煤矿走向“无人区”

荳丁_ · 发表于 2022-10-11 09:45:27

　　文/白杨
　　位于内蒙古自治区西南部的鄂尔多斯(15.170, 0.00, 0.00%)，总面积8.7万平方公里，约占中国陆地面积的0.9%。
　　但就是这块“小地方”，却蕴藏着“大能量”。统计数据显示，鄂尔多斯已探明的煤炭储量为1676亿吨，占全国的六分之一。
　　在这里，大大小小的煤矿随处可见，而且与其他地区以井工煤矿为主不同，鄂尔多斯拥有大量的露天煤矿。
　　露天煤矿的一大特点，是开采面更开阔，可以使用大型设备。据了解，露天煤矿的生产工具主要包括两类，分别是挖掘设备（挖掘机）和运输设备（矿用卡车）。
　　通常来说，煤矿会根据不同的运距、装载量等，为每台挖掘机配不同数量的矿用卡车。因此，矿用卡车也是露天煤矿中数量最多的设备，每天，大量的矿用卡车往返于矿区，它们传递着煤炭走向市场的第一棒。

　　26岁的秦东是一名矿用卡车司机。去年11月，他来到位于鄂尔多斯的潮脑梁煤矿，一开始，他的工作内容和以前一样，每天要开12小时的卡车，但现在，秦东的职业已发生变化，他从“司机”变成“远程驾驶安全员”，工作内容也从“开车”变成“看车”。
　　“看车”的工作相对轻松，秦东大多数时间只需要盯着屏幕，看矿区的卡车是否正常工作，若有突发情况，秦东会通过远程驾驶系统接管车辆。
　　另一端，矿区现场则呈现出一幅“无人区”的景象：矿用卡车忙碌地工作，部分驾驶室空无一人。这不是科幻电影的画面，而是中国煤炭产业走向智能化的一个缩影。

　　矿山安全的新思路
　　露天煤矿的路，坑坑洼洼，普通人若在这样的路面上乘坐一天卡车，最大的感受就是——颠。
　　但对秦东来说，却早已经习惯了这种颠簸状态，包括充满噪音和灰尘的工作环境，都已成为他工作的一部分。
　　相比恶劣的工作环境，真正让秦东担心的，是一些潜在的风险。他说，“在矿山，很有可能会遇到刹车失灵或者上坡溜车的情况，这些都非常危险。另外在夜班卸土的时候，如果不小心，也可能会从闸台上连人带车掉下去”。
　　虽然这是一些极小概率会发生的事情，可一旦发生，对于一个家庭就是毁灭性的打击。而对煤矿企业而言，任何安全事故的发生，也将带来巨大的经济损失。
　　所以如何提高矿区生产作业的安全性，也是所有煤矿企业持续追求的重要目标。而伴随着5G、人工智能、云计算等新一代信息技术的快速发展，保障矿山安全也有了新思路。

　　一个可行方案是，借助自动驾驶技术，让矿用卡车实现无人化运营，从而使司机远离生产一线。
　　理论上来说，这是一个极佳的解决方案，因为通过无人化运营，矿区就能从根本上杜绝安全事故的发生。另外，这也能有效缓解矿区招工难的难题。
　　但是，在现实当中，矿区的无人化并没有想象中那么容易实现。
　　视频详解：矿用卡车实现无人化运营
　　“无人化”的瓶颈
　　目前，虽然自动驾驶行业的发展正当时，以矿山为代表的的封闭场景也被认为是自动驾驶最先能落地的商业场景，但从技术角度以及场景复杂度来看，现在距离真正的无人化仍有一段距离。
　　尤其是对企业而言，即便自动驾驶有99%的成功率，可就是那1%的失误率，也同样需要通过人为干预的方式，去预防和弥补。
　　三一智矿董事长马巍表示，在矿区，为了防止矿用卡车在自动驾驶过程中发生意外，通常需要配一名安全员在车上，这样一旦发生意外，安全员便能够马上接管车辆。
　　虽然安全员不用像司机一样长时间驾驶车辆，工作强度也会小很多，但一个根本问题没有改变：他仍需要一直坐在车内，且安全风险依然存在。

