基于平行智能理論、方法與技術(shù)，中國科學院自動化研究所(中科院自動化所)團隊首創(chuàng)并研發(fā)出“愚公”無人礦山整體解決方案，目前已應(yīng)用于國內(nèi)多省份近20個露天礦，引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。
 

什么是平行智能技術(shù)？“愚公”方案有何特點和優(yōu)勢？實際應(yīng)用效果怎樣？中科院自動化所平行智能技術(shù)與系統(tǒng)團隊近日接受中新社記者專訪，對此予以科普解讀和分析。

通過計算機構(gòu)建平行虛擬系統(tǒng)

中科院自動化所副研究員王曉介紹說，源于復雜系統(tǒng)管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍研究員多年前提出的平行系統(tǒng)的概念，平行智能技術(shù)核心是將人工社會、計算實驗與平行執(zhí)行有機組合，構(gòu)成“虛實互動的機群系統(tǒng)管理與調(diào)度方法”。

在人工智能基礎(chǔ)上，平行智能技術(shù)借助先進的計算機建模手段，面向包括人在內(nèi)的實際系統(tǒng)，在計算機中構(gòu)建一個平行的虛擬系統(tǒng)，通過對虛擬系統(tǒng)進行試驗，判斷和預(yù)測可能出現(xiàn)的情況，從而以更科學的計算化手段，實際管理運行提供有效借鑒。數(shù)字孿生即為平行系統(tǒng)的一個特例。

利用平行智能技術(shù)研發(fā)的“平行礦山系統(tǒng)”，即在礦山場景中通過運用數(shù)字化技術(shù)模仿真人，像真人一樣工作。這一過程需要大量數(shù)字技術(shù)的計算、分析，在虛擬系統(tǒng)當中進行試驗，以達到對實際工作的無人駕駛礦山車輛和設(shè)備的調(diào)控。

王曉表示，“平行礦山系統(tǒng)”是典型的復雜系統(tǒng)，主要包括無人礦卡、自主挖掘、鏟運機等組成的真實系統(tǒng)，虛擬平行礦山、大數(shù)據(jù)分析、深度學習等組成的預(yù)測系統(tǒng)，管控調(diào)度和接管平臺組成的引導系統(tǒng)。礦山生產(chǎn)運行的各種數(shù)據(jù)被傳輸至信息處理中心，在信息處理中心通過數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、可視化處理等手段構(gòu)建與實際礦山運行系統(tǒng)平行的各個子系統(tǒng)。

通過系統(tǒng)管控中心和運輸、挖掘、鏟運等平臺搭載多種傳感設(shè)備實時互動，可實現(xiàn)礦山自主挖掘、裝載和無人化運輸、卸載的一體化作業(yè)。

智慧礦區(qū)已成采礦行業(yè)發(fā)展方向

王曉指出，當前，中國礦山開采行業(yè)面臨人口老齡化嚴重、工人轉(zhuǎn)崗率高以及工作環(huán)境惡劣等不利因素，并帶來用工難和成本上升問題，發(fā)展頗受制約。

在此背景下，智慧礦區(qū)(山)建設(shè)已成為采礦行業(yè)發(fā)展的一大方向，具有重要意義。近年來，隨著無人駕駛、5G、人工智能、云計算等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，也為推動礦山開采行業(yè)智能升級提供有力技術(shù)支撐。

在政策層面，以煤礦為例，中國官方八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》就明確提出：到2021年要基本實現(xiàn)掘進工作面減人提效、綜采工作面內(nèi)少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠程監(jiān)控；到2025年，露天煤礦實現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)和無人化運輸；到2035年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化，建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化體系。

王曉說，面向礦山行業(yè)對無人化、智能化的迫切需求以及傳統(tǒng)重型機械產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要任務(wù)，中科院自動化所平行智能技術(shù)與系統(tǒng)團隊結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢，持續(xù)推動礦山無人運輸、無人駕駛及智能交通管控技術(shù)和平臺研發(fā)工作，在“平行礦山系統(tǒng)”基礎(chǔ)上，首創(chuàng)提出并成功研發(fā)“愚公”無人礦山整體解決方案。

