在自動駕駛領(lǐng)域，水泥礦區(qū)行業(yè)傳出一個好消息!
泰國首個5G+自動駕駛智慧綠色礦山項目備忘錄簽約儀式在曼谷舉辦，泰國暹羅水泥集團、泰國AIS公共有限責(zé)任公司、泰國華為運營商、青島慧拓智能機器有限公司及鄭州宇通礦用裝備有限公司的代表共同簽署項目意向合作協(xié)議，國際歐亞科學(xué)院院士、中科院曼谷創(chuàng)新合作中心主任姜標(biāo)應(yīng)邀出席儀式并見證簽約。
該項目中，AIS和華為將負(fù)責(zé)5G通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，宇通將提供新能源礦車及充電設(shè)施，慧拓為項目提供智能化、無人化技術(shù)服務(wù)。
值得一提的是，這是中國對外輸出的世界首個全礦無人化方案，慧拓作為中科院自動化所孵化的人工智能、智能控制領(lǐng)域“國家隊”高新技術(shù)企業(yè)，代表“中國方案”正在打開自動駕駛技術(shù)出海的大門。
同時，水泥礦山也正成為自動駕駛技術(shù)深入應(yīng)用的新戰(zhàn)場。
世界首個全礦無人化方案
源于豐富礦區(qū)經(jīng)驗
過去十幾年，是我國快速邁向基建強國的重要時期，道路、房屋、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的大量建設(shè)，使得對水泥的需求極為龐大。
麥肯錫數(shù)據(jù)顯示，中國是全球水泥制造第一大國，2019年全球水泥產(chǎn)能為37億噸，中國約占其中60%。
實際上，從1986年起，我國水泥的產(chǎn)能和消費量就一直持續(xù)穩(wěn)居世界第一。
經(jīng)過幾代人的努力，我國研制發(fā)明了六大體系、七大類共60余種特種水泥品種，廣泛應(yīng)用于水電、核電、煤炭、交通、石油、海工、國防等特殊工程領(lǐng)域，滿足了國民經(jīng)濟建設(shè)的需要。
隨著政府對生產(chǎn)作業(yè)安全要求越來越高，智能化技術(shù)也在加速引入。
國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會印發(fā)的《“十四五”國家安全生產(chǎn)規(guī)劃》要求，加大技術(shù)改造力度，推動工業(yè)數(shù)字化智能化綠色化融合發(fā)展。因此，我國礦區(qū)也緊跟時代，開啟智慧化礦山新時代，積極引入包括5G通訊、新能源、自動駕駛等多項最新技術(shù)，力求實現(xiàn)智能化安全生產(chǎn)。
經(jīng)測算，水泥礦山無人化市場規(guī)模近千億元，國內(nèi)多家知名水泥集團已率先開展全礦無人化改造。目前國內(nèi)水泥行業(yè)智能化成果領(lǐng)先的金隅冀東水泥、華潤水泥等企業(yè)，經(jīng)過全礦無人化改造后，保證了無人則安絕對安全，其作業(yè)效率也有著一定程度提升。
據(jù)悉，金隅冀東水泥5G+智慧礦山項目為國內(nèi)水泥行業(yè)首個純電動、數(shù)字化綠色智慧礦山項目。在與慧拓合作的項目建設(shè)過程中，金隅冀東水泥成功解決一系列礦區(qū)無人化難題。
具體來說，水泥礦山一個突出的特點就是卸料時有破碎站，一方面車輛需要排隊進(jìn)出破碎站，另一方面衛(wèi)星信號會受到頂棚遮擋而無法精準(zhǔn)定位。
為此，無人化團隊首創(chuàng)了多源協(xié)同定位技術(shù)，采用IMU、輪速里程計、激光雷達(dá)等多種不同特性的傳感器，結(jié)合多源數(shù)據(jù)融合與協(xié)同定位算法，最終解決了礦車因破碎站、山體遮擋等復(fù)雜環(huán)境中無GNSS和弱GNSS情況下的精確導(dǎo)航定位難題。
目前，無人駕駛運輸車輛在礦區(qū)已實現(xiàn)安全、流暢地自動排隊等候、入站卸料及出站、重載編組、全時段全礦“真無人”運行。
與此同時，華南地區(qū)領(lǐng)先的水泥及混凝土生產(chǎn)商華潤水泥控股有限公司也正與慧拓合作，積極引入自動駕駛技術(shù)，打造世界首個一次性建成全礦無人化項目。
