趙 遠 ，吉 慶，王 騰,2,3,4

(1.煤炭科學研究總院，北京 100013；2.山西天地煤機裝備有限公司，山西 太原 030006；3.中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西 太原030006；4.煤礦釆掘機械國家工程實驗室，山西 太原 030006；5.太原理工大學 機械與運載工程學院，山西 太原 030024)

0 引 言

煤炭作為我國最安全和最可靠的能源，其戰(zhàn)略資源地位是長期穩(wěn)固的。煤礦生產(chǎn)包括采、掘、運、選、裝等一系列環(huán)節(jié)，綜采工作面的自動化以采煤機、液壓支架為代表，采煤機具有自動截割功能和數(shù)據(jù)傳輸功能，液壓支架采用電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)采煤機與支架的聯(lián)動作業(yè)，刮板輸送機根據(jù)負載狀況對采煤機割煤速度實現(xiàn)控制，同時具有一定的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷功能；智能掘進系統(tǒng)也在國內(nèi)外進行了規(guī)模應(yīng)用，可自動成形截割和定位控制，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和監(jiān)測；選煤和儲裝設(shè)備也有相應(yīng)的智能機器人和智能裝載設(shè)備來完成，但輔助運輸板塊僅停留在車輛數(shù)據(jù)采集和智能檢測，離真正意義上的輔助運輸車輛智能調(diào)度控制還有一定差距[1-3]。煤礦輔助運輸主要完成除煤炭運輸以外的人員、物料、設(shè)備和矸石等運輸工作，是煤礦運輸不可或缺的重要組成部分。煤礦輔助運輸系統(tǒng)在我國起步比較晚，隨著技術(shù)的逐步發(fā)展，國內(nèi)大礦井已經(jīng)實現(xiàn)機械化和無軌化，部分礦井如國家能源集團神東錦界煤礦、山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責任公司、徐州礦務(wù)集團有限公司夾河煤礦等已經(jīng)逐步開始向數(shù)字礦山、智慧礦山發(fā)展，現(xiàn)階段煤礦輔助運輸是煤礦生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中的短板，嚴重制約了煤礦生產(chǎn)整體向自動化、智能化、信息化發(fā)展的進程。

煤礦井下敷設(shè)管道眾多，是個環(huán)境惡劣的狹小作業(yè)空間，煤炭采掘、巷道支護、煤炭輸送、設(shè)備安裝、輔助材料的運輸都在這一狹小空間完成。防爆無軌輔助運輸車輛受本身結(jié)構(gòu)所限，司機駕駛時視線受到限制，語音報警功能不完善，極易與周圍設(shè)備發(fā)生碰撞，給煤礦生產(chǎn)帶來損失，也給井下工作人員造成安全隱患[4]，給無軌輔助安全運輸帶來了很大困難；而且以防爆柴油機為動力的膠輪車的推廣使用帶來了二次污染，給井下環(huán)境帶來很大壓力，同時車輛在氧氣稀薄的環(huán)境中表現(xiàn)出動力不足，成為無軌輔助運輸發(fā)展的瓶頸和制約我國煤炭生產(chǎn)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。

礦用智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸系統(tǒng)利用自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等各種先進技術(shù)，可實現(xiàn)井下無軌輔助運輸裝備的遠距離遙控和無人操縱的全過程自主控制；通過車輛車載終端、5G通信及互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、運營管理平臺(云平臺)，完成對車輛及相關(guān)物料、人員等的采集、處理、分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)煤礦對車輛、人員及物料等的監(jiān)控、管理和調(diào)度。結(jié)合所衍生的新工藝、新技術(shù)，建立智能化無軌輔助運輸示范工程，提高煤礦無軌輔助運輸系統(tǒng)的安全性、可靠性以及智能化水平，實現(xiàn)減人增效，降低污染排放和綜合運營費用的目的，有效解決煤礦無軌輔助運輸?shù)目煞?wù)性、可訪問性和互操作性問題，推動我國煤礦技術(shù)革新。

