智慧礦山無人駕駛的步驟與好處

發(fā)布日期：2025-06-09 責任編輯:中譽鼎力

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摘要：無人駕駛”在石料生產線中核心的應用場景是礦用卡車在采掘區(qū)、破碎站/中轉點、排土場/堆料區(qū)之間的重載和空載運輸。也可能包括輔助設備的自動化（如推土機、平地機、裝載機），但礦卡運輸是效益顯著、技術相對成熟的切入點。

無人駕駛”在石料生產線中核心的應用場景是礦用卡車在采掘區(qū)、破碎站/中轉點、排土場/堆料區(qū)之間的重載和空載運輸。也可能包括輔助設備的自動化（如推土機、平地機、裝載機），但礦卡運輸是效益顯著、技術相對成熟的切入點。以下是搭建的關鍵步驟和主要好處：

一、關鍵技術架構與搭建步驟

1、環(huán)境感知系統(tǒng)

傳感器融合：為每輛無人礦卡裝備多種傳感器：

激光雷達：提供高精度3D點云，探測周圍環(huán)境、障礙物（車輛、人員、落石、坑洼）、道路邊界。需考慮礦區(qū)粉塵、振動環(huán)境選擇耐用的工業(yè)級產品。

毫米波雷達：在惡劣天氣（雨、雪、霧、粉塵）下穩(wěn)定工作，探測距離遠，用于測速和障礙物檢測。

攝像頭：提供視覺信息，用于識別交通標識、道路標線（如有）、特定障礙物（如人員）及提供冗余。

高精度GNSS定位系統(tǒng)：提供車輛的絕對位置（經度、緯度、高度），通常需要RTK技術達到厘米級精度。

慣性測量單元：在GNSS信號短暫丟失時（如隧道、峽谷）提供航位推算，保證定位連續(xù)性。

車載計算單元：強大的車載計算機實時處理融合所有傳感器數(shù)據(jù)，構建車輛周圍的環(huán)境模型。

2、車輛控制系統(tǒng)

線控底盤改造：對傳統(tǒng)礦卡進行改造，使其油門、剎車、轉向、擋位等關鍵執(zhí)行機構能夠接受電信號控制（線控化）。這是無人駕駛的基礎。

車輛控制算法：基于感知信息和路徑規(guī)劃，生成精確的控制指令（轉向角、油門/剎車開度），控制車輛平穩(wěn)、安全、高效地行駛。

3、高精度地圖與定位

礦區(qū)高精度地圖制作：預先采集制作包含詳細道路信息（車道線、坡度、曲率）、關鍵點（裝載點、卸料點、交匯區(qū)）、限速區(qū)、禁行區(qū)等的高精度地圖（厘米級）。

實時定位：結合GNSS、IMU和激光雷達/攝像頭的地圖匹配技術，實現(xiàn)車輛在高精度地圖上的實時、精準定位。

4、路徑規(guī)劃與決策系統(tǒng)

全局路徑規(guī)劃：根據(jù)任務（從A到B），結合高精度地圖和交通規(guī)則，規(guī)劃行駛路線。

局部路徑規(guī)劃與決策：實時處理感知信息，動態(tài)規(guī)劃局部路徑，進行行為決策（跟車、超車、避讓、停車、起步），處理復雜場景和突發(fā)狀況。

5、車聯(lián)網與通信系統(tǒng)

可靠、低延遲、大帶寬的無線通信網絡：部署覆蓋整個礦區(qū)的專用無線網絡（如5G專網、LTE專網、Mesh網絡），確保車輛與控制中心、車輛與車輛、車輛與基礎設施之間的實時、穩(wěn)定通信。

V2X通信：實現(xiàn)車-車、車-基礎設施的信息交互（位置、速度、意圖），提升協(xié)同效率和安全性。

6、中央調度與監(jiān)控系統(tǒng)

