為應(yīng)對(duì)礦山混行場(chǎng)景的挑戰(zhàn)，基于智能交互、數(shù)據(jù)挖掘和實(shí)時(shí)感知技術(shù)，提出了混行場(chǎng)景綜合解決方案，采煤運(yùn)輸?shù)缆坊煨袌?chǎng)景如圖8所示。

圖8 采煤運(yùn)輸?shù)缆坊煨袌?chǎng)景

（1）在無(wú)人駕駛車輛面臨道路、裝載區(qū)和卸載區(qū)等時(shí)，無(wú)人駕駛系統(tǒng)通過(guò)交互推演方式降低交互安全風(fēng)險(xiǎn)，考慮其他有人駕駛車輛行為對(duì)自動(dòng)駕駛車輛意圖與風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)考慮無(wú)人駕駛車輛自身決策行為對(duì)其他有人駕駛車輛的影響和風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到擬人化的行駛水平，提升無(wú)人駕駛車輛在混行運(yùn)行場(chǎng)景下的智能性和高效性，確保車輛行駛的體感和安全性。

（2）通過(guò)無(wú)人駕駛云端大模型樣本挖掘，結(jié)合自動(dòng)標(biāo)注算法實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)積累，保障訓(xùn)練集各類別數(shù)據(jù)的平衡，有效補(bǔ)充少見(jiàn)類型車輛以及行駛意圖的數(shù)據(jù)，提高模型的全面性和準(zhǔn)確性。

（3）通過(guò)采用深度學(xué)習(xí)檢測(cè)算法、多模態(tài)特征級(jí)融合BEV感知算法，構(gòu)建BEV視覺(jué)+點(diǎn)云多模態(tài)融合模型，將多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)統(tǒng)一為鳥瞰視角圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類混行目標(biāo)的精準(zhǔn)檢測(cè)識(shí)別，彌補(bǔ)單一模態(tài)的短板，達(dá)到1+1>2的效果，有效解決了礦山混行場(chǎng)景感知難的問(wèn)題，提高了無(wú)人駕駛系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜礦山混行場(chǎng)景的感知和理解能力，增強(qiáng)了無(wú)人駕駛車輛在混行環(huán)境中的智能性和高效性。

2.4 降低網(wǎng)絡(luò)高密度覆蓋的強(qiáng)依賴

露天礦作業(yè)過(guò)程中由于平盤快速推進(jìn)導(dǎo)致部分區(qū)域網(wǎng)絡(luò)信號(hào)偏弱，因此無(wú)人駕駛需降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)高密度覆蓋的強(qiáng)依賴，通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低網(wǎng)絡(luò)和車云通信需求，增強(qiáng)弱網(wǎng)環(huán)境下的場(chǎng)景適應(yīng)能力，降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的依賴，增強(qiáng)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性和恢復(fù)能力。

當(dāng)破碎棚遮擋或弱網(wǎng)環(huán)境下，支持長(zhǎng)時(shí)間維持高精度RTK定位，提升定位的環(huán)境適應(yīng)能力，增強(qiáng)自動(dòng)駕駛的空間認(rèn)知與靈活適應(yīng)性，提升車輛在破碎棚區(qū)域的自動(dòng)作業(yè)能力。無(wú)人駕駛具備標(biāo)準(zhǔn)化接口，可在生產(chǎn)及輔助設(shè)備快速安裝部署，具備厘米級(jí)高精度定位，支持V2V近場(chǎng)通信，斷網(wǎng)無(wú)任務(wù)更新情況下單車可維持60min高效作業(yè)，全局動(dòng)態(tài)均衡調(diào)度時(shí)間可維持30min，可在臨時(shí)性弱網(wǎng)絡(luò)和無(wú)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下滿足多種工況場(chǎng)景，無(wú)人駕駛集群卡調(diào)算法架構(gòu)如圖9所示。

圖9 無(wú)人駕駛集群卡調(diào)算法架構(gòu)

2.5 復(fù)雜場(chǎng)景適應(yīng)能力及車輛穩(wěn)定性

為應(yīng)對(duì)露天礦山極端溫度、揚(yáng)沙粉塵、雨雪天氣以及路面濕滑等礦山極端環(huán)境，無(wú)人駕駛運(yùn)輸解決方案，通過(guò)開發(fā)智能感知裝備、無(wú)人駕駛新能源線控平臺(tái)和無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)管控平臺(tái)，設(shè)計(jì)基于多幀雷達(dá)點(diǎn)云累積的特征提取技術(shù)，基于深度學(xué)習(xí)的語(yǔ)義分割技術(shù)、多模態(tài)感知技術(shù)、多模態(tài)軌跡預(yù)測(cè)技術(shù)和駕駛行為意圖判斷技術(shù)，提高系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜礦山場(chǎng)景的感知和理解能力，BEV+Transformer+OCC多模態(tài)感知界面如圖10所示。

