礦山安全科普：露天礦區(qū)無人運(yùn)輸系統(tǒng)的未來之路
隨著采礦作業(yè)環(huán)境日益復(fù)雜,行業(yè)越來越需要采用數(shù)字化和自動化技術(shù)。
無人運(yùn)輸系統(tǒng)(AHS)能夠?qū)崿F(xiàn)采礦卡車的無人駕駛,是實現(xiàn)采礦作業(yè)自動化的重要一步。AHS被視為實現(xiàn)采礦作業(yè)數(shù)字化、優(yōu)化和自動化的關(guān)鍵技術(shù)。AHS將提高礦山的總體設(shè)備效率,降低單位產(chǎn)出成本。 對礦業(yè)而言,AHS既是一個戰(zhàn)略機(jī)遇,也是一個管理挑戰(zhàn)。
采礦業(yè)自動化運(yùn)輸始于1990年的小松礦業(yè)以礦山現(xiàn)場管理軟件為基礎(chǔ)。小松礦業(yè)分別于2007年和2008年在智利和澳大利亞進(jìn)行了商業(yè)部署。隨著自動駕駛汽車在市場上日趨成熟和商業(yè)化，物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、分析和無線連接已越來越廣泛。 在采礦業(yè)，自動化運(yùn)輸?shù)V卡和其他移動設(shè)備的采用和趨勢不斷增加。如今，許多公司在礦場擁有自動駕駛礦卡、火車和裝載機(jī)車隊，但大多數(shù)都還處于使用這些車輛的測試階段。 目前采礦自主化工作的一個很好的例子是馬里Resolute Mining的作業(yè)。整個過程,包括鉆探、裝填、爆破、裝載和運(yùn)輸,都是通過一個自主系統(tǒng)完成的。這降低了每盎司黃金的生產(chǎn)成本135美元,并將開采成本降低了30%。 自主化礦山作業(yè)的主要好處是安全性,因為采礦業(yè)每年由于死亡、受傷或失蹤的人數(shù)超過15,000人。另一個好處是生產(chǎn)力增加和成本降低,因為卡車可以24/7工作,減少礦山的人力需求。 但是在部署無人駕駛卡車之前,核查人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)至關(guān)重要,因為在某些地區(qū),人力成本要比其他地區(qū)低得多。所以,進(jìn)行費(fèi)用效益分析非常重要。 采礦公司（尤其是美洲、澳大利亞和歐洲的采礦公司）認(rèn)為，自主運(yùn)輸系統(tǒng) (AHS) 是一種更便宜、更安全、更可靠的礦山運(yùn)營選擇，因為勞動力成本很高，或者采礦風(fēng)險增加。 此外，自主運(yùn)輸系統(tǒng)將提高效率和生產(chǎn)力，同時保持安全性和可持續(xù)性，從而實現(xiàn)雇主和雇員的雙贏。 01、主要推手和競爭對手 啟用自主裝運(yùn)系統(tǒng)的一些其他新興趨勢將包括地理參考技術(shù),這將借助全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)技術(shù)。 人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和其他機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)以及用戶界面解決方案提供商在價值鏈中也將發(fā)揮重要作用。 價值鏈中還有許多解決方案提供商,將提供適當(dāng)?shù)能浖鉀Q方案以及簡潔的用戶界面,以便為自主裝運(yùn)的運(yùn)營提供順暢的體驗。 以下列出了主要競爭對手在當(dāng)前市場情況下的發(fā)展情況： ◆卡特彼勒– CAT提供Cat® MineStarTM Command for hauling,使礦工可以在現(xiàn)場用更少的人來移動更多的物料。AHS解決方案有助于提高效率和近乎持續(xù)的運(yùn)作。CAT聲稱它可以將礦山的運(yùn)營成本降低20%,并將生產(chǎn)力提高30%。它還聲稱可以減少50%的事故。它在2013年開始商業(yè)化。該解決方案已經(jīng)運(yùn)送了超過10億噸的礦石。 ◆小松– 小松提供 FrontRunner AHS 以實現(xiàn)有效的礦山管理。