4月30日，在内蒙古电投南露天煤矿，身着白衬衣的电铲司机长贾文涛坐在远程操控室，看着高清显示屏，精准操纵着5公里之外的大型矿用电铲。这台无人铲车顺山体作业，挖取矿石、灵活转向、放置矿石不一会工夫，矿车就被装满。“我坐在办公的地方就可以远程驾驶着电铲挖矿，再也用不着在露天矿山的恶劣环境中工作。”贾文涛笑着说，“我也成了白领啦!”
这是露天矿电铲智能远程控制自动装载系统的作业场景，这套装备由太原重型机械集团有限公司(以下简称太重集团)自主研发。近日，国家矿山安全监察局与工业与信息化部公布了2023年度矿山领域机器人典型应用场景名单，该电铲系统成功入选。
图为露天矿电铲智能远程控制自动装载系统作业场景。山西太重集团融媒体中心提供
据统计，我国目前约有矿山2.8万处，其中煤矿约4000处、金属矿山约1.2万处。露天矿山多数在高温、高寒、高海拔等区域，作业环境比较恶劣。“有些地区还存在缺氧情况，作业现场振动粉尘大、噪声大。在长时间日照下，采场地表温度有时能升至50℃以上。”太重集团相关实验室常务副主任李光说，“建设智慧矿山，用智能设备代替矿工作业，才能让矿工远离恶劣作业场所。”
太重集团决定研发露天矿电铲智能远程操控系统等矿山“一揽子”智能装备，以智能连续作业和无人化运输，实现无人化采矿，让工人作业环境更健康更安全。
露天矿山开采作业包括钻、爆、采、运、破、排等流程。太重集团相关实验室智能化所长岳海峰介绍，电铲智能远程操控应用在采掘和装载两个主要作业场景。“我们把自主感知、自主规划、自动挖掘、柔性回转、精准卸料定为研发目标，力求真正的完成智慧作业。”
然而，由于矿山地形复杂，实现这个目标并不是特别容易。岳海峰说：“矿工远程操作设备时，要和在现场一样，就得让机器能够眼观六路、耳听八方，实时处理出现的很多问题。”研发中，岳海峰和团队攻克了高速低延时无线通信、复杂环境全景感知、智能辅助挖掘与装载、数据驱动的故障智能诊断等一系列核心技术。
“我们花费了两年多时间攻克一个个技术难题，确保达到现场精准作业水平。”岳海峰说，“这套自动装载系统能将现场作业信息，转化为机器能够理解的数字语言，经人工智能精准快速分析后，形成辅助决策，结合工作装备的动力学模型，协助操控设备作业，使得远程操作人员感觉就在现场操控。”
露天矿电铲智能远程控制自动装载系统安全作业，核心在于摄像头看得全且数据实时传送。岳海峰和团队成功攻克了这项关键技术。
“在煤矿开采现场，电铲这样大块头，一挖斗物料加自重，接近百吨。挖-卸-挖的一个循环周期，用时只有30秒。”岳海峰说，要让“大块头”干得快，得要它“看”得准、“看”得全。这包括两个方面：一是让“大块头”和人眼一样拥有180度的视野，因为单个摄像头的工作面角度只有90度;二是确保数据传送时间要控制在140毫秒以内。“任何作业指令稍有延迟，带来的风险难以估量。”岳海峰解释道。
“140毫秒，仅仅是一次眨眼的时间。在这短暂的时间内，要将铲车身上摄像头采集的数据处理，还原成人眼看到的效果，传回到远程操控室。”岳海峰介绍，为实现这一目标，岳海峰和团队在电铲上安装多个摄像头与传感器，并大范围的应用毫米波雷达和图像识别等先进技术。
此外，露天矿电铲智能远程控制自动装载系统，融合有车铲协同智控功能，成为名副其实的“老司机”。
记者在现场作业看到，地面调度系统远程发出指令至车载系统，车载系统接收指令后，根据目标位置自动规划路径，实时规划出最优工作路线，发车到装载区装载。“系统拥有车铲协同、安全会车、自动避障、应急接管等功能，实现装运卸停全流程无人化作业。”李光说。
值得一提的是，露天矿电铲智能远程控制自动装载系统，还为现场作业车辆建立起完备的“防火墙”。“当现场出现突发情况，可以实时预警、智能制动停机，甚至还可以科学规划避灾地点。”李光说，以前矿区发生紧急状况，或用对讲机或打电话，层层通知传达，有时遇到矿坑通信信号差，还得人工口头告知。“现在，这套系统能人工分析决策，自动避灾。”
“电铲智能远程操控系统实现了坐在办公的地方里开电铲挖矿，让工人劳动强度大幅度减少，还提高了生产效率。”李光说，据测算，在相同工况下，这套系统平均每日作业时间能延长2个小时，整体作业效率较人工作业提高5%。
向“新”而行，行稳致远。这套电铲远程操控系统，订货量已超过20余台套，10立方米及以上电铲远程操控系统国内生产占有率100%。
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