
栾川三道庄无人矿区30辆编队的无人矿山车接受远程调度

河南跃薪智能机械有限公司作为国内第一家5G无人矿山研发企业,在去年2019MWC上海世界移动大会上,由一名工作人员实时操控和调度远在1200公里外的无人挖机,无人钻机和30台无人驾驶纯电动矿用卡车,技惊四座,大放异彩。
智慧矿山必将是未来矿山行业发展趋势,今天有幸采访到国内无人矿山开创者、河南跃薪技术总工杨辉,我们就如何将矿山智能化,降低矿山成本,提高矿山效率,保证矿山安全等核心问题,请教杨总。

河南跃薪技术人员现场展示无人挖机远程操控作业
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-THE FIRST-
跃薪
刘平:大家好,我是广东省玻璃行业协会矿物原料分会刘平。众所周知,矿山安全开采加工是矿山企业非常关心的问题,像悬在矿老板头上的一把利剑,必须时刻思考这个问题,所以矿山智能化非常迫切。今天有幸在深圳见到河南跃薪智能机械有限公司杨辉总工,杨总是矿山智能化开创者,在中国矿山智能化、无人驾驶、电动车以及5G在矿山的应用开创性做了很多工作。
Q
首先请杨总给我们详细介绍矿山电动车包括无人驾驶等应用场景。
杨总:刘总您好,跃薪公司从2015年开始摸索做纯电动车、无人驾驶和5G在矿山行业的应用。因为自己从事矿山开采,传统汽车厂可能没有关注矿山行业,5G和无人驾驶也没有关注过矿山行业,我正好从事这个行业,我简单介绍河南跃薪这几年的经历。
您刚才谈到安全是矿山行业最关注的问题,跃薪公司在2015年就遇到这个问题,当时我们的矿区有采空区,传统的采矿车辆从上面走的时候可能会塌陷,当时矿区因为采空区已经十几年不让开采,这个问题很迫切。2015年我就尝试通过遥控的方式把车子开进危险区,然后遥控把车开出来,安全的地方还是采用人工方式。在2015年花了一点时间就攻破了这个难关,安全的瓶颈问题就解决了,当时是人拿一个遥控器站在三五十米距离外,尝试用遥控来操作车辆和挖掘机。2016年,在遥控的方式下工人还是日晒雨淋,他甚至还没有坐到挖掘机上舒服,因为挖机机上面有空调,站在外面只能打一把太阳伞,有时候外面的温度高达40、50度,冬天也很冷,这时候我就想通过远程方式在一公里以外坐在办公室里来控制。
后来尝试加强网络功率,以前我只能控制30-50米,功率加强以后控制一公里也没问题,就这样建立第一代控制室,工人可以远程开挖掘机,通过视频回传方式看到现场的图像。但这样带来一个问题,当时我们用了微波、电台和4G的通讯方式,发现都存在延时,我们挖掘机手控制动作传到挖掘机那边可能要300毫秒,挖掘机那边的动作通过图像传输回来也有300毫秒,这样就600毫秒了,600毫秒就形成严重延时,这样虽然人员的安全问题解决了,但是设备的安全问题没解决。就是你眼睛看到的东西跟实际操作东西是不一样的,曾经遇到一些设备的安全事故,大部分车辆、挖机损坏了,我们最终还是要效益,这时候远程操控解决不了瓶颈问题,我们就把这个技术封掉了,现场还是用遥控方式操作。
到2019年时候,因为5G技术发展起来了,作为一个技术人我对每个行业关注的比较多,5G高带宽低延时的两个特点正好可以用到我这个行业。所以我就配合华为、移动公司用上5G技术,用上以后一下就突破瓶颈。现在延时不成问题,反而有待于挖掘机的操遥控技术,图像回传技术的完善。打个比方,我们当时在上海的展会上控制1300公里以外的栾川设备,整个5G包括互联网带宽的延迟加起来只有27毫秒,27毫米人是没有任何感觉,但是存在图像还原采集瓶颈,就是摄像头到5G,5G还原成显示器上图像,这里成了瓶颈,这方面如海康、华为公司也在关注这个事,他想把整个短板补起来。整个来说5G把人解放出来了。
我从2016年开始研究无人驾驶,现在我们有三个矿山,每个矿山多的有30台,少的有10多台的矿山无人驾驶汽车每天在运营。我们经过第一代、第二代、第三代无人驾驶产品到整个无人车辆只需要一个调度系统在控制。无人驾驶在矿山行业应用有两个优势,第一是解决安全问题,矿山行业是高危职业,它的司机比传统乘用车司机的安全性要求更高也更危险。这时候我们解决安全问题,所有的车上没有司机;第二是解决人舒适性问题,工人不到车上去撤到后台,特别是我们的无人驾驶,因为不需要司机可以为企业带来效益。刚才说的遥控驾驶它还要一对一,以目前的技术挖掘机想做到自主挖掘,但受制于各种技术的影响暂时还做不到,我们也在朝这个方向努力。我们矿山上目前的状况就是一个人开一台挖掘机,但是汽车运输可以做到编队运行,就是现在矿山上假如有30台、50台无人车,这时候后台只需一台电脑调度不需要人,但是远程调度室需要坐两个人起辅助作用,紧急情况下需要人工干预。
所以无人驾驶它解决了两个问题,一安全问题,二是效益问题。
Q
智慧矿山既解决安全问题又解决效益问题,还解决操作人员的舒适性问题,这非常重要应该是矿山行业的变革和发展方向。那么现在智慧矿山具体的应用有哪些案例?