　　所以，很多煤矿实施的“无人化”，其实都是这种“有人的自动驾驶”。马巍坦言，矿区也尝试过让安全员对卡车进行远程操控，可却存在一个技术瓶颈，即时延太高。
　　据悉，市面上的远程操控解决方案，端到端时延在本地的5G专网下仍有300多毫秒，这难以满足生产所需要的200毫秒以内时延。
　　“如果解决不了时延问题，安全员在远程操控的意义就大打折扣。因为如果前方出现复杂状况，比如多车交会，留给卡车的反应时间非常短，远程操控只有达到和现场操控没有太大差异的情况下，才能保证安全”，马巍说。
　　正因为没有较好的解决方案，也导致很多矿区的无人化，更多是处于演示阶段，始终没有进入常态化运营。
　　破解“低时延”难题
　　而潮脑梁煤矿，打破了行业的桎梏。像秦东这样的卡车安全员，已经可以实现远程操控。
　　这背后，得益于腾讯云音视频技术的应用。马巍表示，三一智矿在负责潮脑梁煤矿的智能化项目时，一直关注市场上关于解决延时问题的方案。
　　首次接触腾讯云音视频产品时，马巍便觉得腾讯云的一些技术能力正是矿区所需要的。后来经过一些市场调研，三一智矿也对比了多个同类方案，最终还是选择了腾讯云。

　　据腾讯云5G远控产品经理张川川介绍，在潮脑梁煤矿项目中，腾讯云要解决的主要是两个问题，一个是低时延，另一个是抗弱网。
　　实践数据显示，相比传统方案至少300毫秒的时延，腾讯云的方案在5G专网的环境下，时延可以做到100毫秒。
　　在抗弱网方面，腾讯云的方案能够在丢包30%的情况下，依然流畅的传输视频，而市场上其他的方案，在丢包10%的情况下，视频画面就已经开始卡顿。
　　张川川说，“腾讯云之所以能够做到这种低时延和抗弱网，是因为腾讯在音视频领域，已经积累了20多年的技术经验，再加上与5G技术的融合，产品性能已达到业界顶级的指标”。
　　不过，在项目实施过程中，腾讯云也遇到了一些挑战。比如原先在实验室已经验证可行的方案，到了实际生产场景却遇到挑战。
　　例如，行驶车辆在现网环境下网络带宽有时会剧烈波动，这会对画面的流畅性带来很大挑战，对此腾讯云开发了高动态码率控制等技术，以自动匹配快速变化的网络环境。
　　正是经过这样不断的优化，潮脑梁煤矿远程操控系统实现了对远端卡车的实时操控。据马巍透露，目前在潮脑梁煤矿，矿用卡车的无人驾驶运输效率达到人工效率的80%以上。

　　或许是现阶段的最优解
　　对整个煤炭产业而言，潮脑梁煤矿迈出的第一步，已成功验证矿用卡车是可以真正实现无人化落地的。
　　马巍说，虽然以目前的无人驾驶效率，在生产效率上还不够高，但他预测，随着技术的迭代，在未来五年内，无人驾驶效率就能超过人工效率，同时，在成本上能比传统运营降低30%，届时，无人驾驶也将给煤炭行业带来实际的效益。
　　所以现阶段，三一智矿的一个重要工作方向就是，先加速推进矿区的无人化，然后在此基础上再提升效率。
　　事实上，矿区的无人化要解决的是安全问题，但在安全的前提下，煤矿企业也希望获得更多的收益。

　　张川川表示，随着远程驾驶时延降至100毫秒，腾讯云进一步开发了1位远程驾驶安全员接管多台自动驾驶矿车的能力，即远程驾驶从从“1对1”升级为“1对多”，由此进一步提升效率。
　　秦东便透露，他现在在煤矿的培训内容，已经不只是远程操控一辆卡车，而是5到10辆。
　　这样一来，不仅是无人卡车在运输效率上的提升，安全员的人效也将大幅提升，煤矿企业也将实现降本增效。
　　现在，基于潮脑梁煤矿的成功经验，三一智矿正计划把与腾讯云合作的远程操控系统落地到更多煤矿中。“今年我们还将落地两个煤矿，可能具体的场景不太一样，但使用的都将是同一套技术”，马巍说。
　　《“十四五”矿山安全生产规划》中提到，要加强矿山智能化关键技术的研发。而需要重点突破的制约矿山智能化发展的关键技术中，就包括辅助运输环节无人驾驶技术。
　　而现在，矿山已经有了可行的解决方案，它也将加速走向“无人区”。

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                        责任编辑：李思阳

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