國內(nèi)6大礦區(qū)無人駕駛落地現(xiàn)狀分析

時間:2023-01-11

來源:新戰(zhàn)略

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導語:部分礦區(qū)無人駕駛項目不僅在國內(nèi)領先,更成為世界標桿。

伯鐳科技-酒鋼西溝礦“5G+智慧礦山“項目

1、項目基本描述

該礦區(qū)位于海拔約3400米的高寒山區(qū),夏冬溫差70度。多年來,由于長期在惡劣環(huán)境下工作,企業(yè)人員嚴重流失。伯鐳科技聯(lián)合甘肅移動、華為公司打造了全國首例集車、鏟、鉆聯(lián)合作業(yè)為一體的智慧礦山系統(tǒng)。系統(tǒng)正式投用后,操作人員脫離了惡劣環(huán)境,并與生產(chǎn)設備分離,消除了人身安全隱患。


酒鋼一期完成了2車1鏟的無人化改造。項目完成后,礦區(qū)產(chǎn)面實現(xiàn)了連續(xù)夜間無安全員安全生產(chǎn)。每年節(jié)省人力成本近280萬,油耗降低5%,輪胎磨損減少30%。


酒鋼二期項目是對西溝礦全礦的車輛及設備進行智能化改造。由于現(xiàn)場設備數(shù)量多,交期緊迫,伯鐳科技在酒鋼二期項目上制定并實施了無人駕駛礦卡改制標準化流程,同時全過程依據(jù)整車測試規(guī)范進行測試驗證,實現(xiàn)了線控設備改制5天內(nèi)高效高質(zhì)完成,該速度在行業(yè)內(nèi)屬于領先水平。同時,伯鐳科技還在酒鋼西溝礦二期項目上實現(xiàn)了礦卡線控系統(tǒng)全自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊化無損化改制,讓車輛后期運維效率大幅提升。該項目完成后,酒鋼西溝礦將在近4000米海拔的極端惡劣環(huán)境下實現(xiàn)24小時全礦無人生產(chǎn)。


圖:伯鐳科技為酒鋼西溝礦打造的無人礦車+無人鏟車

2、項目創(chuàng)新性

  • 針對高海拔惡劣環(huán)境的礦區(qū)智能駕駛算法平臺。該平臺通過利用車輛上安裝的毫米波雷達、激光雷達等傳感器檢測周圍環(huán)境進行數(shù)據(jù)融合和環(huán)境預測,將多源信息進行匯聚,建模,融合分析,構(gòu)建智能平臺網(wǎng)聯(lián)協(xié)同系統(tǒng),實現(xiàn)人—車—路—環(huán)境的全面交通態(tài)勢感知,以提高對環(huán)境感知的準確性和魯棒性。在高度復雜和不確定性駕駛環(huán)境中對運行環(huán)境短期和長期變化進行預測,實時動態(tài)調(diào)整感知算法的參數(shù),以提高感知算法的自適應能力和抗干擾能力。目前,伯鐳科技針對礦區(qū)的大揚塵、雨雪天氣都有很好的算法解決方案。
  • 無人駕駛礦卡改制標準化流程,實現(xiàn)了線控設備改制5天內(nèi)高效高質(zhì)完成。
  • 礦卡線控系統(tǒng)全自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊化無損化改制,讓車輛后期運維效率大幅提升。
  • 自研的高寒地區(qū)抗結(jié)冰自動排水系統(tǒng),有效解決寒冷條件下礦車冬季結(jié)冰剎車失靈的問題,確保整車制動管路始終處于高度干燥、低水份殘留的狀態(tài),解決了冬季人工排水的不便或工作失誤、管路內(nèi)因結(jié)冰堵塞導致的制動力下降、剎車失靈故障,確保行車安全。
  • 多重冗余制動安全系統(tǒng),在一個制動系統(tǒng)失靈的情況下,還有多重保護,確保下安全員后車輛的安全運行。
3、行業(yè)影響力

該項目受到甘肅省高度重視先后被評為工信部“礦山領域機器人應用優(yōu)秀場景”及工信部第五屆“綻放杯”一等獎。

基于多重冗余制動系統(tǒng)及可靠算法,該項目在國內(nèi)率先實現(xiàn)連續(xù)夜間無安全員安全生產(chǎn),從本質(zhì)上實現(xiàn)礦區(qū)的安全生產(chǎn)。

行業(yè)內(nèi)首個車鏟鉆協(xié)同作業(yè)的項目,各大型設備之間的系統(tǒng)性處于行業(yè)領先地位。全流程大幅減少人工干預,達成礦區(qū)降本增效,安全運營的目的。
易控智駕-特變電工南露天煤礦無人駕駛項目