該技術(shù)將小松的電動礦卡與 Modular Mining 的 Dispatch 車隊管理系統(tǒng)相結(jié)合，并允許裝載機(jī)、平地機(jī)和推土機(jī)進(jìn)行交互，以優(yōu)化礦山運(yùn)營。它配備了 GNSS、集成控制器和先進(jìn)的傳感器。支持 AHS 的運(yùn)輸卡車可以通過遠(yuǎn)程操作的控制中心進(jìn)行控制。實施 FrontRunner 技術(shù)的礦業(yè)公司已運(yùn)輸了超過 35 億噸的物料。 ◆日立– 日立于 2013 年在澳大利亞發(fā)電公司 Stanwell 位于澳大利亞東部的 Meandu 煤礦開始了 AHS 解決方案的首次試驗，并于 2017 年完成。初始范圍包括為日立 EH5000AC3 卡車車隊供應(yīng)和調(diào)試 AHS，并成功2020 年 5 月部署在澳大利亞煤礦的AHS。日立的 AHS 解決方案利用其智能礦用卡車系統(tǒng)和Wenco 提供的車隊管理系統(tǒng)。 ◆斯堪尼亞– 斯堪尼亞和力拓正在西澳大利亞測試新一代自動卡車。第一個測試階段于 2018年 8 月開始，使用 Scania XT 自動自卸卡車，該卡車與實際操作分開工作。這款名為斯堪尼亞 AXL 的全自動無駕駛室概念卡車于 2019 年 10 月首次亮相，該概念車由智能控制系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向和控制，其內(nèi)燃機(jī)由生物燃料提供動力。 ◆山特維克– 山特維克于 2020 年3 月推出了 AutoMine for Trucks，這是一種用于地下采礦中自動運(yùn)輸應(yīng)用的解決方案。其創(chuàng)新的切換技術(shù)使卡車能夠在地下和地面導(dǎo)航模式之間實時切換。此外，卡車用AutoMine還可以連接到該公司的礦山信息管理解決方案Sandvik OptiMine®，以改進(jìn)生產(chǎn)計劃，自動將任務(wù)分配給AutoMine，并將生產(chǎn)任務(wù)的狀態(tài)報告給信息管理系統(tǒng)。 ◆沃爾沃– 該公司的自動運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)品 TARA 運(yùn)輸解決方案包括 TA15 電池電動自動運(yùn)輸車。沃爾沃正在尋求將 TA15 自動運(yùn)輸車商業(yè)化，該運(yùn)輸車采用電池電動傳動系統(tǒng)運(yùn)行。這款無纜卡車配備了 GPS、激光雷達(dá)和傳感器，可以避開障礙物并與其他 TA15 卡車連接，以實現(xiàn)最佳裝載并提高運(yùn)輸效率。沃爾沃提供了六輛自動駕駛沃爾沃 FH 卡車，用于在挪威 Brønnøy Kalk 礦山運(yùn)輸石灰石礦山。 ◆ASI – ASI 總部位于猶他州。他們?yōu)樽灾鞑傻V作業(yè)提供與 OEM 無關(guān)且可改造的解決方案。他們于 2006 年首次在美國西部的一個銅礦部署了運(yùn)輸卡車，并于 2011 年開始開發(fā)解決方案。盡管在當(dāng)前的市場情況下，他們的市場份額有限。盡管如此，他們的系統(tǒng)仍在全球運(yùn)行超過 13,000 輛自動駕駛車輛，其中包括用于采礦、農(nóng)業(yè)和國防的 70 種 OEM 車輛類型。ASI 提供高度模塊化的自主解決方案，并通過其與 OEM 無關(guān)的命令和控制平臺 Mobius 進(jìn)行增強(qiáng)，該平臺可用作綜合集成平臺和自主平臺。 AHS 得到了廣泛采用，這是采礦業(yè)的顛覆性趨勢。截至 2020-2021 采礦年末，共部署了 855 輛自動采礦卡車（不包含中國）。 盡管從長遠(yuǎn)來看，AHS 對于采礦業(yè)來說似乎是一座堅不可摧的堡壘，但它仍然面臨一些挑戰(zhàn)。 無效的運(yùn)輸?shù)缆肪S護(hù)可能會導(dǎo)致自動運(yùn)輸卡車減速或停止。為了改善運(yùn)輸?shù)缆肪S護(hù)，必須檢查導(dǎo)致這些緩慢或預(yù)防事件的因素： ◆鄰近性——在自動駕駛車輛附近運(yùn)行的水車或平地機(jī) ◆失去牽引力——道路過度澆水導(dǎo)致車輛失去牽引力 ◆車轍– 傳感器將不良路況檢測為障礙物 ◆灰塵– 當(dāng)灰塵含量過高時會限制速度