杨总:2015年跃薪公司在洛钼集团为了解决安全问题,我们从遥控开始逐步走到今天,后来我们陆续在焦煤集团等布局应用。这段时间我们中标雄安新区一个砂石骨料调度系统,也是为未来的无人驾驶做准备。
这几年我们也是摸着石头过河,从2015-2017年走过来,我很高兴看到这几年国内外企业如力拓找过我们想合作,国内一些优秀的科研院校、科技型公司都在关注这个行业,开始研究矿山行业的无人驾驶,整个行业生态已经建立起来。因为技术在不断的突破,现在的无人驾驶在矿山行业应用到什么程度,我们只能用未来多少年才能去评论。我们有三个地方无人驾驶初具规模,已经用起来。未来无人驾驶技术会突飞猛进,不断向前发展。
杨总:您讲到的砂石骨料包括灰岩这几年是我们公司关注的重点,因为这涉及到绿色矿山概念,国内我们是第一家把纯电动车应用在矿山行业的公司。在2016年底我们和林德时代一起合资成立一家纯电动车公司,纯电动车在中国这十几年发展比较快,也发展的比较好。
但是矿山行业大家都有个疑问,就矿山车那么重,续航里程行不行?上坡有没有劲?当时我们公司也不是汽车厂,因为矿山行业2016年以后环保压力很大,这时我们就有用纯电动车解决排放问题的想法。因为我自身不是汽车厂,我当时去找类似的比亚迪、一汽和中汽去合作,但那时候大家都没关注这个行业,就没有车,我想买买不到。后来我了解矿山行业的应用,矿山的一个特点就是汽车在重载下坡的时候能量白白浪费掉了,并且还不安全,因为用传统的刹车可靠性不行,刹车片容易发热失效。这时候我想从技术原理上解决这个问题,第一下坡能量回收,是不是我用电机的反制动发电能回收电能;第二就是下坡的时候电机的反制动比刹车片更有效,我基于这两个特点就决定做纯电动车。
当时做了两台应用半年效果很好,后来我工厂就陆陆续续开始生产,到目前为止我已经有接近200台车了,在几个矿山上都在应用,目前我们是国内电动车规模应用最多的企业,并且我们公司现在以每天大概一台车的产能在生产。当然因为我自己是一个矿山开采企业,这个车到目前还没有对外营销。因为矿山车利用重载下坡回收能量产生效益,我现在下坡用电量最理想的状况只有柴油机的1/5了,效益巨大。
Q
节约了4/5,然后又安全、环保,我觉得这个效果非常好。那么大家也很关心矿山的智能化投入是不是很大,一般到什么程度?
杨总:我碰到过很多企业,跟我们聊的时候非常关心经济价值。矿山推纯电动车、5G,要花多少钱?多久能挣回来?投入产出比是多少?
