依托北京理工大學(xué)感知學(xué)科優(yōu)勢(shì)，雷科智途瞄準(zhǔn)千億級(jí)井下自動(dòng)駕駛

對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，礦山總是和昏暗、事故、風(fēng)險(xiǎn)這些詞匯綁定在一起。礦井安全一度成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，這些刻板印象隨著輿論的頻繁印證至今還停留在大多數(shù)人的印象當(dāng)中：在礦山工作，意味著在漆黑的礦井下將自己的性命交給運(yùn)氣。

但是，近年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦山已經(jīng)不是曾經(jīng)的模樣。

位于安徽省銅陵市的冬瓜山銅礦，是銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司下屬的一座采選聯(lián)合骨干礦山，1966年建成投產(chǎn)，開(kāi)采深度已逾千米，是亞洲最深的坑采銅礦之一。

2023年，冬瓜山銅礦宣布“地下開(kāi)采無(wú)人駕駛系統(tǒng)”試驗(yàn)成功。這次試驗(yàn)，結(jié)合自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程遙控技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)采鏟&運(yùn)輸車(chē)輛裝備進(jìn)行智能化升級(jí)改造，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了地下金屬礦鏟、裝、運(yùn)、卸現(xiàn)場(chǎng)全流程無(wú)人化作業(yè)。

參與此次實(shí)驗(yàn)的雷科智途負(fù)責(zé)人表示，井下無(wú)人作業(yè)和遠(yuǎn)程操控面臨的挑戰(zhàn)包括衛(wèi)星信號(hào)缺失、行駛空間狹隘、多坡急彎、照明度低等問(wèn)題，這些都要求更高水平的自動(dòng)駕駛技術(shù)。國(guó)內(nèi)首個(gè)深井非煤金屬礦的鏟運(yùn)協(xié)同無(wú)人駕駛項(xiàng)目，展示了這項(xiàng)技術(shù)的可行性，完成運(yùn)輸?shù)V卡車(chē)輛的無(wú)人作業(yè)，這些車(chē)輛能夠支持自動(dòng)尋跡行駛、定點(diǎn)停靠和卸載，以及與鏟車(chē)的協(xié)同配合。

自動(dòng)駕駛正在改變礦山的井下作業(yè)，推動(dòng)智慧礦山的建設(shè)。

以無(wú)人駕駛構(gòu)建智慧礦山

參與冬瓜山銅礦地下開(kāi)采無(wú)人駕駛系統(tǒng)建設(shè)的雷科智途，是一家由上市公司雷科防務(wù)(002413)、毛二可院士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)及無(wú)人車(chē)技術(shù)工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室核心團(tuán)隊(duì)聯(lián)合創(chuàng)立的高科技企業(yè)，致力于智能無(wú)人駕駛技術(shù)以及商用車(chē)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和推廣。在該項(xiàng)目落地之前，雷科智途已經(jīng)擁有了成熟的智慧礦山解決方案。

所謂智慧礦山，指的是以礦山數(shù)字化、信息化為前提和基礎(chǔ)，對(duì)礦山生產(chǎn)、職業(yè)健康與安全、技術(shù)支持與后勤保障等進(jìn)行主動(dòng)感知、自動(dòng)分析、快速處理，最終實(shí)現(xiàn)安全礦山、無(wú)人礦山、高效礦山、清潔礦山。

我國(guó)的智慧礦山建設(shè)始于自動(dòng)化，從2010年開(kāi)始逐步開(kāi)始結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)入智慧化時(shí)代。在政策面上，智能化、數(shù)字化礦山建設(shè)受到了國(guó)家的重點(diǎn)關(guān)注。2020年3月份，八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，露天煤礦實(shí)現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)和無(wú)人化運(yùn)輸。2022年印發(fā)的《“十四五”國(guó)家安全生產(chǎn)規(guī)劃》，也將“數(shù)字礦井”、礦山智能化建設(shè)等內(nèi)容列入安全生產(chǎn)科技創(chuàng)新優(yōu)先領(lǐng)域。

目前，礦業(yè)軟件的應(yīng)用和主體設(shè)備的自動(dòng)化在國(guó)內(nèi)礦山企業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)。部分礦山實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理遠(yuǎn)程化、遙控化和無(wú)人化;一些先進(jìn)企業(yè)正在利用人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，創(chuàng)新礦山智能操控、決策系統(tǒng)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)、經(jīng)營(yíng)管理全流程智能管控。根據(jù)國(guó)家礦山安全監(jiān)察局統(tǒng)計(jì)。通過(guò)智能化建設(shè)，2016年到2022年，全國(guó)煤礦井下作業(yè)人員共計(jì)減少了37萬(wàn)人。減少的數(shù)字代表著工作效率的提升，更代表著安全的提高，不安全的減少。

隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多L4無(wú)人駕駛技術(shù)被應(yīng)用到了智慧礦山的建設(shè)當(dāng)中。雷科智途認(rèn)為，L4無(wú)人駕駛技術(shù)是未來(lái)礦山智慧化管理的關(guān)鍵技術(shù)，在礦山數(shù)字化和智慧化趨勢(shì)中扮演著核心角色。

在雷科智途的智慧礦山解決方案中，L4級(jí)別的無(wú)人駕駛系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色。鑒于礦山井下工作環(huán)境的復(fù)雜性、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的不可用性以及對(duì)無(wú)人駕駛精度要求極高的特點(diǎn)，礦井L4無(wú)人駕駛技術(shù)集成結(jié)合了更為全面的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)“車(chē)-巷-云”一體化技術(shù)體系中，即智能車(chē)輛一巷(路)側(cè)系統(tǒng)一云端平臺(tái)，確保技術(shù)的高效協(xié)同和精準(zhǔn)運(yùn)作。

車(chē)輛搭載AI視覺(jué)、雷達(dá)、控制器和5G車(chē)載單元，作為運(yùn)輸系統(tǒng)的執(zhí)行者;地面系統(tǒng)通過(guò)在路口建設(shè)激光雷達(dá)、視覺(jué)相機(jī)、毫米波雷達(dá)對(duì)路口車(chē)、人目標(biāo)進(jìn)行有效感知，提供穩(wěn)健運(yùn)行的支撐和保障;云控平臺(tái)則提供任務(wù)調(diào)度、車(chē)輛監(jiān)控、多車(chē)協(xié)作等功能，負(fù)責(zé)監(jiān)控調(diào)度管理。

顯然，這個(gè)體系不僅僅能用于自動(dòng)駕駛礦用車(chē)輛，也可以用于智能調(diào)度平臺(tái)、遠(yuǎn)程駕駛平臺(tái)等，甚至像冬瓜山銅礦一樣，利用車(chē)巷協(xié)同異構(gòu)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人車(chē)輛與其他設(shè)備之間的安全和高效運(yùn)作，讓鏟運(yùn)機(jī)、裝卸機(jī)、卸料機(jī)、無(wú)人礦卡等多設(shè)備聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鏟、裝、運(yùn)、卸現(xiàn)場(chǎng)全流程無(wú)人化作業(yè)。

換句話說(shuō)，智慧礦井并非智能系統(tǒng)的簡(jiǎn)單疊加，而是需要綜合采礦工藝系統(tǒng)、智能裝備配備以及控制系統(tǒng)建設(shè)，將礦山的生產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)一體化考慮。無(wú)人駕駛在智慧礦井的應(yīng)用當(dāng)中形成的“車(chē)-巷-云”一體化技術(shù)體系，形成了一個(gè)完整的智慧礦山解決方案，因此是下一步智慧礦井建設(shè)的核心。

創(chuàng)新體系，解決場(chǎng)景痛點(diǎn)

隨著智慧礦山概念的普及，2010年以來(lái)，我國(guó)礦山智能化建設(shè)出現(xiàn)了一大批示范項(xiàng)目、示范礦山，立足礦山無(wú)人駕駛的企業(yè)也不在少數(shù)，但幾乎都面臨著不少技術(shù)和市場(chǎng)方面的難題。

最典型的問(wèn)題是，由于礦山環(huán)境具有其獨(dú)特性，無(wú)人駕駛系統(tǒng)不僅需要處理常規(guī)的交通管理問(wèn)題，還需要應(yīng)對(duì)井下特有的環(huán)境挑戰(zhàn)，如狹窄的空間、惡劣的視覺(jué)條件和極端的氣候條件，因此，礦山無(wú)人駕駛系統(tǒng)在封閉環(huán)境中的可控性、技術(shù)集成度、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分層性，以及對(duì)安全和效率的重視等方面，與普通的封閉道路和開(kāi)放道路無(wú)人駕駛系統(tǒng)都有所不同。

“機(jī)場(chǎng)、港口，以及露天礦山，定位全靠北斗，感知一般靠攝像頭，但是這些定位和感知體系，在地下是用不了的。因?yàn)榈叵鹿饩€特別差，也沒(méi)有北斗系統(tǒng)，目標(biāo)物不是標(biāo)準(zhǔn)的物品。”雷科智途CEO、創(chuàng)始人黃琰說(shuō)，井下自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，整個(gè)的感知和定位體系是推翻重來(lái)的。

雷科智途采用的是4D毫米波點(diǎn)云SLAM定位技術(shù)方案，通過(guò)點(diǎn)云SLAM、RTK、IMU的多源融合感知技術(shù)，能夠在井下弱光、水霧、灰塵條件下實(shí)現(xiàn)全域、全態(tài)的環(huán)境感知定位。此外，結(jié)合車(chē)路協(xié)同控制技術(shù)，通過(guò)智能路側(cè)的信息補(bǔ)盲，對(duì)無(wú)人車(chē)控制進(jìn)行全局擁堵預(yù)警、軌跡規(guī)劃。截至目前，在實(shí)際應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)40多種目標(biāo)識(shí)別以及20多種事故場(chǎng)景智能決策。

