基于平行智能理論、方法與技術(shù)，中國科學(xué)院自動化研究所(中科院自動化所)團(tuán)隊(duì)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(diǎn)和優(yōu)勢？實(shí)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(tuán)隊(duì)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(jì)算機(jī)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(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jì)算實(shí)驗(yàn)與平行執(zhí)行有機(jī)組合，構(gòu)成“虛實(shí)互動的機(jī)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(jìn)的計(jì)算機(jī)建模手段，面向包括人在內(nèi)的實(shí)際系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建一個平行的虛擬系統(tǒng)，通過對虛擬系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，判斷和預(yù)測可能出現(xiàn)的情況，從而以更科學(xué)的計(jì)算化手段，實(shí)際管理運(yùn)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(yùn)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(jì)算、分析，在虛擬系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行試驗(yàn)，以達(dá)到對實(shí)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(fù)雜系統(tǒng)，主要包括無人礦卡、自主挖掘、鏟運(yùn)機(jī)等組成的真實(shí)系統(tǒng)，虛擬平行礦山、大數(shù)據(jù)分析、深度學(xué)習(xí)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(dǎo)系統(tǒng)。礦山生產(chǎn)運(yùn)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(shí)際礦山運(yùn)行系統(tǒng)平行的各個子系統(tǒng)。

通過系統(tǒng)管控中心和運(yùn)輸、挖掘、鏟運(yùn)等平臺搭載多種傳感設(shè)備實(shí)時互動，可實(shí)現(xiàn)礦山自主挖掘、裝載和無人化運(yùn)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(dāng)前，中國礦山開采行業(yè)面臨人口老齡化嚴(yán)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(jì)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(dǎo)意見》就明確提出：到2021年要基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)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(yuǎn)程監(jiān)控；到2025年，露天煤礦實(shí)現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)和無人化運(yùn)輸；到2035年，各類煤礦基本實(shí)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(jī)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(tuán)隊(duì)結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢，持續(xù)推動礦山無人運(yùn)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(xiàng)目創(chuàng)造多項(xiàng)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(tuán)隊(duì)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(xué)研合作平臺，促進(jìn)“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(tuán)隊(duì)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(biāo)是想借助愚公移山精神，來實(shí)現(xiàn)露天礦山智能化、無人化運(yùn)輸目標(biāo)。“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(yùn)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(yùn)行，是世界上首個挺進(jìn)極寒地區(qū)的無人駕駛礦車項(xiàng)目，已取得多項(xiàng)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(shí)現(xiàn)大型礦用卡車無人運(yùn)輸；中國第一個無人駕駛礦用卡車實(shí)現(xiàn)編組運(yùn)行；中國第一個在5G網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)5臺大型礦用卡車無人駕駛工業(yè)性運(yùn)行。

接下來，中科院自動化所團(tuán)隊(duì)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(jìn)完善，進(jìn)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(shí)現(xiàn)“無人則安”和“少人則安”的智慧礦山(區(qū))建設(shè)目標(biāo)。

田濱透露，“愚公”系統(tǒng)極寒區(qū)項(xiàng)目大型礦用卡車無人駕駛編組運(yùn)行已受住低溫考驗(yàn)，在內(nèi)蒙古開展工業(yè)性試驗(yàn)以來，累計(jì)滿載運(yùn)輸超過5600多車次，運(yùn)輸土方超過44萬立方米，運(yùn)輸里程超過2.5萬公里，該項(xiàng)目近期將通過驗(yàn)收并正式開始工業(yè)運(yùn)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(dú)特的先進(jìn)性，其通過構(gòu)建和集成軟件定義的“描述車-預(yù)測車-引導(dǎo)車”系統(tǒng)，可大幅度提升駕駛安全和運(yùn)營效率，在保證目標(biāo)感知的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的同時，還可以靈活進(jìn)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(yùn)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(tuán)隊(duì)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(biāo)準(zhǔn)，加速中國礦業(yè)生產(chǎn)無人化、智慧化進(jìn)程，助力中國智慧礦山技術(shù)進(jìn)入國際領(lǐng)先行列。

王曉認(rèn)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(xiàng)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(yuǎn)程化。