这几年我们公司效益是负的,因为我们自己投入很大,边研发边做,但是从去年起我们已经产生效益,特别是在纯电动跟无人驾驶方面。像5G它是一个通讯手段,它是辅助性的,纯电动车应用最好的工况可以节约4/5,而且还少那么多司机,可以帮企业节约很多成本。还有就是投入,因为技术的进步,我这几年摸索车辆本身的硬件搭配,有很多人问一台传统车变成无人车要多少钱?一般司机工资一年十来万,有人车变成无人车后,司机的钱可以省回来。我们现在定的目标是1年到1年半要回成本,而且技术在发展,带动了其它行业的关注,比如车上用的激光雷达,毫米波雷达,北斗定位这些技术它都在发展、在进步,也在降成本。因为他们也知道,如果价格太高,这个行业就玩不下去,也就没有市场,所以他也在想办法提高技术降成本。
他的技术成本直接支撑了我成本的降低,早期最敏感的就是激光雷达的技术,2016年我接触的激光雷达一个要五六十万,现在已经降到几万块钱一个了,最近我看到一篇文章号称可把激光雷达价格降低到几百元一个。大家要对这个行业有信心,这个行业最后做出的是一个低成本的东西,矿山行业的投入肯定是值得的,成本会越来越低。
Q
目前矿山行业对车辆投入的成本,多长时间可以收回?
杨总:以我们公司来说,两年时间从有人驾驶车辆到无人驾驶车辆,可以算一下两年司机的费用是多少,但可以肯定的是不会超过司机两年的工资。
Q
现在挖掘机是什么状况?
杨总:挖掘机目前还做不到完全智能化,还得靠工人远程控制,所以这一块不能把员工省掉。但是远程操控挖掘机,成本还是有所下降,因为解决安全问题相当于给员工买了份保险。以我们公司为例,挖掘机实现远程操控以后,司机不用买保险了。但目前想做到挖掘机自主挖掘,靠我们一家的技术还做不到,很多综合技术还是难题。虽然从效益看没有那么明显,但还是解决了工人的安全问题和工作环境,现在年轻人都不愿意到矿山上工作,矿上招工是个很大的难题。司机都是五六十岁,年轻的人员都不愿意上矿山工作。为什么目前我们招的一些大学生都愿意在矿山上工作,因为他只需要坐在空调房里操作挖掘机就可以了,所以这也解决了矿山招工难的问题,但是直接的经济效益可能就不是那么明显。
Q
您觉得现在矿山智能化的难点在哪?
杨总:矿山智能化的难点应该是从两方面讲,第一是技术本身的难点,第二是实施的难点。技术难点是综合各个方向,刚才说的挖掘机,要把它变成自主挖掘,这涉及人工智能、挖掘机本身的技术、传感技术等等。各个行业都要突破,不是一个行业做的很牛就可以了,它是借助其它很多行业技术综合起来才能迅猛发展,这些技术一方面是支撑行业不断的进步,如果这个技术发展不起来,它也可能会阻碍整个行业的发展,从技术角度来讲难点是这样的。就像目前的激光雷达,无人驾驶的一个主流方向就是激光雷达,我也不知道未来成本是不是真的能降低,如果能降低那确实应该是主流方向,但是它的成本不能降低,那还是有点麻烦。还有就是5G,今年我们和华为还有移动一起成立了矿山5G研究中心,针对5G在矿山行业应用进行专题研究,因为目前5G的研究是用于所有行业,所以我们和华为、移动合作单独研究5G在矿山行业这个细分领域怎么运用,这样会促成矿山行业智能化的迅速发展。
从运营方向来讲,运营的核心是投入、产出、效益,我给一个矿山推销产品,他会问这个产品一个月多少费用,成本多久可以收回,这是一个商业模式问题。电动车目前价格普遍偏高,虽然我们自己生产电动车,这方面可能会有一定的优势,但毕竟在这个行业里还没有普及。而且在没有恶性竞争的时候,价格和价值是分离的,前期会有一个虚高的过程,这个过程中,我相信未来一年时间就会吃掉这一块。举个例子,一台纯电车成本是100万,但出厂的价格有200万,因为没有几个公司在做,竞争小利润就高。一但有竞争,那么他的价格就会迅速下降。