另一方面，我國(guó)幅員遼闊，礦業(yè)種類(lèi)多樣，既有露天礦區(qū)、地下礦區(qū)，也有煤炭、水泥、有色金屬、稀土、鋰礦等不同礦種，地理環(huán)境也覆蓋高原、平原、山地、盆地，還要適應(yīng)極寒、高溫、潮濕的不同環(huán)境。盡管不少項(xiàng)目都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在完全封閉的路段進(jìn)行無(wú)人化常態(tài)運(yùn)營(yíng)，但這些場(chǎng)景的通用性不夠強(qiáng)，難以低成本、快速、大規(guī)模落地。

雷科智途的解決方案是，與主機(jī)廠聯(lián)合打造無(wú)人車(chē)品牌，以實(shí)現(xiàn)快速?gòu)?fù)制和規(guī)模化生產(chǎn)，同時(shí)利用北京理工大學(xué)的核心技術(shù)知識(shí)成果，定義統(tǒng)一的技術(shù)棧，以低成本復(fù)制于各個(gè)場(chǎng)景。

另外，雷科智途還通過(guò)借鑒大模型的模型架構(gòu)、訓(xùn)練方式或直接應(yīng)用大模型本身，算法在抽取和利用特征空間的能力得到加強(qiáng)，形成以更大模型參數(shù)、更加集成貫通和更徹底數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為特點(diǎn)的新一代技術(shù)棧，同時(shí)結(jié)合多模態(tài)和大模型的諸多能力，提高復(fù)雜場(chǎng)景的泛化性與可解釋性，端到端致力于將獨(dú)立的算法模塊納入統(tǒng)一模型框架，用于低成本場(chǎng)景復(fù)制。

依托核心優(yōu)勢(shì)，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

據(jù)億歐智庫(kù)測(cè)算，到2030年，中國(guó)智慧礦山自動(dòng)駕駛潛在市場(chǎng)將達(dá)到3869.9億元。根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，中國(guó)大約有4000座煤礦，三萬(wàn)多個(gè)有色金屬礦，大部分在地下，井下自動(dòng)駕駛市場(chǎng)非常可觀。

雷科智途的核心團(tuán)隊(duì)能力非常綜合，黃琰在自動(dòng)駕駛行業(yè)有多年沉淀，曾經(jīng)開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首款輔助駕駛的自動(dòng)作業(yè)拖拉機(jī)(前裝)和國(guó)內(nèi)第一臺(tái)無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)。團(tuán)隊(duì)里還有感知、自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的權(quán)威專(zhuān)家，以及在礦山、能源行業(yè)有豐富人脈的市場(chǎng)負(fù)責(zé)人。其中有兩位是北理工博士生導(dǎo)師，北京理工大學(xué)在雷達(dá)探測(cè)、實(shí)時(shí)信息處理技術(shù)、航天遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位等領(lǐng)域有突出的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，確保雷科智途在行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

雷科智途的團(tuán)隊(duì)，在感知領(lǐng)域有很深的積淀。團(tuán)隊(duì)在上世紀(jì)70年代，就做出了國(guó)內(nèi)最早的無(wú)人駕駛汽車(chē)，而且適用于戈壁沙漠、石頭路和林地場(chǎng)景，對(duì)復(fù)雜環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。

“在地下的感知場(chǎng)景，必須定制，我們對(duì)硬件做了很大的變化改動(dòng)，做了包括軟件、融合感知端的改動(dòng)。另外，還有對(duì)非結(jié)構(gòu)化道路交通的決策，這都是雷科智途領(lǐng)先他人的優(yōu)勢(shì)。”黃琰說(shuō)。

目前，雷科智途已經(jīng)與多家頂級(jí)央國(guó)企密切合作并深度綁定，建設(shè)交付全國(guó)首個(gè)L4級(jí)別井工礦無(wú)人駕駛項(xiàng)目，在煤炭、有色金屬等行業(yè)累計(jì)落地?cái)?shù)十臺(tái)無(wú)人駕駛車(chē)輛。2023年，公司已實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。2024—2025年，雷科智途還將開(kāi)拓海外市場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)標(biāo)桿案例落地。

在黃琰的計(jì)劃里，雷科智途未來(lái)3年內(nèi)，將把礦山無(wú)人駕駛系統(tǒng)推廣到全球10個(gè)主要礦業(yè)市場(chǎng)，并爭(zhēng)取至少20%的市場(chǎng)份額。

“我們希望成為行業(yè)首個(gè)井工礦封閉場(chǎng)景無(wú)人駕駛系統(tǒng)服務(wù)商，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。”黃琰說(shuō)。

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