高質(zhì)量還需智能化——“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”打造水泥行業(yè)智慧礦山

當(dāng)前，水泥行業(yè)發(fā)展由高速增長(zhǎng)期進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，生產(chǎn)工藝、設(shè)備運(yùn)行、安全與環(huán)境管理等數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新趨勢(shì)，然而企業(yè)也面臨著信息技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、網(wǎng)絡(luò)安全保障力度不足等信息化應(yīng)用的新問題。

與此同時(shí)，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)浪潮正在釋放巨大勢(shì)能，5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的快速發(fā)展正在加快推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化。水泥行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，是傳統(tǒng)行業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重中之重，利用5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，加快推動(dòng)水泥企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)已成為國家、行業(yè)和企業(yè)共同的目標(biāo)。

4月26日，工業(yè)和信息化部辦公廳印發(fā)的《關(guān)于做好2022年工業(yè)質(zhì)量提升和品牌建設(shè)工作的通知》(以下簡(jiǎn)稱《通知》)要求，地方工業(yè)和信息化主管部門、行業(yè)協(xié)會(huì)和專業(yè)機(jī)構(gòu)實(shí)施制造業(yè)質(zhì)量管理數(shù)字化行動(dòng)，貫徹落實(shí)《制造業(yè)質(zhì)量管理數(shù)字化實(shí)施指南(試行)》，引導(dǎo)企業(yè)在制造業(yè)數(shù)字化、智能化和綠色化趨勢(shì)下，推動(dòng)5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與質(zhì)量管理融合。此外，為推動(dòng)重點(diǎn)行業(yè)質(zhì)量提升，針對(duì)原材料制造行業(yè)，《通知》強(qiáng)調(diào)，要加快水泥等強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)制修訂，推動(dòng)行業(yè)智能化和綠色化改造。

實(shí)際上，從政策層面分析，水泥產(chǎn)業(yè)向智能制造和綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型，水泥行業(yè)企業(yè)智能發(fā)展、綠色發(fā)展的趨勢(shì)早已成為共識(shí)。2020年，工信部印發(fā)的《建材工業(yè)智能制造數(shù)字轉(zhuǎn)型行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》就提出，到2023年修訂30項(xiàng)以上建材行業(yè)智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并明確指出要促進(jìn)水泥行業(yè)生產(chǎn)方式的自動(dòng)化、智能化、無人化變革。

近年來，我國大型水泥企業(yè)積極順應(yīng)數(shù)字化、智能化發(fā)展趨勢(shì)，紛紛開始利用5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)手段，賦能數(shù)字轉(zhuǎn)型，提升資源綜合利用效率，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、降本、增效?！?G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和水泥行業(yè)的融合發(fā)展，讓首批智慧礦山在水泥行業(yè)率先落地，助力水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效，提升安全生產(chǎn)水平。

運(yùn)輸環(huán)節(jié)取得突破進(jìn)展

采礦行業(yè)是“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”探索最早、應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一，與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)融合應(yīng)用正加速釋放技術(shù)潛能，助力礦山“自動(dòng)化減人、智能化換人”。運(yùn)輸無人化作為智慧礦山以及礦山無人化的第一步，近年來，隨著5G專網(wǎng)、5G/V2X、自動(dòng)駕駛等技術(shù)的發(fā)展，已在不少礦山實(shí)現(xiàn)落地。

和露天煤礦相比，卸料時(shí)有破碎站是水泥礦山突出特點(diǎn)之一，一方面車輛需要排隊(duì)進(jìn)出破碎站，另一方面衛(wèi)星信號(hào)會(huì)受到遮擋而無法精準(zhǔn)定位。目前，在陽泉冀東水泥（000401）有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“陽泉冀東水泥“)已突破了這一技術(shù)難題。

陽泉冀東水泥5G智能礦山無人駕駛項(xiàng)目是國內(nèi)水泥行業(yè)首家實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)、數(shù)字化、綠色智慧礦山的編組示范工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目首創(chuàng)性地建設(shè)了協(xié)同智能卸料系統(tǒng)。項(xiàng)目組通過采用IMU、輪速里程計(jì)、激光雷達(dá)等多種不同特性的傳感器，研制多源數(shù)據(jù)融合與協(xié)同定位算法，最終解決了無GNSS和弱GNSS環(huán)境下的精確導(dǎo)航定位難題?！?G智能車路協(xié)同系統(tǒng)”采用AI的融合感知算法，通過充分掌握、研判破碎站里外情況，選擇車輛進(jìn)入破碎站的時(shí)機(jī)，完成起斗卸料和駛離，真正實(shí)現(xiàn)礦車無人干預(yù)的自主卸料作業(yè)。這一突破性的成果將為項(xiàng)目在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)全礦無人化運(yùn)輸運(yùn)營奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

