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ESG在矿山:无人驾驶或成突破口
随着我国“双碳”目标提出,ESG在国内的发展不断加速,各领域探索实践逐渐丰富。智慧矿山领域人工智能发展促进下,节能减排潜力巨大,目前我国已推出完全无人的智能运载机器人,单台每年可以减少1200吨碳排放。中国科学院自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃指出,除了经济效应,更应关注人工智能在智慧矿山发展与应用中的伦理、责任与可持续性问题。
矿山新能源智能运输机器人“载山CarMo”
智能运载机器人单台每年减排1200吨碳
矿山生产属于典型高危行业,由于安全意识及相应措施的实施,生产事故连年减少。根据国家矿山安全监察局调查统计,2022年,全国矿山共发生事故367起、死亡518人,其中,煤矿事故168起、死亡245人,非煤矿山事故199起、死亡273人。
根本解决安全生产问题的方式,便是“少人则安,无人则安”。
传统矿山作业远离生活区,生产噪音大,尘土连天;运输途中,路途颠簸极易发生侧翻、溜车等情况;卸土环节中,排土场多为20-30米的深沟,侧翻风险极大。这些都为矿车驾驶带来巨大的安全风险。
近年来,在人工智能和无人驾驶等方向,我国智慧矿山建设进入突飞猛进阶段。《中国智慧矿山行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年)》中,无人驾驶排到了第二位。
2019年,国内首个无人运输系统商业化运营项目落地大唐集团宝利煤矿,国内首个智慧矿山测试基地项目落地平朔安太堡煤矿,国内首个有色金属行业无人运输项目落地江铜集团城门山铜矿。2020年,中科慧拓率先在业内布局井工矿无人化。2021年,中科慧拓在宝日希勒露天煤矿建设了世界首个极寒型5G+智慧矿山。
国家能源集团宝日希勒露天煤矿
2022年8月,中国自动化学会成立了一个下属机构——智慧矿山专业委员会,并举办了中国首个专门研究智能矿山的学术组织——智慧矿山创新发展论坛。同年,大型露天矿山机器人自主运输与装载系统的关键技术与应用示范项目在中国获得立项。此后,中科慧拓和中国矿业大学(北京)共同建立了一个集产、学、研一体的智慧矿山联合基地。中国智慧矿山已进入了一个新时代,技术创新和产业发展并驾齐驱,加速发展。
智慧矿山联合基地揭牌现场
世界第一大铁矿石生产和出口商巴西淡水河谷的数据显示,自动驾驶卡车的油耗较人工驾驶降低11%,每年每辆车可减少二氧化碳排放4300吨。此外,轮胎的使用寿命延长了35%,较预期高10%。
目前,国内市场上已经推出了完全无驾驶室的矿山新能源智能运载机器人——“载山CarMo”,从目前其所在企业中科慧拓透露的数据显示,该机器人在降本减排方面成绩值得期待,单台每年可以减少1200吨碳排放,价值对应约360万元。
同时,该机器人性能方面优势显著,额定450kw双电机驱动单元,动力模块可适应不同使用场景和运营经济性需求;电池电量增加50%,达到525kwh;安全高效的磷酸铁锂电池辅以精准的控制策略,在发挥车辆最大效能的同时也延长了动力单元的使用寿命。
此外,煤炭生产开采领域还有巨大的无人驾驶蓝海,同时也是矿山ESG发展的潜力领域——井工矿。井工矿在我国煤炭生产中占比达80%,埋藏在地下六七百米位置。据了解,目前中科慧拓是业内唯一可以同时提供露天及井工全系列无人化矿山解决方案的提供商,开创了井下无轨胶轮运输装备无人驾驶技术在我国煤炭行业中的应用,以技术助力采矿行业安全、绿色和智能发展。
伦理、责任与可持续是根本
用机器替代人类矿工可以从根本上解决传统矿业的招聘困境,避免了让工人暴露在危险和恶劣的工作条件中,然而工人也担心采矿提取技术会夺走他们的工作。
中国科学院自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任、中国自动化学会监事长、中科慧拓首席科学家王飞跃教授认为,矿山作业使用人工智能大大提高了生产效率,在考虑经济利益外,还有必要考虑其对个人、社会和生态的广泛影响,并提出矿山作业人工智能发展必须满足伦理、责任和可持续性的原则。
AI在采矿业的广泛应用将增加计算资源的需求,同时提高采矿业技术人员的门槛,这将进一步扩大先进地区和贫困地区在采矿发展上的差距。在新的采矿产业背景下,有责任启动培训专业智能采矿人才的计划,使他们不仅学习传统采矿工程,还要学习人工智能、物联网、大数据和机器人等新技术。
中科慧拓已在行业内开展人才培养体系搭建,2022年,公司和中国矿业大学(北京)共同建立了一个集产、学、研一体的智慧矿山联合基地,培养一批在矿山领域有战略眼光、突出能力的顶尖人才和团队,以高技术人才培养为行业补充新动力,推动技术创新和产业发展并驾齐驱,带动中国智慧矿山进入新时代。
国家矿山安全监察局于2023年6月26日正式发布《智能化矿山数据融合共享规范》,规范建立了一套先进、完整的智能矿山数据标准规范体系,发布后将有效打通矿山领域普遍存在的“数据孤岛”“信息烟囱”,加快矿山智能化建设。中科慧拓凭借多年来智能化矿山建设的丰富经验,深度参与了其中11项标准编制,为国家智能化矿山标准化工作贡献力量。目前,中科慧拓已牵头/参与部委、行业协会等标准50余项,其中包括国家标准、行业标准、地方标准、团体标准等,目前已发布标准20余项,形成标准行业壁垒,赋能我国矿山无人化高质量发展。
中科慧拓首席科学家王飞跃教授
王飞跃指出,学术领域应朝着在矿业中实现伦理、社会责任和可持续发展的AI方向进行研究。需要进一步探索在矿业中改善工作条件、提高工人幸福感、对环境更加友好的技术。从政策的角度来看,有必要进一步完善智慧矿山运营的政策和机制。培育区域数字矿业产业有助于形成信息技术、新能源和绿色环保的新型产业集群,同时支持紧急需要在智能矿业发展中的新应用人才的培养。
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