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平均時延僅0.02秒,操作與響應幾乎完全同步——

工廠裡實現了“無人駕駛”

2022年07月26日07:34 | 來源:四川日報
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原標題:工廠裡實現了“無人駕駛”

  抓取、轉向、放置……整個過程行雲流水。

  7月20日,攀鋼集團操作員姚仕建駕駛著一輛“鏟車”,熟練地將礦石從礦堆中鏟取出來,放置到運輸卡車箱體內。

  這並不是一輛真正的鏟車,但它的操作方式與鏟車一樣。它的可視界面,由四塊顯示器連接而成。左邊兩塊顯示器,模擬人的左右眼,顯示著鏟臂的位置﹔右邊兩塊顯示器,顯示著鏟車周邊環境的180度監控信息。

  這是一台遠程控制的無人鏟車,姚仕建在攀鋼集團的操控室裡,“駕駛”著幾公裡外朱蘭鐵礦上的一輛真正的鏟車。

  好不好用?“身臨其境,且環繞顯示器的多角度監控,讓我覺得比在現場操作還要好用。”姚仕建說。

  能夠好用的另一個核心原因,是操作信號的平均時延保持在20ms(毫秒),這意味著姚仕建在這邊發出操作信號之后,朱蘭鐵礦上的鏟車在0.02秒后就會作出相應反應,操作與響應幾乎完全同步。

  “為了達到20ms的時延,我們花了整整三個月。”中國移動四川攀枝花分公司副總經理龍貝說。

  A 時延縮短到40ms以內

  保証與現場一致的視覺體驗

  2021年,移動公司啟動了與攀鋼的5G採礦無人化改造合作。朱蘭鐵礦的開採成了改造項目之一。

  “第一次到現場踩點,腦袋裡就蹦出一個字,難。”龍貝說。

  這是一處露天礦,礦山面積有限,地質情況復雜,要達到5G信號無縫隙覆蓋的目的,基站怎麼建,光纖怎麼布?

  “還不能只是完成布局,這裡的信號質量需求比以往要求都要高。”龍貝介紹,無人採礦系統的研發難點在於:為保証遠程操控與現場一致的視覺體驗,要求5G網絡傳輸時延保証在40ms以內。

  怎麼解決這個難點?攀枝花移動要客中心副經理何有成介紹,只是為了時延保障這一點,公司就採取了四項措施——按照車、鏟、鑽通信需求和工作位置進行建模,設計最能滿足需求的5G基站位置和網絡優化參數,確保空口時延最優﹔專門鋪設環繞礦區的光纖環路,確保光傳輸穩定可靠﹔將5G核心網用戶端口功能下沉部署到礦區邊緣數據中心,避免數據在公網繞行﹔遠程操控中心直連邊緣數據中心,確保鏈路最短,帶寬最優。

  “隻有把時延硬拉下來,才能保証遠程操控與現場一致的視覺體驗,鏟礦、裝礦的過程才能不出錯。”龍貝說。

  5G遠程無人採礦系統建成之后,帶來了兩個直接好處。

  首先保障了施工安全。“這是一處露天礦,夏天最熱時溫度甚至能到70℃,只是溫度這一項,就讓人工現場作業變得危險。”何有成說。此外,礦體的鏟運過程,也有碎石掉落的風險,採用遠程操控的方式,則能徹底避免傷人的狀況發生。

  其次,這套系統還能降低運行成本。初步估算,一台鏟車、一台鑽車、兩台運輸卡車都採取五人遠程控制系統之后,每年大約能節約成本上百萬元。

  B 配料傳輸包裝全程無人化

  綜合工作效率提升了兩成

  同一時刻,攀鋼的釩氮合金生產車間裡,一輛藍色叉車自動走向138號貨物,到達貨物面前后,自動出叉、抬起、轉移,並將其運輸到指定地點。與以往的叉車運輸一樣,整個過程不到三分鐘。但不一樣的是,這次叉車上沒有人。

  “這是我們針對內部車間進行的無人化改造系統。”龍貝介紹,這次升級主要運用5G傳輸、自動化控制、人工智能等先進技術,將無人叉車、工業機器人等智能裝備,融合應用在了車間生產環節中。

  為什麼要進行這樣的升級?釩氮合金生產車間在建設時因技術條件限制,生產中需要人工干預的環節較多,一定程度上影響了生產穩定順行。“無人化的方案能大幅提高生產效率。”何有成說。

  在這裡,通過5G高帶寬、低時延、高可靠的優勢,整個車間實現了吊車無人化、產線物流自動化,打造了國內首條數字化釩氮合金生產線。“這條生產線具備最優混配料、智慧物聯傳輸、生產物料自主轉運、產品自動包裝、12座窯全線集中遠控等功能,對比改造前,這個車間的綜合工作效率提升了20%。”何有成說。

  以無人駕駛吊車為例,其集信息感知融合、庫區決策規劃、智能控制和調度於一體,具備自主接料、放料、上料等料斗轉運全流程作業功能,工作效率較人工吊運提升了一倍。

  無人叉車具有自動駕駛、自主導航、智能避障等功能,可實現物料自主轉運,能夠有效降低勞動強度,杜絕人為因素導致的安全事故。

  C 經濟和“綠色”雙豐收

  有望讓無人化方案多面推廣

  攀鋼整體無人化升級的背后,是西南地區首張5G+工業專網正式商用,這是一張四川省攀枝花5G+工業互聯網聯合創新實驗室,聯合中國移動四川公司為攀鋼量身打造的5G專網。

  此前,攀鋼的網絡建設面臨內部多張獨立網絡、多系統間信息壁壘等問題。且作業區粉塵大、操作方式較為傳統等問題的疊加,制約著車間運行效率的提升。

  目前在礦山採礦和車間內操作試點的無人化改造,即是想突破這個瓶頸。

  試點讓這家傳統鋼鐵企業嘗到了甜頭。攀鋼相關負責人介紹:“無人化系統的升級,預估為攀鋼礦區帶來10%以上綜合效益的提升。”不僅如此,在雙碳背景下,這套方案還將帶來5%以上的能耗下降。

  經濟和“綠色”的雙豐收,讓他們打算在無人化上更進一步。

  “比如地下礦的無人開採,及無人火車的鐵礦運輸方案,都是下一步打算進行升級的方案。”龍貝說。

  而更完備的方案,還需要更多力量的加入。此前在朱蘭鐵礦的項目中,傳感器和控制系統等設備的研發上,就有華為公司的參與。“后面的升級過程中,我們也將聯動更多產業上下游伙伴,共同在攀鋼把無人工廠的案例做好,爭取復制到更多地方去。”龍貝說。(四川日報全媒體記者 唐澤文)

(責編:章華維、羅昱)

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