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智慧矿山多装备协同作业与高效管控平台关键技术及应用

2026年06月12日09:57

  智慧矿山是我国实现矿区“无人则安、少人则安”的重要发展方向,也是国内外工矿企业重点布局的技术高地。近年来,以无人矿卡为代表的智慧矿山装备虽已逐步应用,但线控底盘可靠性差、作业配合协同性差、矿山管控敏捷性差三大技术问题导致矿山作业装备故障率高、工作效率低,制约了智慧矿山体系的推广应用。

  针对上述问题,项目组历经十年“产-学-研-用”协同攻关,从部件硬件到线控架构、从规划策略到协同方法、从配矿优化到管控平台,突破了装备线控底盘的可靠性、运输作业规划的协同性、无人矿山管控的敏捷性三大技术瓶颈,形成智慧矿山整体解决方案并规模应用,为我国矿山“真无人”与“高效率”提供了有力技术与产品支撑。发明点如下:

  1.线控系统即插即用组网架构与退化表征控制技术。开发了“双通四联阀组——三总六分组网”即插即用可配置软硬件架构,发明了“响应退化表征-线控内环补偿-整车外环修正”线控执行控制技术,保障了线控底盘长期工作过程中的可靠性。

  2.协同运输路径规划与自适应车铲对位引导方法。提出了“运输进度-状态偏离-行驶时间”协同规划策略与效率-能耗综合路径评估方法,发明了多模态铲位预测与自适应车铲对位引导技术,有效提升了协同作业的经济性与精确性。

  3.矿石品位自平衡分配与生产要素驱动的多装备管控技术。提出了实时数据与经验规则混合驱动的矿石品位预测策略和变约束物料自平衡分配方法,发明了多生产要素驱动的作业装备冲突消解与动态管控优化技术,确保了智慧矿山的工作效率。

  项目制定国家标准6项、智慧矿山领域第一个系列团体标准(已发布8项),授权中国发明专利54件,登记软件著作权18件,发表学术论文18篇。研发的无人驾驶矿卡和智慧矿山系统通过了中机检测、国家矿山机械检测中心等第三方检测机构检测,并在芜湖海螺、铜陵海螺、白马山水泥、洛阳栾川钼业等21座矿山落地应用,实现了夜间连续作业与无人化常态运营。项目近三年新增产值36.5亿元、利润13.17亿元。

  项目研发的无人驾驶矿卡与智慧矿山管控平台于2022年获工信部授予的“中国工业大奖”,2024年被工信部和国家矿安局遴选为“矿山领域机器人典型应用场景”;作为智慧矿山标杆案例,被中央一套、中央二套、人民日报等多家央媒报道。由中国机械工业联合会组织、丁汉院士任组长的专家组一致评价:“该项目创新性强,技术难度大,高冗余线控底盘硬件系统与节能路径规划方法、矿石品位预测和自平衡分配方法达到国际领先水平”。

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  完成单位:上海交通大学,内蒙古北方重型汽车股份有限公司,江苏徐工工程机械研究院有限公司,安徽海螺水泥股份有限公司,上海伯镭智能科技有限公司,中国科学技术大学,安徽海博智能科技有限责任公司,郑州宇通矿用装备有限公司
  获奖等级:一等奖