中科院团队首创“愚公”无人矿山整体解决方案获广泛应用

基于平行智能理论、方法与技术，中国科学院自动化研究所(中科院自动化所)团队首创并研发出“愚公”无人矿山整体解决方案，目前已应用于国内多省份近20个露天矿，引发业界广泛关注。
 

什么是平行智能技术？“愚公”方案有何特点和优势？实际应用效果怎样？中科院自动化所平行智能技术与系统团队近日接受中新社记者专访，对此予以科普解读和分析。

通过计算机构建平行虚拟系统

中科院自动化所副研究员王晓介绍说，源于复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃研究员多年前提出的平行系统的概念，平行智能技术核心是将人工社会、计算实验与平行执行有机组合，构成“虚实互动的机群系统管理与调度方法”。

在人工智能基础上，平行智能技术借助先进的计算机建模手段，面向包括人在内的实际系统，在计算机中构建一个平行的虚拟系统，通过对虚拟系统进行试验，判断和预测可能出现的情况，从而以更科学的计算化手段，实际管理运行提供有效借鉴。数字孪生即为平行系统的一个特例。

利用平行智能技术研发的“平行矿山系统”，即在矿山场景中通过运用数字化技术模仿真人，像真人一样工作。这一过程需要大量数字技术的计算、分析，在虚拟系统当中进行试验，以达到对实际工作的无人驾驶矿山车辆和设备的调控。

王晓表示，“平行矿山系统”是典型的复杂系统，主要包括无人矿卡、自主挖掘、铲运机等组成的真实系统，虚拟平行矿山、大数据分析、深度学习等组成的预测系统，管控调度和接管平台组成的引导系统。矿山生产运行的各种数据被传输至信息处理中心，在信息处理中心通过数据融合、数据挖掘、可视化处理等手段构建与实际矿山运行系统平行的各个子系统。

通过系统管控中心和运输、挖掘、铲运等平台搭载多种传感设备实时互动，可实现矿山自主挖掘、装载和无人化运输、卸载的一体化作业。

智慧矿区已成采矿行业发展方向

王晓指出，当前，中国矿山开采行业面临人口老龄化严重、工人转岗率高以及工作环境恶劣等不利因素，并带来用工难和成本上升问题，发展颇受制约。

在此背景下，智慧矿区(山)建设已成为采矿行业发展的一大方向，具有重要意义。近年来，随着无人驾驶、5G、人工智能、云计算等新一代信息技术的快速发展，也为推动矿山开采行业智能升级提供有力技术支撑。

在政策层面，以煤矿为例，中国官方八部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》就明确提出：到2021年要基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控；到2025年，露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输；到2035年，各类煤矿基本实现智能化，建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。

王晓说，面向矿山行业对无人化、智能化的迫切需求以及传统重型机械产业转型升级的重要任务，中科院自动化所平行智能技术与系统团队结合自身技术优势，持续推动矿山无人运输、无人驾驶及智能交通管控技术和平台研发工作，在“平行矿山系统”基础上，首创提出并成功研发“愚公”无人矿山整体解决方案。

“愚公”极寒区项目创造多项第一

面向智能矿区(山)建设需求，中科院自动化所平行智能技术与系统团队还孵化出科创企业慧拓智能，并成立“平行驾驶与智能交通联合研究中心”，共同搭建面向自动驾驶领域的高水平产学研合作平台，促进“愚公”无人矿山整体解决方案推广应用。

中科院自动化所副研究员田滨告诉记者，团队将首创研发的无人矿山整体解决方案命名为“愚公”系统，主要目标是想借助愚公移山精神，来实现露天矿山智能化、无人化运输目标。“愚公”系统包含6个子系统，目前已在内蒙古、山西、陕西、江西、安徽、新疆等省份主要矿区(山)完成部署和落地运行工作，服务煤矿、冶金、有色、水泥等行业。

他说，其中，“愚公”系统在内蒙古乌山铜钼矿开展无人驾驶矿车试运行，是世界上首个挺进极寒地区的无人驾驶矿车项目，已取得多项第一，主要包括：世界上第一个在零下50摄氏度极寒环境下实现大型矿用卡车无人运输；中国第一个无人驾驶矿用卡车实现编组运行；中国第一个在5G网络下实现5台大型矿用卡车无人驾驶工业性运行。

接下来，中科院自动化所团队和慧拓智能还将通过“愚公”系统推广应用和持续改进完善，进一步推动煤矿生产智能化转型升级和高质量发展，早日实现“无人则安”和“少人则安”的智慧矿山(区)建设目标。

田滨透露，“愚公”系统极寒区项目大型矿用卡车无人驾驶编组运行已受住低温考验，在内蒙古开展工业性试验以来，累计满载运输超过5600多车次，运输土方超过44万立方米，运输里程超过2.5万公里，该项目近期将通过验收并正式开始工业运行。

助力中国智慧矿山技术国际领先

王晓称，与传统的单车自动驾驶和网联自动驾驶相比，“愚公”系统的平行驾驶具备独特的先进性，其通过构建和集成软件定义的“描述车-预测车-引导车”系统，可大幅度提升驾驶安全和运营效率，在保证目标感知的准确性和稳定性的同时，还可以灵活进行子系统组合混编，并适配中外各型矿车。

此外，相比传统运作模式矿区，应用“愚公”系统的无人矿山可将整体效率提高30%、节油15%、轮胎寿命提升40%。

她说，截至目前，“愚公”系统已布局多省份主要矿区并促成智慧矿山生态联盟建设，中科院自动化所平行智能技术与系统团队及慧拓智能后续还将与能源矿企开展深入合作，推动形成智慧矿山行业标准，加速中国矿业生产无人化、智慧化进程，助力中国智慧矿山技术进入国际领先行列。

王晓认为，随着互联网技术、人工智能技术等不断发展，以及以“愚公”系统为代表的“平行智能技术”在更多矿区(山)落地推广应用，围绕“智慧矿山”“矿山无人化”的项目应用将越来越多，未来矿山开采工作也将更加自动化、无人化、远程化。