礦區(qū)生產(chǎn)作業(yè)處于動態(tài)變化中，挖掘設(shè)備在生產(chǎn)作業(yè)時需要經(jīng)常移動，其絕對定位與相對姿態(tài)都處于不斷變化的狀態(tài)。這將導(dǎo)致礦車找鏟時間長和裝載位置精準(zhǔn)停泊的難題。
而華潤水泥引入自動駕駛技術(shù)后，無人駕駛礦車通過自動計算走鏟距離、實時更新裝載點位置，能夠準(zhǔn)確地找到挖機鏟臂的位置并自動規(guī)劃路徑倒車入位，實現(xiàn)自動找鏟，更高效、安全地完成裝載作業(yè)。
此外，無人駕駛礦車還可根據(jù)不同路況智能匹配速度，并逐步優(yōu)化至最優(yōu)速度。同時，每臺礦車配備的防車轍管理程序，也能減少道路養(yǎng)護(hù)需求，縮短道路平整周期，間接提升作業(yè)效率。
在全礦無人化改造的同時，制定無人化生產(chǎn)作業(yè)流程及運營管理標(biāo)準(zhǔn)也是該方案的重要部分。
因此，兩大礦區(qū)在完成全礦無人化改造后，真正實現(xiàn)了水泥礦在“采、運、排”環(huán)節(jié)全鏈條的無人化，可極大程度避免人員傷亡事故，并實現(xiàn)降本增效。
豐富的水泥全礦無人化改造經(jīng)驗，形成快速、規(guī)模化批量復(fù)制的水泥行業(yè)整體解決方案，最終實現(xiàn)水泥礦出海的“中國方案”。
值得一提的是，此次泰國5G+自動駕駛智慧綠色礦山項目不但采用中國礦區(qū)無人駕駛技術(shù)，還從項目建設(shè)到運營生產(chǎn)全周期覆蓋，是一套完整的閉環(huán)全礦全鏈條無人化解決方案。
具體而言，慧拓提供“1OS+1P+N”的智慧礦山無人化全礦、全鏈條的整體解決方案，將礦山生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)與自動駕駛系統(tǒng)打通，實現(xiàn)礦山的現(xiàn)場監(jiān)督管理、調(diào)度優(yōu)化、生產(chǎn)計劃，甚至戰(zhàn)略方向、決策規(guī)劃。
1OS指包含核心算法、統(tǒng)一接口、派生支撐的底層平行駕駛操作系統(tǒng)，完美解決礦車及工程機械設(shè)備無人化;1P指平行工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)支撐平臺，將服務(wù)中心、調(diào)度中心、生產(chǎn)中心、數(shù)據(jù)中心互相打通，圍繞礦企生產(chǎn)、規(guī)劃、檢測和管理的智能服務(wù)。實時監(jiān)測地質(zhì)數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源、選礦數(shù)據(jù)、尾礦和環(huán)境等數(shù)據(jù)，提供設(shè)備健康管理、任務(wù)調(diào)度管理、緊急預(yù)警等服務(wù);N則指與其配套的智慧礦山無人駕駛產(chǎn)品，如智能調(diào)度與監(jiān)控、露天防碰撞、V2X智能路側(cè)協(xié)同、無人運輸仿真、遠(yuǎn)程遙控座艙等，進(jìn)一步解決全鏈條無人化問題，提供全礦流暢高效地?zé)o人生產(chǎn)運營服務(wù);
慧拓此次除了向泰國水泥項目輸出無人化改造完整方案外，同時與華為、宇通三方強強聯(lián)合打造生態(tài)鏈，在保證設(shè)備與系統(tǒng)的適配性同時，進(jìn)一步提升了水泥礦無人化改造速度。
據(jù)悉，慧拓與主機廠宇通深度合作，達(dá)成新能源寬體車前裝交付，提供與無人駕駛工況適配的車輛線控底盤設(shè)計，形成全工況適配的前裝車線控技術(shù)，項目大大縮短了工期，可以快速實現(xiàn)落地，而華為將為無人駕駛礦車提供5G通訊服務(wù)，保證無人駕駛車輛通信的穩(wěn)定運營。
隨著華為、宇通、慧拓等中國企業(yè)的合作打造生態(tài)鏈，共同將中國領(lǐng)全球的水泥全礦無人化改造方案規(guī)模化應(yīng)用至泰國，這將我國技術(shù)發(fā)展史上的又一大歷史節(jié)點!