圖10 BEV+Transformer+OCC多模態(tài)感知界面

無(wú)人駕駛依據(jù)多源數(shù)據(jù)流通與應(yīng)用，綜合激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等傳感器，可實(shí)現(xiàn)在揚(yáng)塵和雨霧等惡劣天氣下的高效感知，無(wú)人駕駛揚(yáng)塵作業(yè)場(chǎng)景如圖11所示。控制系統(tǒng)應(yīng)對(duì)濕滑路面，研發(fā)橫縱向防滑控制功能，提前預(yù)判斷車輛打滑并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。通過(guò)感知算法融合多傳感器信息，確保車輛在礦山環(huán)境中的安全、高效運(yùn)行，無(wú)人駕駛點(diǎn)云感知算法如圖12所示。

圖11 無(wú)人駕駛揚(yáng)塵作業(yè)場(chǎng)景

圖12 無(wú)人駕駛點(diǎn)云感知算法

通過(guò)設(shè)計(jì)單車多層安全防護(hù)系統(tǒng)，配套平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和遙控功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛卡車運(yùn)行過(guò)程中故障的辨識(shí)和處置，單車實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及安全保障界面如圖13所示。平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)借助先進(jìn)的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人駕駛礦用卡車的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛潛在的安全隱患或運(yùn)行異常情況，并遠(yuǎn)程下達(dá)指令進(jìn)行調(diào)整或修復(fù)。遙控功能在特殊緊急情況下，操作人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程遙控終端，精準(zhǔn)操控車輛，提升無(wú)人駕駛礦用卡車應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況與突發(fā)狀況的綜合能力，多源數(shù)據(jù)融合的百噸級(jí)無(wú)人駕駛礦用卡車如圖14所示。

圖13 單車實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及安全保障界面

圖14 多源數(shù)據(jù)融合的百噸級(jí)無(wú)人駕駛礦用卡車

2.6 無(wú)人駕駛數(shù)據(jù)高質(zhì)量利用與數(shù)據(jù)安全問(wèn)題

無(wú)人駕駛管控平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取礦山設(shè)備信息，定時(shí)獲取裝、卸載點(diǎn)信息、調(diào)度信息以及設(shè)備報(bào)警信息，可直接傳輸?shù)街悄苓\(yùn)控平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。在數(shù)據(jù)要素利用方面，礦山無(wú)人駕駛運(yùn)輸技術(shù)注重?cái)?shù)據(jù)的隱私保護(hù)和安全管理，確保數(shù)據(jù)的合法、合規(guī)使用。

加強(qiáng)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性，無(wú)人駕駛以及智能礦山建設(shè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)利用和價(jià)值挖掘，未來(lái)將在推動(dòng)礦山綠色、安全、智能、高效等方面發(fā)揮更加重要的作用。

露天礦山無(wú)人駕駛智能運(yùn)輸展望

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國(guó)露天煤礦無(wú)人駕駛礦用卡車數(shù)量為1131輛，截至2024年9月，露天煤礦無(wú)人駕駛礦用卡車數(shù)量達(dá)到1510輛，其中，已完成“去安全員”的無(wú)人駕駛車輛比例約為55.3%，預(yù)計(jì)到2024年底達(dá)到約2500輛。無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)用繼續(xù)保持較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，未來(lái)展望主要包括以下6個(gè)方面。

（1）提高極端環(huán)境適應(yīng)性

礦區(qū)環(huán)境復(fù)雜，高溫、嚴(yán)寒等復(fù)雜氣候，以及礦區(qū)道路不平、煤灰揚(yáng)塵等特殊生產(chǎn)環(huán)境均對(duì)無(wú)人駕駛技術(shù)構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，特別礦區(qū)車輛數(shù)量增加，迫切需要深入的技術(shù)適配工作，未來(lái)需在環(huán)境感知、規(guī)劃決策、控制執(zhí)行等核心技術(shù)領(lǐng)域不斷突破，以增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)極端溫度、揚(yáng)沙粉塵等礦山極端環(huán)境的適應(yīng)能力。

（2）提高推廣應(yīng)用場(chǎng)景和項(xiàng)目周期

國(guó)內(nèi)無(wú)人駕駛技術(shù)已在露天煤礦規(guī)?；瘧?yīng)用和少數(shù)砂石骨料礦、金屬礦的初步應(yīng)用，但整體處于探索階段，需逐步向非煤礦山場(chǎng)景應(yīng)用推廣，設(shè)計(jì)出滿足各類礦山需求通用方案。目前無(wú)人駕駛運(yùn)輸剝離合同期多為2~3年，項(xiàng)目周期較短，無(wú)人駕駛網(wǎng)絡(luò)/基建/設(shè)備投入費(fèi)用高，推動(dòng)露天礦山無(wú)人駕駛運(yùn)輸服務(wù)的可持續(xù)性，延長(zhǎng)項(xiàng)目周期。大噸位無(wú)人駕駛礦卡市場(chǎng)需求，提升無(wú)人駕駛礦卡有效載重，保證動(dòng)力電池的續(xù)航能力、功率輸出、使用壽命，以及安全性能等關(guān)鍵要素，是當(dāng)前新能源礦卡重點(diǎn)方向。