1 技術(shù)現(xiàn)狀與政策

1.1 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀

在煤礦輔運工作中，裝備技術(shù)能夠提供必要的技術(shù)支持，最常見的煤礦輔運裝備技術(shù)有巷道架空技術(shù)、連續(xù)牽引技術(shù)、高速架空技術(shù)、無軌輔助運輸技術(shù)等。巷道架空技術(shù)一般是在巷道內(nèi)設(shè)置鋼絲繩，既可以運輸裝備，也能運輸人員，其具有使用簡單、拆卸方便的特點；連續(xù)牽引技術(shù)一般是通過拉長回采巷道長度，來確保轉(zhuǎn)彎位置可以連續(xù)運輸，避免在煤礦輔助運輸過程中設(shè)備出現(xiàn)掉落現(xiàn)象；高速架空技術(shù)通過選擇性能匹配、型號相同的減速機，來有效提升輔運效率；無軌輔助運輸技術(shù)通過膠輪或履帶為行走機構(gòu)，具有高產(chǎn)、高效、實用性強等優(yōu)點。

20世紀五六十年代，美、德、英等發(fā)達國家先后提出了采用無軌輔助運輸?shù)姆绞?。?jīng)過幾十年的研究，最典型的無軌輔助運輸系統(tǒng)是無軌膠輪車輔助運輸系統(tǒng)。國外礦業(yè)發(fā)達國家在完成工業(yè)化、信息化的基礎(chǔ)上，大力進行采礦自動化、智能化方面的研究與探索，并取得了一些進展。早在1987年瑞典就耗資5 000萬美元開展了一項名為 “采礦技術(shù)2000”(GRUVTEKNIK2000)的國家計劃。1992年芬蘭采礦業(yè)實施了一項礦山自動化的項目——智能化礦山技術(shù)計劃(IM)，項目研究包括實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高速全礦信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、計算機化礦山管理系統(tǒng)、采礦設(shè)備與工藝自動化等。而一些智能設(shè)備制造商如Sandvik、Caterpillar、Atlas 等在解決自動定位與導航方面發(fā)揮了重要作用，并逐步從制造設(shè)備發(fā)展到研究系統(tǒng)解決方案。2016年澳大利亞力拓公司在皮爾巴拉地區(qū)的4個鐵礦，啟用小松公司的73臺無人駕駛卡車，采用精確的GPS導航、激光雷達等技術(shù)，沒有隨車人員，監(jiān)控人員在1 500 km以外的計算機控制室操控。2016年9月沃爾沃公司生產(chǎn)的全自動駕駛礦用卡車第一次在瑞典克里斯蒂內(nèi)伯格深1 320 m的狹窄礦井巷道內(nèi)行駛了7 km，首次進行了深礦井作業(yè)測試。國外礦山研究探索的自動化項目比較早也比較多，井下運輸自動化技術(shù)已經(jīng)趨于成熟并被廣泛應(yīng)用。

20世紀末，我國開始自主研發(fā)煤礦無軌輔助運輸設(shè)備，并且更新?lián)Q代速度很快。其中，煤炭科學研究總院太原分院從1992年開始，先后研制和開發(fā)了兩大類型8種無軌輔助運輸車輛，如：TY6/20FB型井下防爆低污染客貨兩用膠輪車，TY3061FB型汽車改裝型自卸膠輪車，W8型井下懸掛式膠輪車等。盡管無軌膠輪車輔助運輸給煤礦開采帶來了非常大的便捷，但是仍然存在很多不足之處，比如缺乏系統(tǒng)化的管理，進而造成車輛、人員和物料的調(diào)度問題等，這會給輔助運輸帶來安全隱患及經(jīng)濟損失，所以輔助運輸必然要向著智能化、自動化方向發(fā)展。一些煤礦企業(yè)在實現(xiàn)礦山數(shù)字化、信息化的基礎(chǔ)上開始投入資金開展智能采礦技術(shù)的研究，智能輔助運輸作為其中重要一部分也將得到重視和研究[5-8]。

1.2 國內(nèi)政策與產(chǎn)業(yè)化需求

從中國共產(chǎn)黨第十七次全國代表大會上提出“智能發(fā)展”“推進信息化和工業(yè)化融合”理念到近些年的“供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”“新舊動能轉(zhuǎn)換”、以“智慧節(jié)能環(huán)?！睘橹黝}的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，以及《中國制造2025》行動綱領(lǐng)中“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，充分反映出我國的整體戰(zhàn)略計劃，也為我國煤礦企業(yè)發(fā)展指明了方向。

工業(yè)和信息化部《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》中提出了“智慧節(jié)能環(huán)?！?，以“推動物聯(lián)網(wǎng)在煤礦、電力、油氣等能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費等環(huán)節(jié)的應(yīng)用，提升能源管理智能化和精細化水平”，旨在提高煤礦無軌輔助運輸裝備的智能化水平，適應(yīng)煤礦綜采、綜掘智能化的發(fā)展需求。

