慧拓利用先进科学技术推动我国矿业向安全、高效、经济、绿色与可持续的目标发展
中煤平朔集团大型露天矿智能卡车无人驾驶项目荆树涛 摄
□ 陈学谦
“十四五”时期，我国能源行业进入了关键发展阶段。在国家提出碳达峰碳中和目标后，能源企业转型发展更是成为了行业的热点话题。由于资源禀赋、发展条件、经济结构等多方面原因，经过多年的发展，以煤矿资源为基础的煤电成为我国的主力能源，在我国经济社会发展中发挥着重要的作用。今年3月1日，在碳达峰碳中和工作领导小组全体会议上，国务院副总理韩正强调，要合理规划煤电建设规模和布局，推动煤炭清洁高效利用，发挥好煤炭在能源中的基础和兜底保障作用。
对于煤矿企业来说，保障能源供应稳定和推进节能降碳改造升级均是“十四五”期间的重要任务，煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，对实现煤矿减人增安提效、促进能源低碳转型具有重要意义。
2020年2月，国家发展改革委、国家能源局等八部门联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出，到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，到2035年，各类煤矿基本实现智能化。
近几年，一批大型国有煤矿以人工智能技术为依托，积极推进智能化转型进程，而智慧矿山无人化领导者——青岛慧拓智能机器有限公司（以下简称“慧拓”）利用先进的科学技术，从本质上提升自身核心竞争力，真正做到“稳中求进”，从而推动我国矿业向安全、高效、经济、绿色与可持续的目标发展，在日益激烈的市场竞争中脱颖而出。
产研结合助力智能化发展
“中国改革开放试验田”再结硕果
隶属于中国中煤能源集团有限公司的中煤平朔集团有限公司（以下简称“平朔集团”），是我国目前规模最大、资源回收率最高、多项指标位居全国领先水平的露井联采的特大型煤炭生产企业。作为中煤集团的主力军，中煤平朔集团始终走在我国煤矿行业发展前列，公司所辖的安太堡露天煤矿是中国改革开放的第一家中外合资企业，是当时引进外资额度最大、现代化程度最高的中外合作项目，被誉为“中国改革开放试验田”。
平朔集团以安太堡露天煤矿为首批智慧矿山开发测试基地，建设以转向遗留采坑为基础建设的智慧矿山测试基地，通过真实模拟露天矿不同气候条件下的各种作业场景并对自动化机械进行标准化测试，助力构建标准化的行业规范，为行业技术落地提供可参考的安全保障。2020年11月，中煤平朔集团公司在国内首个智慧矿山无人运输测试基地——安太堡露天矿卡车无人驾驶试验场地，对大型露天矿单台智能卡车无人驾驶项目进行了阶段性验收，通过开展对矿卡采排、感知系统、循迹控制精度与车铲功能的测试，详细验证了大型露天矿单台智能卡车无人驾驶项目在露天生产作业中的安全性、操作性、实效性等。
该大型露天矿单台智能卡车无人驾驶项目由中科院孵化的“国家队”科技企业——慧拓执行落地，在有着30余年智能控制领域研究经验的首席科学家王飞跃教授的指导下，以其世界首创的ACP平行理论为支撑，慧拓自主研发了以云端智能调度与管理系统、矿车无人驾驶系统、挖机协同作业管理系统等六大核心子系统组成的平行矿山操作系统——“愚公YUGONG”。作为世界唯一全机型、国内唯一多矿种、全场景适配的智慧矿山操作平台，“愚公YUGONG”平行矿山操作系统将核心技术攻关与真实场景需求牢牢结合，在“卡脖子”的关键核心技术领域取得重大突破。
基于慧拓行业领先的人工智能技术能力、卓越的产品设计与工程商业化落地实力，平朔集团与慧拓联合建立无人标准化测试基地，在矿区系统智能化改造方面，共同研究智慧露天矿涉及的一系列关键技术，推进形成智能化矿山的作业标准与规范，为大规模的行业落地应用奠定基础。2022年，基于安太堡露天煤矿大型露天矿单台智能卡车无人驾驶项目的成功经验，平朔集团与慧拓在2021年入选国家首批智能化示范煤矿建设名单的东露天煤矿，开展矿用卡车无人驾驶控制技术改造项目，拟建成山西省最大规模5G+无人驾驶智慧矿山。
