洛鉬智慧礦山建設“領跑”中國礦業

王海波｜文

智慧礦山正給全球采礦業帶來一場前所未有的革命。連年來，洛陽鉬業作為智慧礦山的領航者和創建者，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，研發出露天礦無人采礦裝備及智能生產調度系統，傾力打造出國內首家智慧礦山標桿企業。

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

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，運礦車輛實現無人駕駛，這在以前想都不敢想”。

在調度中心遠程作業

聚集行業發展 引領技術進步

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

發展成就夢想，變革方能言勝。近年來，洛陽鉬業深入貫徹落實國務院《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》《新一代人工智能發展規劃》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，實現了生產組織數字化，配礦管理動態化，礦巖計量自動化，現場管理可視化，調度指令信息化，設備運行自動化，信息傳遞網絡化的目標。

與西安建筑科技大學合作實施的集群協同卡車智能調度及礦巖運輸無人計量系統，實現設備實時位置顯示、歷史軌跡回放以及滿載、空載、待車等工作狀態識別。利用群智能優化算法構建實時調度優化模型，進行最優化的路徑選擇、全局及局部車流規劃，作業人員或無人設備利用移動終端實時接收調度指令，對生產過程的突發情況進行動態預警及調整。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，在卸載稱重時實現卡車、出礦點、出礦品位、噸位等數據智能識別，所有數據實時匯總至云平臺中心數據庫，系統自動將數據與配礦、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”項目，根據該礦區礦山地質條件、資源賦存形態及生產作業環境進行一系列的采礦優化，按照生產設備操作遙控化→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、鏟裝和運輸生產設備智能化系統，按照“最大限度利用礦山現有設備，最大限度兼容原有人工操控系統”的技術創新思路，實現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，研發集智能開采基礎數據自動采集、智能工業大數據通信、智能開采無人調度與控制、智能采礦生產執行系統、智能開采智慧生產決策和智能化采礦作業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，實現了穿孔、鏟裝、運輸的無人高效作業。該系統研發的核心技術，填補了國內該領域的空白，改變了傳統的人工操作模式，提高了采礦裝備的自動化、智能化水平，為提升采礦生產管理水平和企業核心競爭力，促進傳統產業的轉型升級，實現智能無人開采奠定了堅實的基礎，可廣泛應用于空區處理、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、高輻射等惡劣環境和高危條件下搶險救援，具有廣闊的推廣應用前景。

2018年6月，洛陽鉬業與河南躍薪再度聯手，成功研發40 余臺純電動礦用卡車，該車型具備能量回饋系統，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，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規模推廣成為現實，中國礦業從此進入“智能+綠色”新時代。該項目被中國產學研合作促進會評為2019年度創新成果一等獎。

創新贏得先機 智慧創造未來

進入2019年，洛陽鉬業牽手華為，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 網絡的升級改造，利用5G 網絡的超高速率、超低時延的特性，徹底解決了礦山特殊復雜環境信號傳輸的技術瓶頸。2019年以來，通過多次改進和調試，實現了無人電動車編隊運行和挖掘機的遠程操控，智能系統通過升級實現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多個裝載點編隊運行，一號破碎站實現全站運輸無人化。

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

由于原有的調度系統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，根據當前裝、運、卸的實時狀態，進行智能調度，并以配礦計劃為依據，保證配礦品位均衡，提高了作業效率。智能派單式調度管理模式，對原有的系統界面，系統交互方式以及異常狀況的處理進行相應調整開發，尤其對突發性硬件故障、車輛未按調度執行、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。

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，在支持車輛實時路線里程統計的同時，通過軟件系統對車輛的裝載點——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，進行全新的數據感知（輸入）模塊設計，系統全面監測當前卡車狀態（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（正常裝載、故障、主動停裝）、卸載點狀態（正常、故障、主動停卸）、配礦計劃及實時完成情況、指派優先等進行實時感知。為獲取相應的狀態，開發了對應的挖掘機、破碎站和車輛等三個APP 應用程序。

據了解，該項目在4月份已完成系統設計、編碼開發和校園內系統模擬和現場調度測試，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，下一步將完成與磅房的集成與對接、數據同步等功能，根據應用情況，逐漸完善和處理細節問題，繼續對智能管控平臺升級改造，與現有智能裝備對接，實現集成管控，并通過無人機對采場定時航測，實現三維現狀及時更新，提高精準管控水平。