為深入貫徹落實習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，加快推進煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推動智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，提升煤礦智能化水平[9]，2020年2月，國家發(fā)展改革委、國家能源局、應(yīng)急管理部、國家煤礦安監(jiān)局、工業(yè)和信息化部、財政部、科技部、教育部研究制定了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》。提出將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學習、動態(tài)預測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦無軌輔助運輸?shù)闹悄芑\行，對于提升煤礦安全生產(chǎn)水平、保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)具有重要意義。

目前，我國一些煤礦正在開展智能化建設(shè)工作，但存在基礎(chǔ)理論研發(fā)滯后、技術(shù)標準與規(guī)范不健全、平臺支撐作用不夠、技術(shù)裝備保障不足、高端人才匱乏等問題。在煤礦領(lǐng)域提出研發(fā)礦用智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸綜合系統(tǒng)平臺，以新能源車輛為載體，并對煤礦井下輔助運輸系統(tǒng)建立5G網(wǎng)絡(luò)通信平臺以及高度集成的智能調(diào)度管理系統(tǒng)，將改善我國煤礦輔助運輸系統(tǒng)總體水平落后，信息化、智能化及自動化水平低的現(xiàn)狀，大幅提升煤礦企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平。

2 市場規(guī)模分析

交通運輸行業(yè)智能化的日新月異，為煤礦智能化輔助運輸發(fā)展提供了豐富經(jīng)驗和可借鑒的產(chǎn)品，能有效節(jié)約開發(fā)周期和降低開發(fā)難度，也從發(fā)展的角度促進了煤礦輔助運輸系統(tǒng)智能化的發(fā)展。

隨著煤礦井下人員定位、5G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的應(yīng)用，內(nèi)蒙古、陜西很多煤礦已經(jīng)具備多網(wǎng)融合通信和救援廣播系統(tǒng)，很多煤礦已經(jīng)不滿足于依靠人員調(diào)度車輛，正在依靠更加高效的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立高效、精確的調(diào)度系統(tǒng)。國家能源集團神華錦界煤礦以數(shù)字礦山綜合智能化控制為基礎(chǔ)，以安全高效協(xié)同作業(yè)為目標，打造安全、高效、綠色、智能的數(shù)字礦山，實現(xiàn)了信息采集全覆蓋、人機狀態(tài)全監(jiān)控、生產(chǎn)過程全記錄的管理目標，收集了大量的礦井監(jiān)控和設(shè)備使用數(shù)據(jù)[10-15]，必然需要突破防爆無軌車輛的智能駕駛技術(shù)，向智能化輔助運輸系統(tǒng)進軍。

從2020年煤炭市場形勢分析來看，國內(nèi)市場將延續(xù)供需平衡，供應(yīng)偏緊的局面。煤炭消費繼續(xù)小幅增加，產(chǎn)量繼續(xù)上升。煤炭產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，持續(xù)淘汰落后產(chǎn)能，同時也將按照穩(wěn)定煤炭供應(yīng)的需要，加快釋放煤炭先進產(chǎn)能[16-17]。而且國內(nèi)煤炭持續(xù)高價位運行，嚴重制約了國家去產(chǎn)能計劃。美歐煤炭消費逐漸恢復增長，亞太地區(qū)將成為煤炭消費增長新熱點，習近平總書記提出“一帶一路”倡議促進沿線國家經(jīng)濟加快發(fā)展，2020年前后，“一帶一路”沿線國家燃煤電廠陸續(xù)密集投產(chǎn)，中國在沿線25個國家參與了240個煤電項目，全球煤炭需求量將會大幅增加。

在國家戰(zhàn)略計劃和煤礦市場迫切需求雙引擎驅(qū)動作用下，煤礦數(shù)字化，智能化將成為主流。目前我國煤礦以柴油機為動力的無軌輔助運輸車輛市場體量在8 000～10 000臺，以綠色環(huán)保的新能源純電動無軌輔助運輸裝備替換，潛在效益達到120億；國內(nèi)可實施礦用智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸綜合系統(tǒng)平臺的大型煤礦約200余座，平臺價格按5 000萬/套計算，潛在效益可達100億。

為煤礦注入綠色、環(huán)保開采元素，符合國家“智慧礦山、綠色開采”政策導向，屬于煤礦行業(yè)關(guān)注的熱點，潛在用戶及市場非常大。

3 礦用智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸系統(tǒng)平臺關(guān)鍵技術(shù)

