近日，智能礦山入選科技部《關(guān)于支持建設(shè)新一代人工智能示范應(yīng)用場景的通知》中十大示范應(yīng)用場景，引發(fā)能源行業(yè)關(guān)注。

據(jù)通知內(nèi)容，科技部將充分發(fā)揮人工智能賦能經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的作用，圍繞構(gòu)建全鏈條、全過程的人工智能行業(yè)應(yīng)用生態(tài)，支持一批基礎(chǔ)較好的人工智能應(yīng)用場景，加強(qiáng)研發(fā)上下游配合與新技術(shù)集成，打造形成一批可復(fù)制、可推廣的標(biāo)桿型示范應(yīng)用場景。

首批支持建設(shè)十個(gè)示范應(yīng)用場景包括：智慧農(nóng)場、智能港口、智能礦山、智能工廠、智慧家居、智能教育、自動(dòng)駕駛、智能診療、智慧法院、智能供應(yīng)鏈。

為何智能礦山得以入選？通知稱，針對我國礦山高質(zhì)量安全發(fā)展需求，聚焦井工礦和露天礦，運(yùn)用人工智能、5G通信、基礎(chǔ)軟件等新一代自主可控信息技術(shù)，建成井工礦“數(shù)字網(wǎng)聯(lián)、無人操作、智能巡視、遠(yuǎn)程干預(yù)”的常態(tài)化運(yùn)行示范采掘工作面，開展露天礦礦車無人駕駛、鏟運(yùn)裝協(xié)同自主作業(yè)示范應(yīng)用，通過智能化技術(shù)減人換人，全面提升我國礦山行業(yè)本質(zhì)安全水平。

事實(shí)上，去年以來國內(nèi)煤電階段性供應(yīng)緊張問題突出，煤炭等相關(guān)能源價(jià)格創(chuàng)下多年新高，煤炭供給不足問題以及如何實(shí)現(xiàn)煤炭保供，已引起國家高層及社會的廣泛關(guān)注。在此背景下，智慧礦山的技術(shù)發(fā)展，無疑能為我國實(shí)現(xiàn)能源保供持續(xù)增加先進(jìn)產(chǎn)能的比重，有效發(fā)揮煤炭的兜底保障作用，助力全國煤炭生產(chǎn)供應(yīng)保障能力的增強(qiáng)。

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）校長葛世榮表示，礦山無人化作業(yè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，也是礦山智能化的發(fā)展目標(biāo)。然而，我國煤炭綠色開采的重要難題是如何實(shí)現(xiàn)煤炭開采的低損化和低碳化。這就需要借助5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等新一代ICT技術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)泛在高速接入、裝備實(shí)時(shí)控制、圖像視頻智能分析、災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、機(jī)電裝備故障診斷等功能，最終構(gòu)建礦山產(chǎn)運(yùn)銷儲用全流程透明化系統(tǒng)。

產(chǎn)研結(jié)合 中科院孵化企業(yè)助力能源保供

中科院作為國家戰(zhàn)略科技力量，在中國過去十年所取得的輝煌科技成果中發(fā)揮了重大作用，一批批中科院科學(xué)家走出實(shí)驗(yàn)室，不斷將前沿科研成果轉(zhuǎn)化為科技力量。在2022年6月6日舉行的“中國這十年”系列主題新聞發(fā)布會上，中科院院長侯建國表示，近十年來，中科院累計(jì)向社會轉(zhuǎn)化了約11萬項(xiàng)科技成果，助力我國企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

針對能源保供這一關(guān)系到國計(jì)民生的重大問題，中科院立足“四個(gè)面向”以科技助力智能礦山建設(shè)，近幾年，由中科院自動(dòng)化所孵化的智慧礦山技術(shù)和服務(wù)提供商慧拓已在這一領(lǐng)域取得了一系列成果。

中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王飛躍教授是智能控制、智能機(jī)器人、無人駕駛、智能交通等領(lǐng)域早期開拓者之一，曾擔(dān)任美國NASA/UA本地行星資源利用空間工程研究中心無人系統(tǒng)主管與空間機(jī)器人首席研究員，研發(fā)太空挖掘機(jī)器人；擔(dān)任美國亞利桑那大學(xué)系統(tǒng)與工業(yè)工程系、礦業(yè)與地質(zhì)工程系教授、機(jī)器人與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室主任、復(fù)雜系統(tǒng)高等研究中心主任。90年代初，卡特彼勒邀請王飛躍教授合作研發(fā)了全球第一臺無人駕駛礦卡，他提出的分層智能控制理論和智能挖掘算法，由此率先應(yīng)用到了卡特彼勒無人礦卡及必和必拓?zé)o人銅礦淬取項(xiàng)目中。