  1、項目基本描述
 南露天煤礦隸屬特變電工新疆天池能源有限責任公司,是國家2010年實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略23項重點規(guī)劃項目中唯一煤礦項目,核定生產(chǎn)能力4000萬t/年。無人駕駛項目自2020年11月正式啟動,至今安全運行25個月安全零事故,項目常態(tài)運營30臺無人駕駛車輛,是國內(nèi)單礦最大編組的無人駕駛運輸運營項目。

圖:易控智駕無人駕駛寬體車
2、項目創(chuàng)新性

四位一體構(gòu)筑”云-邊-端”整體解決方案:

智能云控管理平臺。可提供復雜場景下的多編組混合調(diào)度、三維可視化監(jiān)控、生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)分析、車輛智能點檢及智能維保等功能。

單車無人駕駛系統(tǒng)。線控整車:前裝定制化正向設計,具備安全冗余裝置,適應燃油、新能源車輛的線控底盤;無人駕駛硬件:車規(guī)級、高算力的計算平臺、適應-40℃~85℃及強振動的礦山環(huán)境;無人駕駛軟件:算法全棧自研,可識別小石塊、車輛等礦山環(huán)境物體,依據(jù)車輛載荷、起伏地形動態(tài)自適應控制,實時故障診斷。

協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)。優(yōu)化裝載區(qū)配車調(diào)度方式,提供裝卸載引導、整修作業(yè)、灑水降塵、地圖采集和現(xiàn)場生產(chǎn)指揮等。

通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。基于5G/4G專網(wǎng)、公網(wǎng)的全域覆蓋,同時依托UPF數(shù)據(jù)分流、邊緣計算、V2X通信,實現(xiàn)車-車、車-路、車-云實時互聯(lián)互通的高速信息交互。
3、行業(yè)影響力

2020年11月正式啟動,持續(xù)安全運行25個月安全運營;

2021年7月,率先實現(xiàn)雙編組24小時連續(xù)作業(yè);

2022年6月,率先實現(xiàn)四編組24小時連續(xù)作業(yè)。
踏歌智行-白云鄂博礦區(qū)5G無人駕駛運輸項目
1、項目基本描述
踏歌智行與包鋼集團簽訂19臺礦用卡車無人駕駛改造合同,共同打造白云鄂博礦區(qū)5G無人駕駛運輸項目。目前,該項目已經(jīng)實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡下白云鄂博東礦區(qū)全礦無人駕駛,是國家級無人駕駛露天鐵礦示范樣板工程。在國內(nèi)外,該項目都發(fā)揮了標桿性作用,實現(xiàn)了全球第一臺在用卡車非線控無人化改造、中國第一臺礦卡車輛無人駕駛改造并投入運營、全國乃至全球首個基于5G網(wǎng)絡條件下無人駕駛礦車的首個應用。

圖:踏歌智行無人駕駛礦卡
2、項目創(chuàng)新性

應用需求:白云鄂博鐵礦東礦區(qū)全程6km,大部分為坡度路段,上下行最大14%坡度,180°的彎道多達3處,對道路行駛安全性、穩(wěn)定性有較高的要求;同時,礦區(qū)實際裝卸載區(qū)場地受限,區(qū)域大小頻繁變動。無人駕駛系統(tǒng)需具備狹窄區(qū)域內(nèi)車輛安全行駛、精準停靠、靈活互動的能力,以適配動態(tài)停靠電鏟、動靜態(tài)停靠卸載區(qū)的要求。

方案優(yōu)勢:踏歌智行作為國內(nèi)較早提出露天礦無人駕駛運輸系統(tǒng)整體解決方案的技術(shù)提供商,針對露天礦運輸?shù)膶嶋H需求,提出基于“車-地-云”的無人駕駛運輸系統(tǒng)總體解決方案“曠谷”,助力智慧礦山的全面建設。該方案覆蓋采、運、排運輸運營全場景,適配煤礦、金屬礦、砂石骨料礦各類作業(yè)工藝,支持無人駕駛礦卡/礦用寬體自卸車、挖掘電鏟/挖機、推土機、前裝機、壓路機、灑水車、加油車、爆破車等的全區(qū)域調(diào)度及混編作業(yè)。