針對當前輔助運輸系統(tǒng)存在嚴重制約安全高效礦井各大系統(tǒng)效能發(fā)揮等問題，開發(fā)礦用智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸系統(tǒng)平臺，基于礦井巷道條件，通過防爆車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換，使礦用防爆車輛具備智能的環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿，安全、高效地到達目的地，最終實現(xiàn)無人駕駛。同時平臺通過車輛車載終端、5G通信及互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、運營管理平臺(云平臺)，完成對車輛及相關(guān)物料、人員等的采集、處理、分析和統(tǒng)計，滿足煤礦對車輛、人員及物料等的監(jiān)控、管理和調(diào)度。

礦用智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸系統(tǒng)平臺主要包括新能源無軌輔助運輸車輛調(diào)度系統(tǒng)和新能源無軌輔助運輸車輛智能駕駛系統(tǒng)。

3.1 新能源無軌輔助運輸車輛調(diào)度系統(tǒng)

新能源無軌輔助運輸車輛調(diào)度系統(tǒng)如圖1所示，具有井下電子地圖查看、運輸車輛監(jiān)控調(diào)度、井下警情處理、車輛數(shù)據(jù)查詢以及車輛智能報表等功能，該系統(tǒng)基于巷道地理信息平臺進行二次開發(fā)構(gòu)建井下電子地圖，通過5G實時定位技術(shù)，以及信標安放與位置識別，地面控制中心可通過監(jiān)控軟件管理終端方便地查詢運輸車輛當前位置及行駛狀態(tài)。通過管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對車輛的任務(wù)調(diào)度，可以同時派遣不同的車輛到不同目的地。管理人員可以及時調(diào)度并管理派遣車輛，查看車輛是否完成任務(wù)。當車輛正常到達目的地時，管理系統(tǒng)會收到通知信息。

圖1 新能源無軌輔助運輸車輛調(diào)度系統(tǒng)

3.2 新能源無軌輔助運輸車輛智能駕駛系統(tǒng)

新能源無軌輔助運輸車輛智能駕駛系統(tǒng)主要實現(xiàn)車輛的路徑感知，自動循跡，檢測監(jiān)控、主動安防及無線網(wǎng)絡(luò)控制。

車載智能終端建設(shè)，將人員、車輛緊密結(jié)合在一起。遠程監(jiān)控車輛狀態(tài)，確保車輛安全行駛。記錄車輛運行、保養(yǎng)和維修等提醒信息，提高車輛利用率，感知車輛故障隱患，提高駕駛安全性。

智能駕駛根據(jù)運控中心下發(fā)的運營計劃等信息，綜合環(huán)境感知獲得的安全防護信息，控制車輛狀態(tài)，下發(fā)路徑感知指令，識別虛擬路線，使車輛吻合運營路徑實現(xiàn)自動循跡，如圖2所示。

圖2 新能源無軌輔助運輸車輛智能駕駛系統(tǒng)

路徑感知技術(shù)利用電子地圖、圖像識別、激光檢測、定位/導航等多維感知技術(shù)手段，對路徑標識進行分離、檢測、識別，然后提取路徑特征點進行數(shù)據(jù)擬合，感知虛擬路線。通過巷道壁安放信標來感知外部環(huán)境信息，進行精確位置識別，應(yīng)用轉(zhuǎn)角傳感器、陀螺儀、里程計進行姿態(tài)測量，對車輛進行路徑規(guī)劃，最終構(gòu)建新能源車輛導航控制器實現(xiàn)遠程智能控制，通過循跡控制使車輛能穩(wěn)定地追蹤感知到的路徑，如圖3所示，使得車輛沿感知的路徑運行。

圖3 新能源無軌輔助運輸車輛自動循跡示意

主動安防系統(tǒng)主要研究基于多傳感器信息融合的車輛主動防碰撞控制系統(tǒng)，如圖4所示，基于視頻監(jiān)控、圖像和激光雷達、路面或路旁識別、定位導航技術(shù)等環(huán)境感知及定位獲得的侵入防護、側(cè)向防護以及系統(tǒng)完整性監(jiān)督等安全防護信息，進行碰撞危險估計。對外實現(xiàn)安全警示，如聲音驅(qū)逐報警等，對內(nèi)實現(xiàn)車輛安全防護，如車輛偏離預警、防碰撞預警、周界視頻監(jiān)控以及超速防護等。

