礦山安全科普：露天礦區(qū)無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)的未來(lái)之路
隨著采礦作業(yè)環(huán)境日益復(fù)雜,行業(yè)越來(lái)越需要采用數(shù)字化和自動(dòng)化技術(shù)。
無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)(AHS)能夠?qū)崿F(xiàn)采礦卡車的無(wú)人駕駛,是實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)自動(dòng)化的重要一步。AHS被視為實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)數(shù)字化、優(yōu)化和自動(dòng)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(duì)礦業(yè)而言,AHS既是一個(gè)戰(zhàn)略機(jī)遇,也是一個(gè)管理挑戰(zhàn)。
采礦業(yè)自動(dòng)化運(yùn)輸始于1990年的小松礦業(yè)以礦山現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)駕駛汽車在市場(chǎng)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(wú)線連接已越來(lái)越廣泛。 在采礦業(yè)，自動(dòng)化運(yùn)輸?shù)V卡和其他移動(dòng)設(shè)備的采用和趨勢(shì)不斷增加。如今，許多公司在礦場(chǎng)擁有自動(dòng)駕駛礦卡、火車和裝載機(jī)車隊(duì)，但大多數(shù)都還處于使用這些車輛的測(cè)試階段。 目前采礦自主化工作的一個(gè)很好的例子是馬里Resolute Mining的作業(yè)。整個(gè)過(guò)程,包括鉆探、裝填、爆破、裝載和運(yùn)輸,都是通過(guò)一個(gè)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?yàn)椴傻V業(yè)每年由于死亡、受傷或失蹤的人數(shù)超過(guò)15,000人。另一個(gè)好處是生產(chǎn)力增加和成本降低,因?yàn)榭ㄜ嚳梢?4/7工作,減少礦山的人力需求。 但是在部署無(wú)人駕駛卡車之前,核查人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)至關(guān)重要,因?yàn)樵谀承┑貐^(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(yíng)選擇，因?yàn)閯趧?dòng)力成本很高，或者采礦風(fēng)險(xiǎn)增加。 此外，自主運(yùn)輸系統(tǒng)將提高效率和生產(chǎn)力，同時(shí)保持安全性和可持續(xù)性，從而實(shí)現(xiàn)雇主和雇員的雙贏。 01、主要推手和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 啟用自主裝運(yùn)系統(tǒng)的一些其他新興趨勢(shì)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(jià)值鏈中也將發(fā)揮重要作用。 價(jià)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(jiǎn)潔的用戶界面,以便為自主裝運(yùn)的運(yùn)營(yíng)提供順暢的體驗(yàn)。 以下列出了主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在當(dāng)前市場(chǎng)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(chǎng)用更少的人來(lái)移動(dòng)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(yíng)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(guò)10億噸的礦石。 ◆小松– 小松提供 FrontRunner AHS 以實(shí)現(xiàn)有效的礦山管理。該技術(shù)將小松的電動(dòng)礦卡與 Modular Mining 的 Dispatch 車隊(duì)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(yíng)。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(guò)遠(yuǎn)程操作的控制中心進(jìn)行控制。實(shí)施 FrontRunner 技術(shù)的礦業(yè)公司已運(yùn)輸了超過(guò) 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?wèn)|部的 Meandu 煤礦開始了 AHS 解決方案的首次試驗(yàn)，并于 2017 年完成。初始范圍包括為日立 EH5000AC3 卡車車隊(duì)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(duì)管理系統(tǒng)。 ◆斯堪尼亞– 斯堪尼亞和力拓正在西澳大利亞測(cè)試新一代自動(dòng)卡車。第一個(gè)測(cè)試階段于 2018年 8 月開始，使用 Scania XT 自動(dòng)自卸卡車，該卡車與實(shí)際操作分開工作。這款名為斯堪尼亞 AXL 的全自動(dòng)無(wú)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(dòng)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(dòng)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(shí)時(shí)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(jì)劃，自動(dòng)將任務(wù)分配給AutoMine，并將生產(chǎn)任務(wù)的狀態(tài)報(bào)告給信息管理系統(tǒng)。 ◆沃爾沃– 該公司的自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)品 TARA 運(yùn)輸解決方案包括 TA15 電池電動(dòng)自動(dòng)運(yùn)輸車。沃爾沃正在尋求將 TA15 自動(dòng)運(yùn)輸車商業(yè)化，該運(yùn)輸車采用電池電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。這款無(wú)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(shí)現(xiàn)最佳裝載并提高運(yùn)輸效率。沃爾沃提供了六輛自動(dòng)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(wú)關(guān)且可改造的解決方案。他們于 2006 年首次在美國(guó)西部的一個(gè)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(chǎng)情況下，他們的市場(chǎng)份額有限。盡管如此，他們的系統(tǒng)仍在全球運(yùn)行超過(guò) 13,000 輛自動(dòng)駕駛車輛，其中包括用于采礦、農(nóng)業(yè)和國(guó)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(guò)其與 OEM 無(wú)關(guān)的命令和控制平臺(tái) Mobius 進(jìn)行增強(qiáng)，該平臺(tái)可用作綜合集成平臺(tái)和自主平臺(tái)。 AHS 得到了廣泛采用，這是采礦業(yè)的顛覆性趨勢(shì)。截至 2020-2021 采礦年末，共部署了 855 輛自動(dòng)采礦卡車（不包含中國(guó)）。 盡管從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，AHS 對(duì)于采礦業(yè)來(lái)說(shuō)似乎是一座堅(jiān)不可摧的堡壘，但它仍然面臨一些挑戰(zhàn)。 無(wú)效的運(yùn)輸?shù)缆肪S護(hù)可能會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)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(dòng)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(guò)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(cè)為障礙物 ◆灰塵– 當(dāng)灰塵含量過(guò)高時(shí)會(huì)限制速度
