本报通讯员赵伟佳周立波
轻摇远程操控设备操作杆，电铲机械臂有序作业，数公里外的采矿设备几乎“零延迟”响应。近日，在包钢（集团）公司白云鄂博铁矿（以下简称白云铁矿）智能控制中心，巨大的电子屏实时显示着生产调度、实时指挥、安全管理等场景和信息，采场的安全生产状况和设备运行状态一览无余。
近年来，包钢集团加快智慧矿山建设进程，融合5G网络、无人驾驶、工业互联网、数字孪生等技术作为“新引擎”，为矿山智能化转型和高质量发展注智赋能。
智能技术在老矿山千帆竞逐
2018年9月份，包钢集团入围国家工业互联网创新领航应用案例的“5G网络条件下无人驾驶及操作的智能矿山技术的开发及应用”项目启动，拉开了白云铁矿智能矿山建设的序幕。彼时矿山智能化“风生水起”，引得五湖四海“千帆竞逐”。对于白云铁矿这样一座老矿山，智能矿山建设是一次颠覆性尝试。
白云铁矿副矿长王国栋表示，在智能矿山建设之初，包钢集团就意识到这场从内到外的智慧变革，不能仅靠采矿业单独发力，更需要与各领域顶尖团队共同协作。于是，由包钢集团、中国移动、踏歌智行、北方股份、北京航空航天大学、理工雷科、华为、北京新源科技公司等组成的智能矿山产业联盟的雏形也应运而生。
2019年5月13日，全球首个基于5G网络条件智慧矿区无人驾驶应用在白云铁矿发布。经过近1年的努力，包钢矿用汽车无人驾驶的梦想真正照进现实。
矿用汽车无人驾驶系统不仅攻克了高精度轨迹跟踪的无人驾驶矿用汽车控制技术，让无人驾驶车辆随时被关注、随时被指导、随时被指挥，而且突破了云智能的铲与车协同作业、车寻铲动态路径规划、行车路权动态分配，以及多车装卸载排队优化等困扰矿用汽车无人驾驶的核心难题，让车辆可多场景无缝衔接服务。事实证明，“老矿山”拥抱“新技术”同样能够在时代的大潮中“跑”出新优势。60多岁老矿的悄然转身，让世界重新认识了白云铁矿。据了解，如今，白云铁矿完成19台矿用汽车纯线控硬件改造及4台无人驾驶汽车辆3代系统升级，东采场4台无人驾驶车辆实现全流程试生产作业，单车作业效率达到人工驾驶效率的93.7%，编组作业效率可达人工效率的85%，单日人工接管率低于3%。
“智慧大脑”与远程操控交相辉映
在科幻电影中，超视距远程操控巨型机器如行云流水般的动作场景令人印象深刻，这样的科幻场景已经在白云铁矿的生产现场得以实现。近日，在白云铁矿东采场上的一台电铲正在给一台无人矿用车装载矿石，这两台百吨巨型机械的操作室中空无一人，而他们中的一台由“智慧大脑”操控，另一台由在数公里外智能控制中心的驾驶员操控。
“90后”职工段凯是白云铁矿电铲驾驶员，如果不是正在操作远程操控设备，穿着一身笔挺工服的他，从外表根本看不出是一名电铲驾驶员。段凯说：“从前开电铲的时候，时间长任务重，冬天矿山上的寒风吹得人瑟瑟发抖，夏季采场闷热，一身都是汗。现在比原来强多了，远程操控设备布置在智能控制中心，在办公室里开电铲比从前轻松许多，而且可以一人操作多台设备，作业效率也高了不少。”
白云铁矿采矿作业部技术员刘跃龙告诉笔者：“最受益的还是我们的电铲和钻机的驾驶员。远程操控不只是远程操控设备与电铲间的简单互联，我们还针对挖掘机远程操作特性，开发了自适应挖掘、起重臂软着陆、倾角控制等智能化安全运行功能。这些功能都建立在毫秒级响应速度的基础上，实现一键操作，驾驶员工作强度大大降低。”
近年来，随着数据模型、图像识别、边缘计算、通信网络等创新技术在白云铁矿落地，一系列采运设备智能远程操控改造接连实现。该矿相关负责人介绍，预计到2024年底，白云铁矿电铲、液压铲、钻机、排土机、边坡钻、破碎机等将全部实现智能远程操控，工作效率将达到人工效率的100%。届时，成熟的自动驾驶技术与智能远程操控技术相结合，必将成为助力矿山高质量发展的新引擎。
赛博世界的“矿山数字双胞胎”
如果说在矿山上再现科幻电影中的场景是一次看得见且摸得着的技术变革，那么在信息化平台上创建一个现实世界的“虚拟副本”，就是一个超越现实的颠覆概念。白云铁矿正运用“数字孪生”技术，将现实世界中的矿山各要素数字化，建立起赛博空间中的“矿山数字孪生兄弟”，实现物理维度上的现实与信息同生共存、虚实交融。
“数字孪生”技术不仅可以应用于矿山开采、设备运维、安全管理等，而且可以帮助职工准确获取该矿矿石分布、矿层结构等信息，辅助进行选采方案的优化。但是对于庞大的白云鄂博矿山系统来说，想要在数字空间中复刻矿山的所有信息，建成赛博空间中的孪生兄弟——矿山数字三维建模，难度可想而知。
“建模并不容易，但是再困难也得做，还必须要做成功。”王国栋的底气来自于包钢集团几十年坚持不懈的资源勘查和地质勘测。他说，近年来，包钢集团对摸清矿证范围内“家底”做了大量工作，并对稀土与铁矿等资源进行深部探测，为未来综合开采利用资源提供科学大数据支撑，同时也为矿山数字三维建模提供了大量数据基础。
通过矿山数字三维建模，不仅能够实现“一键式”智能采矿配矿，模拟出不同开采方案对生态环境影响及资源开采的可持续性评估，而且能够更好地平衡经济效益和环境效益。王国栋介绍，智能矿山建设融合的多项前沿科技，为白云鄂博铁矿提供了万物互联、数据融合、全息感知、业务联动、智能决策等技术支撑，让矿山系统数据更加集成，并实现数据预警分析，从而形成高度融合的安全管控、生产管控、成本管控的一体化智能服务平台。
《中国冶金报》（2023年12月20日05版五版）
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