應用效果:目前,該項目已經(jīng)實現(xiàn)了白云鄂博東礦區(qū)全礦5G網(wǎng)絡下無人駕駛:一方面,踏歌智行“曠谷”無人駕駛系統(tǒng)具備在該環(huán)境下穩(wěn)定作業(yè)能力,車輛控制狀態(tài)符合安全生產(chǎn)要求;另一方面,案例測試期間,踏歌無人駕駛系統(tǒng)在各種受限條件下能夠高效率滿足裝卸載功能要求,達成全流程無人駕駛狀態(tài)。經(jīng)專家評審,其應用的無人駕駛系統(tǒng)具備穩(wěn)定的“車、邊、云”系統(tǒng)架構(gòu),性能滿足礦區(qū)環(huán)境應用要求,具備大范圍商用推廣的條件。該項目的關(guān)鍵技術(shù)均有相應專利作為支撐,例如無人駕駛礦車駕駛模式控制技術(shù)、無人運輸作業(yè)智能管理調(diào)度系統(tǒng)、工況環(huán)境下的車端感知冗余技術(shù)與系統(tǒng)協(xié)同感知技術(shù)等。其技術(shù)創(chuàng)新點包括數(shù)據(jù)驅(qū)動的無人駕駛礦卡橫縱向高精度控制,通過采集真實駕駛行為數(shù)據(jù),學習不同場景及工況下車輛控制特性。

案例可推廣價值:露天礦無人駕駛運輸全棧式解決方案“曠谷”適配礦區(qū)粉塵、雨雪霧、劇烈振動和極端低溫/高溫、極高海拔等惡劣工況,以及長距離上下陡坡、大曲率彎道、坑洼及結(jié)冰等復雜道路條件,并具備良好的系統(tǒng)兼容性和可擴展性,支持與智慧礦山平臺聯(lián)動,致力于有效解決礦區(qū)人力管理成本高、安全事故頻發(fā)、運輸效率低的痛點。
3、行業(yè)影響力
該項目是國家級無人駕駛露天鐵礦示范樣板工程。在國內(nèi)外,該項目都發(fā)揮了標桿性作用,實現(xiàn)了全球第一臺在用卡車非線控無人化改造、中國第一臺礦卡車輛無人駕駛改造并投入運營、全國乃至全球首個基于5G網(wǎng)絡條件下無人駕駛礦車的首個應用。
名商科技-紫金礦業(yè)無人駕駛項目
1、項目基本描述
紫金礦業(yè)某露天礦場30輛礦車需編隊管理,實時通過5G的遠程監(jiān)控,遠程駕駛,礦區(qū)內(nèi)道路規(guī)劃,編隊等距跟車;沙塵及惡劣天氣及低能見度作業(yè)條件下,能實現(xiàn)車輛的緊急自動剎車及防碰撞預警;遠程超控車輛對位、裝載機鏟土裝礦及開車自動卸礦。

圖:名商科技智慧礦區(qū)智能駕駛解決方案
 
2、項目創(chuàng)新性

名商基于國產(chǎn)AI芯片:地平線J3和RK3588等,自主研發(fā)了針對礦區(qū)5G遠程駕駛和低速自動駕駛的低成本域控制器,可針對多場景靈活定制;

面對不同礦區(qū)多變復雜環(huán)境,并適應對港口、物流園區(qū)等其他長尾商業(yè)應用場景,名商自主研發(fā)多任務深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型,可針對多樣化的數(shù)據(jù)樣本快速實現(xiàn)二次訓練,共享Backbone,降低了研發(fā)成本并加速了市場化應用。

面向激光雷達點云和視覺圖像,融合毫米波、超聲波等多種傳感器數(shù)據(jù),實現(xiàn)模型訓練的特征更為多樣化和精準,便于高精度3D環(huán)境重建和語義地圖建構(gòu)。

3、行業(yè)影響力

在低成本域控制器的算力基礎上,名商自主創(chuàng)新的多任務學習模型,為礦區(qū)及相關(guān)領域無人自動駕駛提供了低成本、端到端的解決方案,加速了產(chǎn)業(yè)的升級,并帶動了相關(guān)硬件的研發(fā)與市場化落地。

礦區(qū)通過配備名商的遠程控制技術(shù)系統(tǒng),一方面大大降低礦區(qū)運營管理的人力成本和人員安全風險,另一方面促進了5G等高速無線網(wǎng)絡在工業(yè)領域的部署和應用落地,帶動了相關(guān)基礎設施的升級。
路凱智行-內(nèi)蒙古無人駕駛項目
1、項目基本描述
路凱智行為內(nèi)蒙古某露天煤礦打造的無人駕駛項目涵蓋了內(nèi)蒙古驗收辦法中要求實現(xiàn)的車輛改造、作業(yè)調(diào)度和加分項三部分,并在此基礎上結(jié)合礦山現(xiàn)場實際業(yè)務需求進行拓展。具體包括:無人駕駛礦卡、傳感器及控制器的改造安裝;采場挖機、傳感器及控制器的改造安裝;排土場裝載機、傳感器及控制器的改造安裝;定位RTK基站建設;V2I路邊單元( RSU )建設;5G網(wǎng)絡建設;云平臺軟件研發(fā)部署。