礦區(qū)數(shù)據(jù)多樣性
加速無人化落地應(yīng)用
縱觀全球，中國是世界上首個落地水泥礦山全礦無人化項目且已成功出海的國家。而國外研發(fā)的無人駕駛技術(shù)多應(yīng)用于煤炭、有色金屬礦，暫未落地水泥礦區(qū)。
中國水泥礦無人化改造之所以領(lǐng)先世界，其重要原因離不開中國智慧礦山無人化場景廣，案例多，改造經(jīng)驗豐富，已覆蓋煤炭、有色、冶金、水泥等四大行業(yè)。包括國家能源集團、國家電投、中國大唐、中國寶武、中煤集團、山東能源集團、陜煤集團、江銅集團、云錫集團等眾多能源礦企積極與自動駕駛公司合作，為礦區(qū)自動駕駛發(fā)展積累了大量不同的道路及環(huán)境數(shù)據(jù)。
以煤炭行業(yè)舉例，我國煤礦分布廣泛，且道路環(huán)境多樣，多樣化的場景為自動駕駛技術(shù)迭代積累了豐富的道路數(shù)據(jù)，可加快技術(shù)迭代速度。
譬如內(nèi)蒙古高原密布煤礦，冬季高海拔氣壓、狂風(fēng)、暴雪的天氣環(huán)境極大程度考驗著自動駕駛車輛的抗寒穩(wěn)定性以及道路識別能力;而南方礦區(qū)夏季高溫多雨、冬季多霧的潮濕環(huán)境，將損耗自動駕駛車輛零部件，降低電子元器件的靈敏度，增加在道路泥濘的精準(zhǔn)控制操作難度。
因此，自動駕駛公司在深入不同環(huán)境的礦區(qū)，針對特殊的地理環(huán)境、氣候氣壓等因素提出了不同的適應(yīng)性解決方案，并積累道路數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化解決方案。
而水泥礦與煤礦同為封閉礦區(qū)場景具有共同性，使得在煤礦積累道路數(shù)據(jù)迭代的自動駕駛技術(shù)，有了水泥礦的應(yīng)用基礎(chǔ)。
不過，兩者之間的差異性也決定了，雖然煤礦無人化改造如火如荼，但水泥礦可更早實現(xiàn)全礦無人化快速落地，發(fā)展速度更快。
首先，水泥礦一般不設(shè)置排土場，只有采-運兩個環(huán)節(jié)，場景較為簡單，而露天煤礦需要先剝離廢石運至排土場，再將采出的礦石運至破碎站，相對復(fù)雜。自動駕駛技術(shù)經(jīng)過在煤礦的錘煉后，相對簡單的水泥礦場景將更容易迅速落地。
其次，相對于露天煤礦數(shù)百臺甚至上千臺的作業(yè)車輛，水泥礦規(guī)模小得多，自動駕駛車輛將較少受到其它車輛干擾，能快速編組提高運輸效率。更為重要的是，水泥礦山無人化改造通常購買前裝車輛，無需線控化改造，只需結(jié)合系統(tǒng)及算法部署調(diào)試，更易實現(xiàn)全礦無人化改造升級，周期僅半年至一年左右。
目前水泥礦區(qū)前裝車輛普遍為新能源純電動車輛，該類型車輛運輸水泥重載下坡時，還可回收動能用于車輛發(fā)電，甚至可在不充電情況下持續(xù)運營一星期，相對傳統(tǒng)車輛更環(huán)保。
經(jīng)過在煤礦、水泥礦等礦區(qū)的持續(xù)技術(shù)應(yīng)用，我國礦區(qū)自動駕駛技術(shù)已明顯提升，已在水泥礦區(qū)實現(xiàn)全礦區(qū)無人化，并能快速規(guī)模化復(fù)制。同時，也證明了自動駕駛技術(shù)可減少礦區(qū)安全風(fēng)險，提高生產(chǎn)效率，并節(jié)省能源消耗。
這一成果，加速了我國“十四五”規(guī)劃發(fā)展，同時也能對海外輸出中國先進(jìn)技術(shù)。
政策市場雙推動
水泥市場后勁足
當(dāng)提到水泥行業(yè)時，許多人常常會以近期行業(yè)周期性表現(xiàn)判斷未來發(fā)展情況，認(rèn)為發(fā)展已進(jìn)入拐點。事實是，水泥行業(yè)在多方面因素的支持下仍有較大的發(fā)展空間。
首先，我國政策的大力支持，為水泥行業(yè)發(fā)展注入一劑強心劑。
《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》發(fā)展目標(biāo)指出，到2025年，包括水泥在內(nèi)的原材料工業(yè)保障和引領(lǐng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的能力明顯增強。
其中，水泥等重點原材料大宗產(chǎn)品產(chǎn)能只減不增，產(chǎn)能利用率保持在合理水平。重點領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提升，形成5—10家具有生態(tài)主導(dǎo)力和核心競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)航企業(yè)。
這一政策直接要求，我國水泥產(chǎn)能未來將進(jìn)一步提高，行業(yè)將繼續(xù)保持高速發(fā)展。
市場方面，一線城市一向被認(rèn)為是基礎(chǔ)建設(shè)的主要目標(biāo)，但近年在“鄉(xiāng)村振興”的口號下，許多人將未來的發(fā)展目標(biāo)轉(zhuǎn)移至鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)。
