们对于露天煤矿有了新的认识，也是除了井工矿之外第一次接触到露天煤矿极大的开拓了同学们的视野。尤其是对于智能化矿井，大家有了自己独特的认识，除了此前在课本上了解的相关知识，也第一次在现实中看到了智能化的应用。智能化在提高企业生产效率、增强安全生产等诸多方面有着巨大优势。

现阶段矿山存在诸多挑战，如：矿区运输环境差，安全风险高，交通事故易发；人员方面招工难，职业病多发；人工驾驶速度慢，运力差，运输效率低等，运输矿卡无人驾驶是解决上述问题的有效方案，因此是露天矿智能化建设的重要组成部分；通过矿卡智能无人驾驶解决方案，可以帮助矿企客户大幅降低人力成本，节约矿车能耗，将年整体效益提升超过10%。

主要有以下优点：降低安全隐患：作业人员撤离现场，实现运输作业少人化，保障生产安全，避免人员伤害导致停工停产。降低维护成本：车速合理、路径合适，降低油耗和轮胎磨损；车况实时监测，实现预测性维护。通过智能学习和训练，提升调度算法，达到运输效率提升。

矿用卡车无人驾驶技术的研究始于20世纪70年代，由于受到当时信息化和自动化技术水平的限制，进展相对缓慢。进入21世纪，国外以卡特彼勒公司的矿山之星（MineStar）系统和小松公司的自动运输系统（AHS）为代表的卡车无人驾驶技术发展较好，并在巴西淡水河谷公司、澳大利亚所罗门铁矿等矿山进行了无人驾驶卡车的试验和应用。我国矿用卡车无人驾驶技术的研究虽起步较晚，但近年来发展迅速。从20世纪80年代开始了无人驾驶的相关研究工作，但大多数研究集中于某个单项技术。1992年，国防科技大学成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车；2018年8月，内蒙古北方重型汽车股份有限公司MT3600自卸卡车在白云鄂博矿区进行了国内第一辆无人驾驶卡车试验；2019年7月，航天重型工程装备有限公司与国家能源投资集团有限责任公司合作，对矿用卡车进行了无人化升级改造，并在江西铜业股份有限公司城门山铜矿开展了矿用卡车无人驾驶工业试验运行。

近年来，中国重型汽车集团有限公司、北方重工集团有限公司、徐州工程机械集团有限公司等大型传统装备企业，以及青岛慧拓智能机器有限公司、北京踏歌智行科技有限公司、北京易控智驾科技有限公司等科技企业都在积极开展露天煤矿无人驾驶卡车及其系统的研究。另外，《中国制造2025》《煤矿机器人重点研发目录》《煤矿智能化建设指南（2021年版）》等政策措施的出台，大力推动了我国工业智能化转型，为露天煤矿的智能化建设指引了方向。

卡车调度主要功能

1.智能调度智能调度是系统有线与无线连接的核心中转，对上通过移动信号，对下通过无线方式连接各个移动终端主机，整个系统通过核心计算，对装、运、卸的全过程进行监控与管理，运行过程中根据现场情况，以最短路径为原则，实现行车路径的实时自动调度与优化，既提高了效率，又降低了成本。2.车辆实时定位功能系统通过GPS、北斗双星定位模块，对现有已安装卡调终端设备的车辆、挖机进行实时定位、历史回放、运行轨迹查询、速度显示、超速定位及报警、离线定位及报警功能，可以有效减少人为管理盲区，提高现场作业的透明度。3.自动计量管理自动计量能实现生产设备装卸的自动识别与统计。装车时系统自动统计各个挖掘设备和卡车的产量，包括车数、重量、水平运距、垂直运距。并且能够根据流水数据汇总出年、季度、月、日班的工程总量。整个过程不需要任何人为干预，确保信息的客观性和所有数据来源的准确性。4.配矿管理配矿数据的合理性和精准性一直是制约选矿的重要因素，该系统在配矿前将各个点的矿石品位数据和各点的控制品位要求输入系统，系统充分利用线形规划算法，计算出每个铲点到每个卸点的标准流量，并实行动态派以车保证卸点的矿品位数据要求。当矿品位或者采场矿品位发生变化时，系统根据输入的新指标自动进行计算调整。5.数据管理数据管理系统涵盖产量、物资、设备、成本等方面。实施过程中用户可通过IE浏览器按不同的条件对总产量、日产量、月产量、进行检索，查询完成计划百分比；同时对机械设备总台数、出勤台数、完好率、利用率及物资材料的消耗情况进行数据汇总。用户可根据需要进行查询，统计报表可以导出Word，Excel，PDF等格式，方便打印输出。

6.高精度机控制系统系统配置１台高精度挖机终端，水平和垂直定位精度±5cm，可以实现厘米级矿岩铲装界线的精确控制，越界报警，有效控制矿石在铲装过程中的贫化和损失。7.行车防撞预警行车防碰撞预警通过无线通信技术实现设备GPS的传输，采用与施工区域内路网相结合的方法，自动将车载上传的GPS数据与路网地图相结合，当车辆超越安全距离时，不仅能够使接近车辆动态立即显示在车载终端上，而且同时发出语音报警信息，极大地提高了判断的精准性、保证行车安全。

露天煤矿为我国能源行业的发展做出了巨大贡献，目前正在走向智能化，更加科学高效、安全稳定。也将为我国的社会发展事业继续发光发热。

参考文献

1.信息化建设在煤矿无人驾驶智能化应用研究——中国期刊网

2.矿用卡车无人驾驶系统研究——全国能源信息平台