第二是这个行业几乎是新鲜事物,推广起来有难度,让矿主接受这个新鲜事物,还有很长的一段路要走。刚开始肯定会有点风险,特别是在矿主没有完全理解这个事物的时候,我们怎么去让矿主相信这个东西,这一点我们还是有自己的优势,我们自己的几个矿山随时欢迎矿山企业去参观、交流、指导,没有案例去说服一个矿山主是很难的。我们企业现在就老老实实把自己的矿山做好,我想慢慢的矿山行业就能接受这个新鲜事物,那时候推广起来就会很快。所以我想5G、纯电动、智能化应用在矿山行业可能1-3年会迅速的普及。
Q
您是5G、智慧矿山行业的开创者,您怎么看待5G、智慧矿山未来的发展趋势。
杨总:开创者不敢当,只是给5G、无人驾驶能够运用在矿山行业起了个头。目前汽车制造业、矿山主、无人驾驶公司包括科研院校都已经关注到这个事,我早几年做这个事情的时候,只有我一个人,包括我们公司,我冲在前面回过头发现后面都没人了。现在大家都开始关注了,甚至在某个领域,有的人已经到我前面去了,所以我很看好这个行业。只有大家一起努力,无人矿山、绿色矿山会进步的更快,靠一个人,一个小团队再怎么弄也不会成功。现在我看到的是大部队已经朝这个行业走来了,这个生态建立以后会吸引到外围的无人驾驶、摄像头、激光雷达包括北斗定位的企业进来。
我相信在未来的1-3年无人驾驶应该会普及全国甚至是全球矿山,我们现在开始也在布局国外,像俄罗斯、巴西、澳洲。中国这几年已经引领了这个行业,国外号称很先进的一些矿山,其实它没有5G的支撑,没有纯电动的支撑,没有激光、雷达、传感器这些工业领域技术的支撑,他要做无人驾驶是不可能的。现在中国的5G技术发展这么好,再加上其它技术的支撑,它可能会超越国外,所以现在澳洲、巴西一些国家的企业包括力拓公司都找我们合作,他们发现中国现在已经慢慢超越了他们。所以中国的矿山要朝这个方向走,不要觉得国外的矿山就是先进的,其实我作为一个技术人,我也在国外的矿山考察过一些东西,他们有些技术确实是比较强,一些基础科学的研究有他的强项。但是整个行业的应用可能就已经比我们落后了,所以在这个行业我们要有足够的自信,未来国内矿山企业超越国外企业,我觉得是指日可待。
Q
您觉得矿山行业无论金属矿还是非金属矿山,这些矿老板要怎样才能跟得上5G、智慧矿山发展趋势,要做一些什么准备或观念怎么变革才能跟上这个时代?
杨总:洛钼集团前期和我们公司做了很大的投入,刚开始还见不到效益,慢慢摸索了几年,今年开始产生效益了。为了行业的进步,我国国企、央企应该有一些担当,他们应该站在一个更高的位置,中国必须靠这些大的企业来带头。我们合作的雄安新区水电八局,他们要在砂石骨料行业做成顶级的,所以他很关注这些前沿技术。所有东西都有细分市场,我们在研究无人驾驶、纯电动这些技术以后,也关注了一些市场。比如高海拔,我们现在布局青海、西藏,因为远程驾驶在高海拔的地方有很大的应用价值,如果实现高海拔无人驾驶那么人员就可以不到山顶去了,这是高原地区的应用。
其余就是一些基本市场,如水泥、煤矿等,每个行业都在发展,可能未来科技公司都会关注不同行业的重点,其实我们公司就比别人稍微超前一点点,在这个行业里就能带来巨大的效益。等大家和我们一样的时候,那时候利润就不是那么可观了,所以我觉得国内矿山主要有一个开放的心态,包容这些事物,尽快推动这个行业的发展。
刘平:相当于矿老板要及早布局矿山电动车无人驾驶,越早红利越多,等大家都来布局那就没有意义了,这是大势所趋。
杨总:你不走别人还推着你走,但是你跟着大部队来了,夹到中间你就跑不动了,这个大势是不可逆转的,无人驾驶、无人矿山在未来的发展方向肯定是这样的。我认为未来1-2年可能是起步阶段,3-5年无人驾驶、无人矿山就会普及,这时候再去想这个事已经晚了。还有现在国家政策的支持,绿色矿山也有很多指标,国家环保也抓的这么严,如果能积极响应国家的号召,承担社会责任,那么你就走在别人前面,政府也会重视。
刘平:今天非常感谢杨总给我们把智慧矿山包括5G在矿山的应用讲得非常详细,未来矿山行业要及早布局,及早行动,这也符合国家的发展方向,也符合智慧矿山发展方向,也为推动行业进步做一些贡献。 非常感谢杨总,以后大家关于智慧矿山任何问题都可以请教杨总,杨总也有实际使用案例供大家参观学习,谢谢!
杨总:谈不上指教,相互学习交流,大家一起快速促进行业进步。