圖4 新能源無軌輔助運輸車輛主動安防系統(tǒng)

新能源無軌輔助運輸車輛5G網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)包括路口信號優(yōu)先控制系統(tǒng)、移動路權(quán)系統(tǒng)、車載信號系統(tǒng)、虛擬進路控制系統(tǒng)。與車載信號系統(tǒng)通過車地短程5G通信方式通信，接收優(yōu)先命令；向井下巷道交通信號控制機發(fā)送車輛優(yōu)先通行請求；巷道交通信號控制機根據(jù)路口交通通行水平反饋優(yōu)先處理結(jié)果；根據(jù)巷道交通信號控制機處理結(jié)果驅(qū)動專用表示器指示車輛行車；可以控制任務(wù)緊急的運輸車輛優(yōu)先通行，保證搬家倒面等運輸工期，提高煤礦生產(chǎn)效率。

煤礦井下巷道較為狹窄，屬于混合路權(quán)場景，人、車均可雙向行進；對智能控制車輛安全距離內(nèi)的其他車輛及行人發(fā)出警示；防止其他車輛超車追尾智控車輛或錯車時阻擋智控前進，可控制車輛進入硐室進行避讓；提高巷道綜合利用率，規(guī)避行車安全風險(追尾、行人、重型車輛錯車等)，控制系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 新能源無軌輔助運輸車輛5G網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

4 存在問題及前景展望

4.1 車輛調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)壁壘

車輛調(diào)度系統(tǒng)最核心的要求是要有精準的車輛定位技術(shù)，對巷道內(nèi)車輛所處的位置進行有效地識別，從而使車輛所進行的運輸工作得以實現(xiàn)，要求無線定位的測距有很強的精確性和實時性。在煤礦井下較窄的巷道內(nèi)，由于存在較多的干擾因素，導致無線電磁波的傳輸信號出現(xiàn)衰退，對測距的精確性造成嚴重的影響。因此，在覆蓋面積較大的區(qū)域，如何對多個車輛標識卡來進行準確定位是目前開展研究的核心所在。

另外，如果要使礦井內(nèi)部形成的數(shù)據(jù)等信息與地面調(diào)度中心形成較好的交互，就必須運用高效的5G技術(shù)來加以支撐。因此，如何將5G技術(shù)與車輛調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合也是研發(fā)的關(guān)鍵所在。

4.2 智能駕駛系統(tǒng)技術(shù)壁壘

礦用智能駕駛所面臨的首要問題是不同礦井在巷道的環(huán)境與設(shè)施方面存在差異，包括巷道地形、巷道內(nèi)部設(shè)備等各有不同。智能駕駛系統(tǒng)前期需要在各種煤礦井下進行測試，積累大量的數(shù)據(jù)。另外，某些特殊情況下，礦井工人會下井進行相關(guān)檢修等操作，工人在巷道中的行為規(guī)律會不同，這就要求智能駕駛的外部傳感器要對工人的行為做出及時準確的判斷，從而避免事故的發(fā)生。這對外部傳感器的精度及靈敏度提出了很高的技術(shù)要求。

目前我國智能駕駛技術(shù)還處在起步階段，要想智能駕駛在輔助運輸方面有進一步的發(fā)展，那就一定要利用5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來推動智能駕駛技術(shù)在礦用無軌輔助運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，因此必須加大對5G技術(shù)與智能駕駛技術(shù)相結(jié)合的研發(fā)。

4.3 頂層設(shè)計缺乏

由于煤礦無軌輔助運輸存在運輸線路隨工作地點的延伸(縮短)或遷移而經(jīng)常變化，工作地點分散、運輸線路復雜、運輸環(huán)節(jié)多，待運物料品種繁多、形狀各異等特點，加之煤礦自動化、信息化建設(shè)更關(guān)注于主運輸環(huán)節(jié)，且國家層面對礦山智能化、礦山物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)工作的推進近段時間才逐步展開。以上多因素導致目前煤礦無軌輔助運輸管控頂層設(shè)計缺乏，子系統(tǒng)重復建設(shè)，底層設(shè)備間無法有效融合等問題。