圖:路凱智行無人駕駛礦卡

2、項目創(chuàng)新性

無人駕駛技術(shù)可避免因人為誤操作或駕駛員的不良操作習慣對運載裝備造成的損傷,繼而延長維護周期,大幅度節(jié)約成本;也能有效提高礦山運載裝備的自動化、智能化程度,輔以智能調(diào)度以及大容量的車-地信息傳輸,進而顯著提高其協(xié)同作業(yè)效率,延長設備使用壽命;同時無人駕駛系統(tǒng)還可以實現(xiàn)設備狀態(tài)在線監(jiān)測,實施預維修。

根據(jù)露天礦采掘時的實時參數(shù),如卡車、電鏟、挖機等設備的位置和狀態(tài)數(shù)據(jù),對卡車實施動態(tài)分配能夠大幅度的提高作業(yè)效率,并且最優(yōu)化使用設備及最短運輸距離,可大幅度減少油耗。
3、行業(yè)影響力

基于無人駕駛的智能化建設在礦山運輸系統(tǒng)中的運用順應國家和行業(yè)政策指向,符合礦山運營“安全、綠色、高效、智能”的發(fā)展趨勢。

從經(jīng)濟效益來講,無人駕駛技術(shù)的應用可為礦山企業(yè)節(jié)省駕駛員及相關(guān)輔助人員的雇傭費,同時智慧礦山將大幅減少對操作員的依賴,使礦山企業(yè)的作業(yè)規(guī)模不受員工數(shù)量限制。
慧拓智能-極寒型復雜氣候環(huán)境露天礦5G+無人駕駛卡車項目
1、項目基本描述
2021年9月,由慧拓承擔的世界首個極寒環(huán)境無人礦卡編組項目通過工業(yè)驗收并進入示范運營。該項目實現(xiàn)了零下42度極寒工況下,220噸無人駕駛礦卡5車編組連續(xù)24小時全無人、不間斷運行,運行時速達到每小時40千米(超過有人駕駛規(guī)定的每小時30千米),無人駕駛運輸綜合效率優(yōu)于有人駕駛,并通過開發(fā)完整的露天煤礦無人運輸作業(yè)系統(tǒng),實現(xiàn)了無人駕駛卡車與挖掘機、遙控推土機、平路機等輔助作業(yè)車輛的協(xié)同作業(yè),目前已在無安全員狀態(tài)下連續(xù)穩(wěn)定運行超1年。
2022年二季度,該項目在場地開放狀態(tài)下,實現(xiàn)了有人駕駛車輛和無人駕駛車輛混編的安全員下車運行,達成了全流程、全天候、全時段的“真無人”自動駕駛。


圖:慧拓智能無人駕駛礦卡

2、項目創(chuàng)新性
該項目針對不同礦卡存在響應時間差的難題,首創(chuàng)提出相應解決方案,攻克多傳感器深度融合網(wǎng)絡技術(shù)、礦山道路下智能避障技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)對電纜準確檢測、對不規(guī)則擋墻精準停靠與殘留物料檢測、地圖自動采集更新、防車轍均衡碾壓、礦卡節(jié)能主動安全控制等多項國內(nèi)首個“卡脖子”技術(shù),助力我國礦山智能化、無人化高質(zhì)量發(fā)展,并形成了5項首個(2項世界首個,3項國內(nèi)首個)。

世界首個極寒(-40°C以下)環(huán)境無人礦卡編組運行示范項目;

世界首個5G SA獨立組網(wǎng)的露天煤礦無人駕駛項目;

國內(nèi)首個200噸級以上礦用卡車無人化改造項目;

國內(nèi)首個實現(xiàn)全天候三班無人化編組運行項目;

國內(nèi)首個實現(xiàn)礦用卡車無安全員編組運行項目。
3、行業(yè)影響力
2021年9月,該項目通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會的工業(yè)性示范運行安全評審和科技成果鑒定。經(jīng)專家組評定,項目相關(guān)技術(shù)和成果達到國際先進水平,填補了當前極寒地區(qū)礦山設備無人化技術(shù)領域的多項空白,在國內(nèi)相關(guān)領域起到示范引領作用,經(jīng)驗可復制推廣。
《礦區(qū)無人駕駛行業(yè)發(fā)展藍皮書(2022版)》已于近期正式發(fā)布!《礦區(qū)無人駕駛行業(yè)發(fā)展藍皮書(2022版)》由低速無人駕駛產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、新戰(zhàn)略低速無人駕駛產(chǎn)業(yè)研究所主編,青島慧拓智能機器有限公司、北京易控智駕科技有限公司、北京踏歌智行科技有限公司、名商科技有限公司、北京路凱智行科技有限公司、上海伯鐳智能科技有限公司聯(lián)合參編。

標簽: 無人駕駛
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