“大腦”角色：這是整個無人運輸系統(tǒng)的指揮中心。

任務調度：根據(jù)生產計劃（來自MES系統(tǒng)）、設備狀態(tài)、物料需求，智能分配運輸任務給合適的無人礦卡。

交通管理：監(jiān)控所有車輛位置和狀態(tài)，優(yōu)化路徑，避免擁堵和沖突（如在狹窄路段或交匯區(qū)）。

實時監(jiān)控：顯示所有無人車輛的位置、狀態(tài)（速度、載重、油量/電量、故障信息）、作業(yè)進度。

遠程控制與干預：在必要時（如復雜異常情況），操作員可以遠程接管車輛控制。

數(shù)據(jù)管理與分析：收集所有運行數(shù)據(jù)（油耗/電耗、循環(huán)時間、故障記錄），用于性能分析和持續(xù)優(yōu)化。

7、基礎設施配套

裝載/卸載點自動化改造：與無人礦卡協(xié)同，實現(xiàn)自動裝載（如通過激光掃描或引導系統(tǒng)定位）和自動卸料（精確定位到料口）。

路側單元：在關鍵路口或區(qū)域部署RSU，提供增強定位信息或交通信號。

安全防護：在危險區(qū)域設置電子圍欄，部署額外的監(jiān)控攝像頭。

8、安全系統(tǒng)

多重冗余：關鍵系統(tǒng)（感知、定位、控制、通信）設計冗余備份。

緊急停車系統(tǒng)：遇到嚴重故障或無法處理的危險情況，自動觸發(fā)緊急停車。

碰撞預警與避免：基于感知數(shù)據(jù)實時計算碰撞風險并自動采取規(guī)避動作（制動、轉向）。

人員/設備檢測與避讓：專門算法用于識別礦區(qū)內的行人和工程機械，并確保安全距離。

遠程急停：控制中心可隨時遠程急停任何車輛。

9、測試、驗證與部署

分階段實施：通常先在封閉區(qū)域測試，然后小范圍試運行（如指定路線、少數(shù)車輛），再全面鋪開。

嚴格驗證：進行大量場景測試（正常、邊界、失效），確保系統(tǒng)安全可靠。

人員培訓：培訓操作員、維護人員和安全管理人員。

二、搭建無人駕駛系統(tǒng)的好處

1、顯著提升安全性：從根本上避免了駕駛員在危險環(huán)境中的傷亡事故。無人系統(tǒng)嚴格執(zhí)行程序，消除超速、違規(guī)操作、注意力不集中等人為因素導致的事故。傳感器系統(tǒng)能在人類難以察覺或反應的情況下更快做出安全響應。

2、大幅提高生產效率與穩(wěn)定性：全天候運行，不受人員交接班、休息、疲勞影響，實現(xiàn)連續(xù)不間斷生產。優(yōu)化行駛速度與路徑，避免人為導致的減速、繞遠路或怠速。中央調度系統(tǒng)優(yōu)化車流，減少在裝載點和卸料點的排隊等待。運輸循環(huán)時間更短且更可預測，便于精確安排生產計劃。提高設備利用率，提升礦卡有效工作時間。

3、有效降低運營成本：大幅減少甚至完全省去卡車司機及相關管理成本。優(yōu)化的駕駛行為可顯著降低燃油或電力消耗。平穩(wěn)駕駛減少了急剎、急轉和顛簸對輪胎、剎車系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等部件的磨損，延長使用壽命，降低維護頻率和成本。由于安全性大幅提高，相關保險費用有望下降。

4、改善工作環(huán)境與解決人力難題：將人員從枯燥、危險、高強度的駕駛工作中解放出來，轉移到更安全、技術含量更高的監(jiān)控、維護、管理崗位。解決礦區(qū)環(huán)境艱苦、危險崗位招工困難的問題。

5、提升管理精細化與數(shù)據(jù)化水平：全過程數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)自動記錄所有車輛運行數(shù)據(jù)（位置、速度、載重、油耗、故障等）。精準分析與優(yōu)化，基于大數(shù)據(jù)分析，可不斷優(yōu)化運輸路線、調度策略、設備維護計劃，持續(xù)提升整體運營效率。透明化管理，生產過程可視化程度高，便于監(jiān)控和管理。

6、環(huán)保效益：通過降低燃油消耗和優(yōu)化運行，減少二氧化碳和其他尾氣排放（對于電動礦卡，則優(yōu)化用電）。優(yōu)化的駕駛行為也可能降低部分運行噪音。

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