2000年，王飛躍教授以中科院“百人計(jì)劃”的身份回國，后擔(dān)任過中科院自動(dòng)化研究所副所長，2011年創(chuàng)建中科院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室并擔(dān)任主任至今。

2017年，徐工集團(tuán)與慧拓進(jìn)行戰(zhàn)略合作，王飛躍教授帶領(lǐng)由中科院中青年博士生導(dǎo)師組成核心團(tuán)隊(duì)，立足平行智能，邁出了中國智慧礦山無人化的第一步。近幾年，慧拓在持續(xù)落地礦山無人化項(xiàng)目，推動(dòng)智慧礦山技術(shù)和服務(wù)的系統(tǒng)化和體系化，也在與能源和礦山企業(yè)合作的過程中，不斷強(qiáng)化“產(chǎn)學(xué)研用”深度融合。目前慧拓研發(fā)人員所占的比例約為70%。而只有像這樣把有理論基礎(chǔ)的技術(shù)人才聚集在一起，服務(wù)于生產(chǎn)建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室里的前沿科技成果才能最終轉(zhuǎn)化為實(shí)際解決問題的科技應(yīng)用，從而為中國實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國貢獻(xiàn)力量。

慧拓團(tuán)隊(duì)基于平行智能自主研發(fā)的“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)是目前全世界唯一全機(jī)型、國內(nèi)唯一多礦種、全場景適配的智慧礦山操作系統(tǒng)。據(jù)悉，“愚公YUGONG”系統(tǒng)包含礦車無人駕駛、無人運(yùn)輸仿真、遠(yuǎn)程駕駛、挖機(jī)協(xié)同作業(yè)管理、V2X智能路側(cè)協(xié)同系統(tǒng)、云端智能調(diào)度與管理六大子系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)軟件硬件化、服務(wù)產(chǎn)品化、產(chǎn)品系列化和系統(tǒng)平臺化。子系統(tǒng)的搭配組合支持各類場景需求，并適配國內(nèi)外各型礦車。

礦山如何變得智能？

7月以來，持續(xù)36℃以上的高溫灸烤著華北大地。位于山西省朔州市的安太堡露天煤礦，地表溫度接近50度，整個(gè)礦區(qū)開啟了燒烤模式。同時(shí)，大股風(fēng)沙、煤灰也常常席卷礦區(qū)。

條件艱苦，再加上高強(qiáng)度、高危險(xiǎn)性的工作環(huán)境，曾讓這座煤礦很難找到年輕的礦車司機(jī)。“夏天的時(shí)候，車?yán)锵窨緺t，沙啊，煤灰啊，從車窗縫里不斷灌進(jìn)來。” 曾有礦車司機(jī)在接受媒體采訪時(shí)表示，“這個(gè)礦幾百個(gè)礦車司機(jī)里面，一個(gè)90后都沒有，現(xiàn)在的娃娃都吃不了這個(gè)苦。”

如今，在安太堡露天煤礦，一輛輛穿梭自如的重型礦車內(nèi)，已經(jīng)難見揮汗如雨的司機(jī)的身影。而在礦區(qū)不遠(yuǎn)處調(diào)度指揮中心內(nèi)，一張張年輕的面孔正聚精會神地盯著面前的大屏幕，上面展示的是礦車作業(yè)實(shí)時(shí)畫面、各種車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)以及礦區(qū)實(shí)時(shí)地圖，以保證這些無人駕駛的礦車可以安全運(yùn)行。

安太堡露天煤礦總面積376平方千米，產(chǎn)量1533噸/年，是當(dāng)年鄧小平同志親切關(guān)懷誕生的中國改革開放第一家中外合資企業(yè)，是當(dāng)時(shí)引進(jìn)外資額度最大、現(xiàn)代化程度最高的中外合作項(xiàng)目，被譽(yù)為“中國改革開放試驗(yàn)田”。如今這里又成為了我國探索礦山無人化、智慧化的試驗(yàn)田。

安太堡露天煤礦的這種蛻變來自于2020年，慧拓與中煤集團(tuán)、中煤平朔集團(tuán)的一次技術(shù)合作。當(dāng)時(shí)，三方在平朔安太堡露天煤礦建立了國內(nèi)首個(gè)智慧礦山開發(fā)測試基地，依托于“愚公YUGONG”系統(tǒng)真實(shí)模擬露天礦不同氣候條件下的各種作業(yè)場景，詳細(xì)驗(yàn)證了露天礦大型礦用自卸卡車無人駕駛項(xiàng)目的安全性和實(shí)效性，打造了我國最早落地“真無人”、“安全員下車”5G+智慧礦山項(xiàng)目。2021年初，安太堡露天煤礦智慧礦山開發(fā)測試基地項(xiàng)目獲得驗(yàn)收。