（3）確保無(wú)人駕駛網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全

無(wú)人駕駛設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)采集大量的數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度等信息，對(duì)于煤礦的運(yùn)營(yíng)和管理具有重要意義，此類數(shù)據(jù)存在泄露或?yàn)E用的風(fēng)險(xiǎn)。露天煤礦無(wú)人駕駛設(shè)備高度依賴網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制，一旦網(wǎng)絡(luò)受到黑客攻擊或病毒入侵，可能造成數(shù)據(jù)傳輸中斷、設(shè)備失控等嚴(yán)重后果，都將對(duì)煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

無(wú)人駕駛礦用卡車在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重車云結(jié)合策略，探索保障車端決策能力的同時(shí)，能充分利用云端和邊端資源，以支持整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，確保在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短暫故障時(shí)，無(wú)人駕駛礦用卡車能夠按照預(yù)先設(shè)定的方式正確作業(yè)。

（4）統(tǒng)一礦山無(wú)人駕駛行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

目前，礦山無(wú)人駕駛標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議以及生產(chǎn)效率的統(tǒng)計(jì)規(guī)則不統(tǒng)一，礦區(qū)無(wú)人駕駛行業(yè)缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。各廠商產(chǎn)品開發(fā)以自身標(biāo)準(zhǔn)為主導(dǎo)，再由其他廠商適配，增加了不同廠商產(chǎn)品之間互聯(lián)互通的復(fù)雜性。

行業(yè)監(jiān)管采用傳統(tǒng)模式，礦方規(guī)章制度流程基于有人駕駛設(shè)定，對(duì)無(wú)人礦用卡車的實(shí)際部署與應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)，應(yīng)從國(guó)家層面，制定統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。礦山運(yùn)輸?shù)缆贰⒀b載標(biāo)準(zhǔn)化高于人工裝載，從采礦角度整體規(guī)劃無(wú)人駕駛行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采礦設(shè)計(jì)與無(wú)人駕駛結(jié)合進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，修訂現(xiàn)行的煤礦安全規(guī)程和露天礦采裝、運(yùn)輸以及排棄作業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高無(wú)人礦卡實(shí)際應(yīng)用中的生產(chǎn)效率。

（5）推進(jìn)露天礦山無(wú)人駕駛低碳綠色發(fā)展

無(wú)人駕駛應(yīng)堅(jiān)持自動(dòng)駕駛+新能源作為礦山無(wú)人駕駛未來(lái)發(fā)展方向，夯實(shí)以增程式混動(dòng)、純電動(dòng)線控整車為基礎(chǔ)的礦山無(wú)人駕駛產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)標(biāo)“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)的重大決策部署，將氫能源線控整車作為研發(fā)儲(chǔ)備，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的礦山新能源無(wú)人駕駛重要支撐技術(shù)，推動(dòng)能源行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。

（6）加大露天礦山無(wú)人駕駛?cè)瞬排囵B(yǎng)

煤礦智能化面臨著專業(yè)人才、運(yùn)維人才儲(chǔ)備不足的問(wèn)題，未來(lái)應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，創(chuàng)新智能化人才引進(jìn)、培養(yǎng)、選拔方式，培育多學(xué)科交叉的知識(shí)型、技能型、管理型的復(fù)合型人才。聯(lián)合企業(yè)、高校和科研院所共建教育培訓(xùn)實(shí)踐基地，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、聯(lián)合攻關(guān)、產(chǎn)教融合、協(xié)同創(chuàng)新，加大已有及新研發(fā)技術(shù)和項(xiàng)目的推廣，為礦山智能化建設(shè)提供強(qiáng)有力支撐。

總結(jié)

（1）露天礦山卡車無(wú)人駕駛技術(shù)作為智慧礦山發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，融合露天礦山智能采掘和礦山生產(chǎn)一體化智能管控平臺(tái)，構(gòu)建全流程的智能化礦山生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)露天礦的少人化、無(wú)人化開采，提升礦山的整體競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

（2）通過(guò)制定礦山無(wú)人駕駛行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，提煉可大規(guī)模復(fù)制、推廣的典型礦山應(yīng)用場(chǎng)景，增加礦山無(wú)人駕駛在海外露天礦市場(chǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)露天礦山運(yùn)輸轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展，推動(dòng)傳統(tǒng)露天礦的網(wǎng)絡(luò)化、智能化的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（3）下一步礦山無(wú)人駕駛智能運(yùn)輸將圍繞提高采運(yùn)排作業(yè)區(qū)域適應(yīng)能力、大規(guī)模智能集群調(diào)度、復(fù)雜場(chǎng)景適應(yīng)能力以及露天礦山無(wú)人駕駛卡車最優(yōu)選型等方向進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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