提效率降成本保安全,首个商用5G无人矿山来了!丨5G“破茧化蝶”专题

经济观察报记者于惠如6月26日,在上海举办的2019世界移动大会上,N1馆里,由“现场挖掘机远程操控台”和“远端真实挖掘机现场实景屏幕”组成的展示区域格外吸睛。

在展会现场,操作人员在操控面板前控制手柄,透过远端实景屏幕可以看到,远在1200公里外河南洛阳栾川三道庄钼钨矿的挖掘机、钻机等设备正在实时作业。

无人驾驶挖掘机将矿石铲进铲斗,再倒进矿用自卸车大厢内,待满载后,自动驾驶的无人矿卡车自动驶离现场,驶向2公里外的碎矿站,整个无人车辆编队自动有序作业。

这种1200公里之外的“现场办公”,正是基于5G技术在无人矿山领域的应用。“基于5G网络超高速率和超低时延的特点,我们实现在上海调度洛阳三道庄的无人矿山设备,并且实时操控。”现场华为工作人员向记者介绍说。

与其他“实验性”的应用不同,5G技术落地三道庄无人矿山已将近两个月,且在该矿区已实现规模应用。这也使三道庄无人矿山理所当然成了全国首个5G无人矿山。

5G无人矿山成功运行的背后,是华为、河南跃薪智能机械有限公司(下简称“跃薪智能”)、洛钼集团、河南移动、河南联通等多家公司合作的结果。“目前我们用在矿区里的机械设备包括无人挖掘机、无人钻机、30辆无人驾驶纯电动矿用自卸车,这些设备接受无人矿山调度系统的统一调度。”跃薪智能总工程师杨辉表示,设备和操作系统的运行都是在5G网络环境下进行,能够实现日开采量3万吨。

谈及5G无人矿山的效益,华为轮值董事长胡厚崑认为:“5G网络装备的无人驾驶矿车,省去每年为司机支付的人工成本。车辆的行驶速度可以从每小时10公里提高到35公里,效率大幅度提高。此外,由于是无人驾驶,避免了人员伤亡。”

“免费午餐”打破天花板

2017年初,跃薪智能研发出无人采矿设备,并在三道庄钼矿实施了局部无人作业。2018年,该公司通过无人矿山智能调度系统,实现国内首例矿区全程无人作业,即在矿山开采过程中,钻、铲、装、运全程无人现场操作。

无人驾驶技术的进步,很大程度上保障工作人员的安全,降低了人工成本,但同时也存在其它问题。因为4G网络速率不够快,控制台屏幕显示的画面常出现延时、卡顿等问题,因而降低了工作效率。

此外,4G网络下,自动驾驶矿车的速度只能控制在每小时10公里以内。而在5G网络下,矿车的行驶时速可提升至每小时30公里,运输效率大幅提升。

“4G环境下,因为存在时延问题,现场图片传到控制台时往往比实景滞后,遇到障碍物需要紧急刹车或者制动,控制台操作后传到矿车的反应也会慢,虽然车辆具备避障及路况识别功能,如果车速太快,就容易造成事故。应用5G通讯技术后,它超低延时的特点,使整个车队行驶的可靠性得到很大提高。”华为现场工作人员解释说。

2019年前,因为网络速率问题,无人采矿技术也遇到了天花板。杨辉为了寻求突破,今年3月中旬,他拜访华为上研所,希望这家国内5G技术最强的公司能对自己有启发。

结果没有令他失望。刚从上海回到河南,华为就派团队到矿区实地考察。“前前后后总共考察了4次,一周之后我们就跟华为签署了5G技术合作协议,计划将5G技术应用在无人矿山领域。”杨辉说。

在与华为签署协议后,移动、联通也纷纷向三道庄无人矿山伸出橄榄枝。4月初,移动、联通在三道庄无人矿山安装5G通信基站,半个月后,基站安装完成,进入调试阶段。

“一个5G基站的覆盖半径是500米-600米,三道庄矿山的面积大约是五平方公里,所以我们总共安装了五个,四个角各一个,中间一个,就能满足整个矿山的网络覆盖需求。”杨辉说,三道庄无人矿山更像是5G技术在行业应用的一个试点,而且他们用的5G网络都是免费的。

4月29日,三道庄矿区无人采矿5G应用技术首秀。回忆整个过程,杨辉将此次合作定义为一次“来得非常快的合作”,“谈意向快,签协议快,安装设备、基站快,运行使用快。”

在胡厚崑看来,将5G技术应用在无人矿山领域,对原有智能采矿设备进行基于5G网络的升级改造,利用5G网络的超高速率、超低时延的特性,解决了矿山特殊复杂环境信号传输的技术瓶颈。

在应用中迭代

根据国际采矿业发展趋势,自动及远程遥控采矿技术是未来实现矿山无人开采的关键技术。2016年,我国发布了《全国矿产资源规划(2016-2020年)》,明确提出5年内要大力推进矿业领域科技创新。

5G无人矿山无疑是矿业领域目前最新的一项创新。“30多台已改造完成可自动编组、全天候作业的无人驾驶车辆,基于5G网络稳定运行的智能开采系统,实现生产零事故,使矿区生产的开采效率、资源利用率得到大幅提升,极大降低企业的生产成本。”前述华为工作人介绍。

在实现露天矿区钻、铲、装、运的全程无人操作,带来提高效率、降低成本、降低事故率等优势之外,5G无人矿山也有“烦恼”。

由于目前没有针对无人矿山领域的5G模组,三道庄无人矿山使用的是华为此前针对民用市场开发的模组,造成应用匹配出现问题,需要经过多次协议转换才可应用。

“就好比无人矿山领域的5G模组是一个讲日语不懂汉语的人,现有5G模组是一个讲汉语又不懂日语的人,要让他俩能沟通,还需要一个既懂日语又懂汉语的翻译,这就降低了传输的效率。”杨辉说,这是接下来迭代过程中需要解决的问题。

杨辉眼里的另一个困扰就是资费。“流量的使用至少是以前的5倍。”而此前一台车只需两个摄像头,现在需要增加至5个。此外,传输高清图像的流量远高于此前传输普通图像的流量。由于目前运营商并没有对三道庄5G无人矿山计费,杨辉无法估算将来在此方面的花费。

“资费只能算是一个小问题,矿业的无人驾驶与民用交通领域不同,矿业相对来说是一个利润较高的行业,就算资费高一点,我们还是可以承受的。”杨辉说。

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