在安太堡露天煤礦取得成功合作后，中煤集團(tuán)又于2022年6月再次選擇與慧拓合作，在平朔東露天煤礦打造5G+無人駕駛智慧礦山項(xiàng)目，以“1+7+N”的編排化模式，實(shí)現(xiàn)了東露天煤礦“采-運(yùn)-排”全流程的無人化、智能化協(xié)同作業(yè)。

此外，在地質(zhì)環(huán)境更惡劣復(fù)雜的井工礦領(lǐng)域，慧拓從2020年也開始進(jìn)行無人化布局。通過一年多的時(shí)間內(nèi)完成了關(guān)鍵技術(shù)的落地轉(zhuǎn)化。2021年9月，慧拓與陜煤集團(tuán)小保當(dāng)煤礦、中國電信攜手建設(shè)的小保當(dāng)“5G+智慧礦區(qū)”通過驗(yàn)收。該項(xiàng)目在井工礦無人駕駛領(lǐng)域，取得多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破，多源異構(gòu)融合感知技術(shù)可以適應(yīng)井下巷道弱光照和水汽干擾工況;基于多模態(tài)的高精地圖等多項(xiàng)技術(shù)研制的高精度組合定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在無GPS信號環(huán)境中的大范圍精準(zhǔn)定位。為小保當(dāng)?shù)V區(qū)“智能裝備、智能交通、智能管理”的總體框架提供了無人運(yùn)輸完整解決方案，積極推動(dòng)國內(nèi)井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的智能化改造。

智慧礦山要脫離概念，真正實(shí)現(xiàn)落地和商業(yè)化，離不開解決場景化的技術(shù)問題。慧拓的技術(shù)人員曾表示，一些場景化的技術(shù)問題，是要在實(shí)際落地項(xiàng)目的過程中，去發(fā)現(xiàn)、分析和解決的。以水泥礦山為例，相比煤炭行業(yè)，水泥行業(yè)一個(gè)非常突出的特點(diǎn)是多數(shù)礦山卸料時(shí)有破碎站，無人駕駛礦車在進(jìn)入破碎站后，GNSS信號會因卸料棚的遮擋而減弱或消失，車輛單獨(dú)依靠GNSS信號無法進(jìn)行精準(zhǔn)導(dǎo)航定位。慧拓依托自主研發(fā)的GNSS/IMU/ SLAM/輪速里程計(jì)多源協(xié)同定位技術(shù)，首創(chuàng)性地解決了無/弱GNSS信號環(huán)境下精確導(dǎo)航定位難題，無人駕駛礦車可安全、流暢地自動(dòng)完成排隊(duì)等候、入站卸料及出站，不受環(huán)境和通信延遲影響。

這樣的場景化問題既是礦山企業(yè)的痛點(diǎn)，也是慧拓保持技術(shù)領(lǐng)先，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破的動(dòng)力。技術(shù)創(chuàng)新與規(guī)模發(fā)展無疑是相輔相成、相互驅(qū)動(dòng)的，技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)更易獲得客戶的青睞，搶占落地項(xiàng)目的先機(jī)，也只有在積累了一定的客戶數(shù)量、多元化的落地場景和實(shí)地測試數(shù)據(jù)后，才能更好地進(jìn)行算法訓(xùn)練，進(jìn)行技術(shù)和服務(wù)的創(chuàng)新迭代。

目前慧拓已在國內(nèi)煤炭、水泥、有色、冶金行業(yè)落地30余個(gè)礦山無人化項(xiàng)目，獲得了國家能源集團(tuán)、中國華能、中煤集團(tuán)、江銅集團(tuán)等大客戶的復(fù)購訂單，在內(nèi)蒙古、新疆等地陸續(xù)開展礦山無人化運(yùn)營業(yè)務(wù)，積累了豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

中國科學(xué)院自動(dòng)化所黨委書記牟克雄曾如此評價(jià)：“慧拓是中科院自動(dòng)化研究所圍繞‘四個(gè)面向’，在具有產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略性的礦業(yè)孵化出的高科技公司代表。以自主研發(fā)的虛實(shí)互動(dòng)的平行駕駛技術(shù)，推動(dòng)科技成果與生產(chǎn)能力雙向驅(qū)動(dòng)，不僅填補(bǔ)了世界極寒氣候相關(guān)領(lǐng)域的空白，并且切實(shí)守護(hù)了礦區(qū)的生命財(cái)產(chǎn)安全，助力礦業(yè)高質(zhì)量、低能耗發(fā)展。”

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