2017年以来，在国家政策的鼓励下，大批技术型公司如雨后春笋般出现在了智慧矿山赛道，无人驾驶矿车乃至无人矿山整体方案的发展不断加快，应用表现也越发得到矿企的认可，规模化商用逐渐成熟。慧拓作为中科院孵化的国内领先的矿山无人化整体解决方案服务商，2019年9月便在大唐集团宝利煤矿完成了国内首个无人运输系统的商业化落地运营。近几年，慧拓凭借过硬的技术和产品实力，结合规模化落地过程中积累的实践经验与数据资源，开启了我国自主研发的平行矿山操作系统全面赋能智慧矿山的新时代。
卓越技术突破矿种限制
一流交付推进井工矿智能化进程
我国煤炭资源分布广、煤层埋藏深，在数量上井工矿占比高达80%，远超露天矿，但开采相对困难，地质环境也更为恶劣复杂，实现无人化需要卓越技术与高质量的商业化交付能力的双重护航。
2020年，慧拓便开始布局井工矿无人化，通过一年多的实践完成了关键技术的落地转化。2021年9月，慧拓与陕煤集团小保当煤矿、中国电信携手建设的中国首个井工矿无人运输项目——小保当“5G＋智慧矿区”通过验收。验收组专家表示，该项目在井工矿无人驾驶领域，取得多项关键技术突破，多源异构融合感知技术，可以适应井下巷道弱光照和水汽干扰工况；多模态的高精地图等多项技术研制的高精度组合定位系统，可以实现在无GPS信号环境中的大范围精准定位。项目为小保当矿区“智能装备、智能交通、智能管理”的总体框架提供了无人运输完整解决方案，积极推动国内井下辅助运输系统的智能化改造，助力煤矿生产转型升级。
据了解，截至目前，慧拓已交付超过200辆无人驾驶车辆，全面服务包括国家能源集团、华能集团、国家电投、大唐集团、中国宝武、中煤集团、金隅集团、华润集团等国内顶级能源集团和矿企，落地30余个矿区。同时，慧拓尽心竭力推动整个矿山无人化的行业标准化，在大量项目的落地过程中打造了一套业内领先的交付流程。基于以上标准，慧拓与华能集团伊敏煤电公司、百度合作，仅用规定时间的一半便完成了项目交付，并在行业内率先实现“安全员下车”级别无人驾驶与有人驾驶矿用卡车混编作业。
成熟的技术方案和一流的标准化交付流程，让慧拓在多个矿山场景实现了快速规模化复制。不到两年时间，慧拓参与了近八成的全国前十名煤矿的智慧矿山无人化项目，并且在冶金、有色、水泥行业分别打造了具有标杆意义的商业落地项目。
政策助力科技创新
煤矿智能化建设进程加速
煤矿智能化是国家重点支持的能源技术创新方向。2020年以来，国家能源局联合国家发展改革委、教育部、科技部、工业和信息化部、财政部、应急管理部、国家矿山安监局印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，建立了煤矿智能化发展协调机制，以提高煤炭保供能力为目标，以示范项目为抓手，边健全制度边推进工作，煤矿智能化建设全面铺开。在政策鼓励下，煤炭企业全面启动煤矿智能化升级改造。据国家能源局初步统计，截至目前，全国有近400座煤矿正在开展智能化建设，总投资规模超过1000亿元。国家能源局遴选的71处国家首批智能化示范建设煤矿，总产能近6亿吨。在日前召开的国家能源局一季度网上新闻发布会上，国家能源局有关负责人表示，经过两年探索和实践，煤矿智能化已成为煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，“少人巡视，无人操作”智能采煤工作面迈向常态化应用。
“十四五”期间，科技创新和产业转型升级是煤炭行业的重要发展方向，煤矿智能化建设代表着煤炭先进生产力发展方向，是行业迈向更高质量发展的必由之路。2022年2月28日，国家能源局发布的关于政协第十三届全国委员会第四次会议第0229号提案答复函摘要指出，国家能源局正联合科技部组织研究编制《“十四五”能源领域科技创新规划》，拟将一系列煤炭清洁高效利用技术列为“十四五”时期重点任务，并将会同相关部门并组织相关企业、科研机构、高校和国家能源研发创新平台，积极推动规划落地，推进煤炭利用清洁低碳、高效智能转型，为碳达峰碳中和目标的实现提供科技支撑。
毋庸置疑，在国家政策的引导和推动下，会有越来越多的科研机构和像慧拓一样拥有雄厚技术实力的科技创新企业加入到推进煤矿智能化建设的事业中，勇担排头兵重任，持续推进科技创新，全面加速规模化产业落地进程，共同构建产学研用一体化的无人矿山、智能矿山产业生态布局，服务国家能源安全战略，为国家能源矿企高质量发展、加快制造强国建设、发展数字经济、实现“双碳”战略等方面提供有力支撑。
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