4.4 巨大發(fā)展?jié)摿ο碌陌踩[患

智能互聯(lián)綜合系統(tǒng)是無軌輔助運輸裝備與信息、通信等產(chǎn)業(yè)跨界融合的典型應(yīng)用，被認為是全球煤礦行業(yè)創(chuàng)新熱點和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點。隨著新能源無軌輔助運輸裝備智能化、網(wǎng)聯(lián)化程度的加深，人們實現(xiàn)了對裝備的更多控制，提高了煤礦生產(chǎn)運輸效率，降低了運營成本，但隨之而來的遠程攻擊、惡意控制甚至入網(wǎng)車輛被操控等安全隱患也日益明顯，系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)一旦出現(xiàn)故障，會導致入網(wǎng)車輛大面積停運和秩序紊亂，造成煤礦生產(chǎn)和運輸事故[18]。如何保障智能互聯(lián)綜合系統(tǒng)的安全，實現(xiàn)便捷性與安全性之間的矛盾成為裝備和平臺智能化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

4.5 相關(guān)標準體系不夠健全

煤礦智能互聯(lián)無軌輔助運輸綜合系統(tǒng)，目前雖有探索，但離真正的普及推廣仍有一定距離，其中阻礙其進一步發(fā)展的原因除了關(guān)鍵技術(shù)外，標準體系是另一個關(guān)鍵因素[19-20]。任何新興事物在煤礦井下的提出和應(yīng)用，必須邁過安全這道門檻，適用于煤礦井下的相關(guān)標準體系的出臺和頒布，必須經(jīng)過時間和實踐的檢驗。在煤礦智能化標準體系方面，與煤礦智能化相關(guān)的國家或行業(yè)標準很少，公開發(fā)布了的僅有GB/T 51272—2018《煤炭工業(yè)智能化礦井設(shè)計標準》和GB/T 34679—2017《智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》[6-8]。雖然已有一些礦業(yè)集團制定了本集團的智能化建設(shè)標準并以重點煤礦作為示范建成了智能化礦山、智慧礦山，但是由于我們國家各區(qū)域的煤田賦存條件差異較大，且各煤炭企業(yè)的管理模式也不盡相同，無法機械套用與借鑒。因此建立并健全煤礦智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸綜合系統(tǒng)的相關(guān)標準體系是未來必須解決的問題。

4.6 前景與展望

在智慧礦山和礦山物聯(lián)網(wǎng)頂層架構(gòu)下，以智能礦山基礎(chǔ)信息平臺和礦山物聯(lián)網(wǎng)信息編碼與信息交互標準規(guī)范作為技術(shù)支撐，形成煤礦井下智能無軌輔助運輸管控一體化體系和架構(gòu)。重點圍繞車、人、物3要素通過自動化、信息化、智能化技術(shù)將整個無軌輔助運輸管控業(yè)務(wù)流程打通，形成“三縱四橫”關(guān)鍵技術(shù)體系，如圖6所示。聚焦當前安全高效礦井以無軌膠輪車的運輸工藝發(fā)展趨勢，在沿線路側(cè)端研發(fā)智能型區(qū)域控制單元及算法，在移動機車端研發(fā)L2級的煤礦ADAS輔助駕駛計算主機及算法，通過建設(shè)煤礦井下位置服務(wù)和5G無線通信的車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，最終形成減人提效、精準閉環(huán)的煤礦井下智能無軌輔助運輸管控一體化解決方案并在典型煤礦進行應(yīng)用示范，將是未來煤礦無軌輔助運輸發(fā)展的宏偉藍圖和必然趨勢。

圖6 “三縱四橫”關(guān)鍵技術(shù)體系

5 結(jié) 語

1)在煤礦領(lǐng)域提出礦用智能互聯(lián)新能源無軌輔助運輸綜合系統(tǒng)平臺架構(gòu)，利用自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等各種先進技術(shù)，基本實現(xiàn)井下無軌輔助運輸裝備的遠距離遙控和無人操縱的全過程自主控制。

2)通過車輛車載終端、5G通信及互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、運營管理平臺(云平臺)，完成對車輛及相關(guān)物料、人員等的采集、處理、分析和統(tǒng)計，滿足煤礦對車輛、人員及物料等的監(jiān)控、管理和調(diào)度。

3)分析了當前形勢下，煤礦智能互聯(lián)新能源無軌輔助系統(tǒng)在車輛定位、傳感器精度、系統(tǒng)冗余方面的技術(shù)壁壘和基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)車輛智能系統(tǒng)一體化的前景。煤礦無軌輔助運輸未來的宏圖將是以綠色高效的新能源裝備為載體，依托智能礦山基礎(chǔ)信息平臺，最終形成人、車、物、網(wǎng)全方位一體化管控系統(tǒng)。