公開資料顯示，陽泉冀東水泥5G智能礦山經(jīng)過改造后，目前已實(shí)現(xiàn)無人駕駛。

前沿技術(shù)助力智能開采

在完成運(yùn)輸智能化的基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)采掘設(shè)備與無人礦車的智能協(xié)同，是水泥行業(yè)建設(shè)智慧礦山過程中的又一道關(guān)卡，讓挖掘機(jī)“更智能”才能真正實(shí)現(xiàn)水泥礦“采、運(yùn)、排”環(huán)節(jié)整體智能化水平的提升。

陽泉冀東水泥5G智能礦山的挖掘機(jī)接入了協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)，盡管挖掘機(jī)在作業(yè)時(shí)會(huì)不斷地變換位置，無人礦車仍舊可以精準(zhǔn)地找到挖掘機(jī)鏟臂的位置，自動(dòng)規(guī)劃路徑倒車入位。通過平行礦山操作系統(tǒng)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)克服了因時(shí)空變化出現(xiàn)的自動(dòng)規(guī)劃路徑響應(yīng)速度問題，創(chuàng)新運(yùn)用時(shí)空分離方法動(dòng)態(tài)規(guī)劃路徑，有效縮短礦車找鏟時(shí)間。

與此同時(shí)，華潤(rùn)百色田陽水泥生產(chǎn)園區(qū)現(xiàn)已落地了5G智能遙控裝載機(jī)，操作人員坐在控制座艙里，即可通過操作臺(tái)對(duì)礦山上的裝載機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行控制，完成前進(jìn)、鏟裝、運(yùn)轉(zhuǎn)、卸料、轉(zhuǎn)向等一系列操作，“在千里之外的室內(nèi)”也能順利開展“戶外作業(yè)”。

華潤(rùn)百色田陽水泥生產(chǎn)園區(qū)于2020年5月啟動(dòng)建設(shè)，是華潤(rùn)水泥生產(chǎn)自動(dòng)化級(jí)別最高的6A級(jí)園區(qū)。立足產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，華潤(rùn)百色田陽水泥生產(chǎn)園區(qū)構(gòu)建了全方位智能的現(xiàn)代水泥產(chǎn)業(yè)制造體系，在建設(shè)5G專網(wǎng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合定制化的數(shù)據(jù)中臺(tái)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程視覺分析、數(shù)據(jù)采集、人員管理、設(shè)備管理、計(jì)劃管理、運(yùn)行管理、安全管理、危險(xiǎn)區(qū)域巡檢和AR遠(yuǎn)程維護(hù)等，降低勞動(dòng)力成本，減少人為的安全隱患，打造生態(tài)智能化水泥制造企業(yè)。

華潤(rùn)水泥的公開信息顯示，華潤(rùn)百色田陽水泥生產(chǎn)園區(qū)計(jì)劃投用無人駕駛純電動(dòng)寬體礦車，進(jìn)一步促進(jìn)園區(qū)綠色化、智能化水平的提升，通過配套的智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生產(chǎn)場(chǎng)景維護(hù)、無人駕駛運(yùn)輸智能調(diào)度和運(yùn)行管理，極大優(yōu)化礦山資源配置，提高采礦效率。

自2019年5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)商用落地以來，水泥行業(yè)企業(yè)結(jié)合“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”趨勢(shì)開展的礦山智能化建設(shè)案例還有很多：蕪湖海螺水泥（600585）公司在箬帽山礦區(qū)試運(yùn)行無人駕駛礦車，基于算法開發(fā)、車隊(duì)運(yùn)管平臺(tái)及5G等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了車輛的智能網(wǎng)聯(lián)；鎮(zhèn)江句容臺(tái)泥水泥有限公司也聯(lián)合鎮(zhèn)江移動(dòng)打造了5G遠(yuǎn)程駕駛項(xiàng)目；河南能源焦煤公司千業(yè)水泥采用5G無人開采系統(tǒng)，職工可在5G礦山信息中心遠(yuǎn)程進(jìn)行挖掘機(jī)作業(yè)。

水泥行業(yè)智能化標(biāo)桿企業(yè)的智慧礦山建設(shè)成果，讓行業(yè)智能化建設(shè)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)價(jià)值得到實(shí)實(shí)在在體現(xiàn)。隨著“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在垂直行業(yè)的推進(jìn)，越來越多的水泥企業(yè)將意識(shí)到智能制造是水泥工業(yè)由大變強(qiáng)的必由之路，是水泥企業(yè)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的必走之路，傳統(tǒng)水泥行業(yè)對(duì)智能化升級(jí)的需求越發(fā)迫切，針對(duì)水泥行業(yè)的智能化技術(shù)和服務(wù)也將迎來更為廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)空間。