“愚公”極寒區(qū)項目創(chuàng)造多項第一

面向智能礦區(qū)(山)建設(shè)需求，中科院自動化所平行智能技術(shù)與系統(tǒng)團隊還孵化出科創(chuàng)企業(yè)慧拓智能，并成立“平行駕駛與智能交通聯(lián)合研究中心”，共同搭建面向自動駕駛領(lǐng)域的高水平產(chǎn)學研合作平臺，促進“愚公”無人礦山整體解決方案推廣應(yīng)用。

中科院自動化所副研究員田濱告訴記者，團隊將首創(chuàng)研發(fā)的無人礦山整體解決方案命名為“愚公”系統(tǒng)，主要目標是想借助愚公移山精神，來實現(xiàn)露天礦山智能化、無人化運輸目標。“愚公”系統(tǒng)包含6個子系統(tǒng)，目前已在內(nèi)蒙古、山西、陜西、江西、安徽、新疆等省份主要礦區(qū)(山)完成部署和落地運行工作，服務(wù)煤礦、冶金、有色、水泥等行業(yè)。

他說，其中，“愚公”系統(tǒng)在內(nèi)蒙古烏山銅鉬礦開展無人駕駛礦車試運行，是世界上首個挺進極寒地區(qū)的無人駕駛礦車項目，已取得多項第一，主要包括：世界上第一個在零下50攝氏度極寒環(huán)境下實現(xiàn)大型礦用卡車無人運輸；中國第一個無人駕駛礦用卡車實現(xiàn)編組運行；中國第一個在5G網(wǎng)絡(luò)下實現(xiàn)5臺大型礦用卡車無人駕駛工業(yè)性運行。

接下來，中科院自動化所團隊和慧拓智能還將通過“愚公”系統(tǒng)推廣應(yīng)用和持續(xù)改進完善，進一步推動煤礦生產(chǎn)智能化轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展，早日實現(xiàn)“無人則安”和“少人則安”的智慧礦山(區(qū))建設(shè)目標。

田濱透露，“愚公”系統(tǒng)極寒區(qū)項目大型礦用卡車無人駕駛編組運行已受住低溫考驗，在內(nèi)蒙古開展工業(yè)性試驗以來，累計滿載運輸超過5600多車次，運輸土方超過44萬立方米，運輸里程超過2.5萬公里，該項目近期將通過驗收并正式開始工業(yè)運行。

助力中國智慧礦山技術(shù)國際領(lǐng)先

王曉稱，與傳統(tǒng)的單車自動駕駛和網(wǎng)聯(lián)自動駕駛相比，“愚公”系統(tǒng)的平行駕駛具備獨特的先進性，其通過構(gòu)建和集成軟件定義的“描述車-預(yù)測車-引導車”系統(tǒng)，可大幅度提升駕駛安全和運營效率，在保證目標感知的準確性和穩(wěn)定性的同時，還可以靈活進行子系統(tǒng)組合混編，并適配中外各型礦車。

此外，相比傳統(tǒng)運作模式礦區(qū)，應(yīng)用“愚公”系統(tǒng)的無人礦山可將整體效率提高30%、節(jié)油15%、輪胎壽命提升40%。

她說，截至目前，“愚公”系統(tǒng)已布局多省份主要礦區(qū)并促成智慧礦山生態(tài)聯(lián)盟建設(shè)，中科院自動化所平行智能技術(shù)與系統(tǒng)團隊及慧拓智能后續(xù)還將與能源礦企開展深入合作，推動形成智慧礦山行業(yè)標準，加速中國礦業(yè)生產(chǎn)無人化、智慧化進程，助力中國智慧礦山技術(shù)進入國際領(lǐng)先行列。

王曉認為，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等不斷發(fā)展，以及以“愚公”系統(tǒng)為代表的“平行智能技術(shù)”在更多礦區(qū)(山)落地推廣應(yīng)用，圍繞“智慧礦山”“礦山無人化”的項目應(yīng)用將越來越多，未來礦山開采工作也將更加自動化、無人化、遠程化。