截至2019年，我國城鎮(zhèn)化率已達(dá)60.31%，遠(yuǎn)超世界55.71%的平均水平，但這并不意味著增長將趨于緩和。
新華網(wǎng)指出，我國城鎮(zhèn)化率有望在“十四五”時期有望突破65%。
此外，城市群的建設(shè)需要大量基礎(chǔ)設(shè)施拉近城市間的彼此聯(lián)系。
資料顯示，十四五”規(guī)劃綱通過了19個國家級城市群的發(fā)展規(guī)劃，而這些城市群將承載我國75%以上的城鎮(zhèn)人口。
龐大的人口需要大量基礎(chǔ)設(shè)施精細(xì)化支撐，這又將是水泥行業(yè)發(fā)展的新契機。
正如此次全礦無人化整體方案快速規(guī)模化復(fù)制至泰國礦區(qū)，我國水泥行業(yè)憑借先進(jìn)技術(shù)，也有打開海外市場的可能性。
在國家建設(shè)“一帶一路”的帶動下，我國水泥行業(yè)已具備了“走出去”投資的條件。一個例子是，我國水泥行業(yè)在海外投資相應(yīng)項目已有十余家企業(yè)，共320條生產(chǎn)線。
而這僅是開始，隨著“一帶一路”的縱深發(fā)展，我國水泥技術(shù)有望進(jìn)入更多國家，開辟更多新興國家市場。
目前，我國水泥行業(yè)正在進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級陣痛期，隨著調(diào)整完畢，未來水泥行業(yè)仍將一片光明。
水泥礦的市場空間依然廣闊，但如何更安全、高效、綠色地生產(chǎn)作業(yè)是許多礦區(qū)的難點。
業(yè)內(nèi)周知，礦區(qū)作業(yè)極其注重安全性。根據(jù)國家監(jiān)管政策要求，若礦區(qū)發(fā)生3人及以上安全事故死亡，所屬礦區(qū)必須停產(chǎn)整頓，這將為涉事礦區(qū)造成數(shù)千萬甚至數(shù)億元的損失。出現(xiàn)嚴(yán)重事故，涉事礦區(qū)將被吊銷采礦許可證，管理者需承擔(dān)刑事責(zé)任。
因此，盡可能減少運輸作業(yè)中的人員參與，可一定程度上避免人員傷亡事故。
除了亟需提升作業(yè)安全性之外，礦區(qū)“用人荒”問題也愈發(fā)嚴(yán)重。
人民郵電報曾報道，某礦區(qū)給出三十個招聘司機指標(biāo)，實際只招到四個司機，最終上崗的司機僅有三位。可見，礦山“用工荒”嚴(yán)重至引起了媒體的注意。
若引入自動駕駛技術(shù)，礦區(qū)可在一定程度上可減少用人量，減輕礦區(qū)的用人壓力。同時，也將促進(jìn)礦山緊跟國家政策，加速礦山智慧化轉(zhuǎn)型。
值得一提的是，深耕礦區(qū)無人化改造的慧拓，是中科院自動化所孵化的智慧礦山技術(shù)和服務(wù)提供商。
中科院以面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)，其在長期發(fā)展中面向國家重大需求，輸出了載人航天、基因編輯、無線通信、自動駕駛等技術(shù)，以各種形式貢獻(xiàn)其自己的力量，而水泥全礦無人化的成功，無疑是中科院滿足國家需求的又一例證。
當(dāng)然，水泥礦區(qū)成功實現(xiàn)全無人化改造，或?qū)榧夹g(shù)發(fā)展提供更多可靠的經(jīng)驗及道路數(shù)據(jù)，助力中國自動駕駛技術(shù)走向世界。
水泥行業(yè)，未來可期
中國制造業(yè)智能化發(fā)展，離不開我國政策的強大支持。
國務(wù)院發(fā)布的《十四五數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中指出，到2025年數(shù)字經(jīng)濟將邁向全面擴展期。我國水泥行業(yè)作為中國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，是傳統(tǒng)行業(yè)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵領(lǐng)域。
目前行業(yè)整體已走上了先進(jìn)制造業(yè)和環(huán)保型產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展之路，產(chǎn)能規(guī)模、效益貢獻(xiàn)、能效環(huán)保及資源利用等方面處于世界先進(jìn)行列。
時至今日，已有一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展，其中自動駕駛在制造業(yè)中發(fā)揮降本增效、綠色環(huán)保的作用尤其顯著。
相信在以中國自動駕駛企業(yè)為代表的科技公司的助力下，全球水泥行業(yè)將迎來全新的發(fā)展，市場空間也將更為廣闊。
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