科技成果-井下矿无人驾驶技术

科技成果——井下矿无人驾驶技术适用范围本项目主要研究超大型地下金属矿山主要采矿装备全采矿过程的远程操控、智能无人自动驾驶、自动优化自主运行自主导航技术。无人驾驶系统实施，目标在于减少运输水平作业人员，包括井下电机车司机和溜井放矿工，在井上控制室一个人可以监管多台车的运行，改善劳动环境，增加设备运行时间，达到本质安全水平，真正实现机械化换人、自动化减人的目标。项目相关成果将逐步推广至其他矿山乃至整个行业及相关行业，以全面提升矿山行业生产自动化和智能化水平，同时促进国内矿山行业转型发展，具有非常重要的社会、安全环保效益，及推广应用前景。成果简介中央服务器系统和监控中心为井下无人驾驶项目的调度指挥中心，也是系统的控制和反馈中心，通过自动驾驶软件，结合系统通讯网络和车载控制器，实时对井下机车的位置、运行速度、通讯状态进行监控，并根据自动驾驶优化调度算法和信集闭控制系统，合理分配井下运行的每台机车，驶入各个川脉，控制机车精确定位到放矿机下，进入自动或遥控装矿流程。同时，系统控制其他完成装矿的车辆自动运行至井下卸矿站，完成全套机车自动装矿放矿流程。视频监控系统方便井上调度人员随时监控井下各个关键位置，防止系统任何意外的发生。关键技术1、电机车动力驱动及制动变频控制技术、铲运机动力驱动及制动液压控制技术。自动调节设备启动、加速、匀速、减速、刹车滞动、停车、升/降弓等，并将执行结果反馈给地面控制中心。2、无线通信技术。集视频、数据采集、调度指令传输为一体，采用多种无线冗余的宽带网络设计。3、机车自主运行变速巡航技术。实现行车自适应轨道和调度指令，自主调节行车速度。4、井下精确定位技术。采用多项技术手段相融合，对设备进行精确的动态定位。5、优化智能调度技术。实时优化计算，调度井下机车的运行，确保机车运行效率最高。6、自动装卸矿技术。包括车厢精确定位、机车蠕动控制、放矿机控制、装车车厢料位监测及大块矿石自动检测技术。7、障碍物识别和防碰撞预警技术。建立井下直道和弯道的三维模型，通过前探测雷达扫描与三维模型匹配，再结合机车视频的自动识别，可检测前方轨道上是否有障碍物，必要时采取自动紧急刹车，实现自主安全。8、设备自身健康状况监测技术。实时采集设备自身数据，自动分析设备各项指标是否正常。9、安全应急保障技术。在各个子系统出现故障的情况下，交由应急保障系统来控制，并建立了井下应急巷道，确保机车和井下设备设施安全。主要技术指标（一）网络通讯时延：<100ms。（二）控制反应速度：<10ms。（三）装矿定位精度：<20cm。（四）设备工作效率提高：>5%。（五）减少井下相关设备操作管理人员数量：>80%。（六）具有工作参数（包括位置、姿态、电压、电流等）的本地及远程监控功能。（七）具有故障检测、诊断、报警和自动保护功能。（八）具有自动控制、闭锁和自动保护功能。知识产权情况本项目共获得专利4项，其中发明专利3项，实用新型专利1项，具体为：一种实现井下机车作业优化调度的方法，ZL201410343455.3；矿用有轨运输列车掉轨检测和预防的方法及装置，ZL201510310754.1；基于高精度定位导航终端的井下矿机车无人驾驶系统，ZL201410591958.2；一种实现井下矿定位导航的装置，ZL201120569090.8。应用情况无人驾驶系统于2017年在马钢张庄铁矿成功应用，突破了九大关键技术，实现了机车精确自主运行、自动放卸矿及障碍物识别的功能，达到全自动本质安全的目标。不仅解放了驾驶员、生产管理人员、溜井放矿工、井下计量员，而且显著提高了生产效率，降低生产人员的劳动强度，全面提升矿山的安全生产水