• 平均时延仅0.02秒,操作与响应几乎完全同步——

    工厂里实现了“无人驾驶”


  •   无人叉车能够按照事先设定的路径自动搬运货物。 四川移动供图

      远程操控平台能实时监控几公里外钻机的运行数据。 四川移动供图

        

      抓取、转向、放置……整个过程行云流水。
      7月20日,攀钢集团操作员姚仕建驾驶着一辆“铲车”,熟练地将矿石从矿堆中铲取出来,放置到运输卡车箱体内。
      这并不是一辆真正的铲车,但它的操作方式与铲车一样。它的可视界面,由四块显示器连接而成。左边两块显示器,模拟人的左右眼,显示着铲臂的位置;右边两块显示器,显示着铲车周边环境的180度监控信息。
      这是一台远程控制的无人铲车,姚仕建在攀钢集团的操控室里,“驾驶”着几公里外朱兰铁矿上的一辆真正的铲车。
      好不好用?“身临其境,且环绕显示器的多角度监控,让我觉得比在现场操作还要好用。”姚仕建说。
      能够好用的另一个核心原因,是操作信号的平均时延保持在20ms(毫秒),这意味着姚仕建在这边发出操作信号之后,朱兰铁矿上的铲车在0.02秒后就会作出相应反应,操作与响应几乎完全同步。
      “为了达到20ms的时延,我们花了整整三个月。”中国移动四川攀枝花分公司副总经理龙贝说。
    □四川日报全媒体记者 唐泽文
    A 时延缩短到40ms以内
    保证与现场一致的视觉体验
      2021年,移动公司启动了与攀钢的5G采矿无人化改造合作。朱兰铁矿的开采成了改造项目之一。
      “第一次到现场踩点,脑袋里就蹦出一个字,难。”龙贝说。
      这是一处露天矿,矿山面积有限,地质情况复杂,要达到5G信号无缝隙覆盖的目的,基站怎么建,光纤怎么布?
      “还不能只是完成布局,这里的信号质量需求比以往要求都要高。”龙贝介绍,无人采矿系统的研发难点在于:为保证远程操控与现场一致的视觉体验,要求5G网络传输时延保证在40ms以内。
      怎么解决这个难点?攀枝花移动要客中心副经理何有成介绍,只是为了时延保障这一点,公司就采取了四项措施——按照车、铲、钻通信需求和工作位置进行建模,设计最能满足需求的5G基站位置和网络优化参数,确保空口时延最优;专门铺设环绕矿区的光纤环路,确保光传输稳定可靠;将5G核心网用户端口功能下沉部署到矿区边缘数据中心,避免数据在公网绕行;远程操控中心直连边缘数据中心,确保链路最短,带宽最优。
      “只有把时延硬拉下来,才能保证远程操控与现场一致的视觉体验,铲矿、装矿的过程才能不出错。”龙贝说。
      5G远程无人采矿系统建成之后,带来了两个直接好处。
      首先保障了施工安全。“这是一处露天矿,夏天最热时温度甚至能到70℃,只是温度这一项,就让人工现场作业变得危险。”何有成说。此外,矿体的铲运过程,也有碎石掉落的风险,采用远程操控的方式,则能彻底避免伤人的状况发生。
      其次,这套系统还能降低运行成本。初步估算,一台铲车、一台钻车、两台运输卡车都采取五人远程控制系统之后,每年大约能节约成本上百万元。
    B 配料传输包装全程无人化
    综合工作效率提升了两成
      同一时刻,攀钢的钒氮合金生产车间里,一辆蓝色叉车自动走向138号货物,到达货物面前后,自动出叉、抬起、转移,并将其运输到指定地点。与以往的叉车运输一样,整个过程不到三分钟。但不一样的是,这次叉车上没有人。
      “这是我们针对内部车间进行的无人化改造系统。”龙贝介绍,这次升级主要运用5G传输、自动化控制、人工智能等先进技术,将无人叉车、工业机器人等智能装备,融合应用在了车间生产环节中。
      为什么要进行这样的升级?钒氮合金生产车间在建设时因技术条件限制,生产中需要人工干预的环节较多,一定程度上影响了生产稳定顺行。“无人化的方案能大幅提高生产效率。”何有成说。
      在这里,通过5G高带宽、低时延、高可靠的优势,整个车间实现了吊车无人化、产线物流自动化,打造了国内首条数字化钒氮合金生产线。“这条生产线具备最优混配料、智慧物联传输、生产物料自主转运、产品自动包装、12座窑全线集中远控等功能,对比改造前,这个车间的综合工作效率提升了20%。”何有成说。
      以无人驾驶吊车为例,其集信息感知融合、库区决策规划、智能控制和调度于一体,具备自主接料、放料、上料等料斗转运全流程作业功能,工作效率较人工吊运提升了一倍。
      无人叉车具有自动驾驶、自主导航、智能避障等功能,可实现物料自主转运,能够有效降低劳动强度,杜绝人为因素导致的安全事故。
    C 经济和“绿色”双丰收
    有望让无人化方案多面推广
      攀钢整体无人化升级的背后,是西南地区首张5G+工业专网正式商用,这是一张四川省攀枝花5G+工业互联网联合创新实验室,联合中国移动四川公司为攀钢量身打造的5G专网。
      此前,攀钢的网络建设面临内部多张独立网络、多系统间信息壁垒等问题。且作业区粉尘大、操作方式较为传统等问题的叠加,制约着车间运行效率的提升。
      目前在矿山采矿和车间内操作试点的无人化改造,即是想突破这个瓶颈。
      试点让这家传统钢铁企业尝到了甜头。攀钢相关负责人介绍:“无人化系统的升级,预估为攀钢矿区带来10%以上综合效益的提升。”不仅如此,在双碳背景下,这套方案还将带来5%以上的能耗下降。
      经济和“绿色”的双丰收,让他们打算在无人化上更进一步。
      “比如地下矿的无人开采,及无人火车的铁矿运输方案,都是下一步打算进行升级的方案。”龙贝说。
      而更完备的方案,还需要更多力量的加入。此前在朱兰铁矿的项目中,传感器和控制系统等设备的研发上,就有华为公司的参与。“后面的升级过程中,我们也将联动更多产业上下游伙伴,共同在攀钢把无人工厂的案例做好,争取复制到更多地方去。”龙贝说。

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