湖南高職學子自研智能控制系統實現礦井無人化作業

中新網長沙8月20日電(王露曼)長期以來，下井鑿巖是一項具有較高風險的工作，需要工人在陰暗封閉、悶熱潮濕、粉塵彌漫的巷道中完成。但來自湖南工業職業技術學院的殷俊杰、廖子琛等同學，自主研發的無人化高精度礦用鑿巖裝備智能控制系統，經過三次迭代升級，實現了工人不用下井，直接在操控臺上輕點指尖，便可遠程控制井下鑿巖臺車完成作業。

湖南工業職業技術學院電氣創新工作室團隊在企業進行鑿巖臺車定位測試。王露曼攝

“鑿巖鉆孔是礦山開采與隧道施工的重要環節。無論是過去的人工鑿巖，還是近些年的機械化鑿巖，均需要工人在礦井現場進行操作，存在較大安全隱患。”生長于“世界銻都”湖南冷水江市的殷俊杰，從小身邊就有許多親戚從事礦井開采，為了解決他們作業環境惡劣的現狀，殷俊杰立志研發一款智能化鑿巖裝備，實現井下無人化作業。

為了實現這一目標，進入湖南工業職業技術學院電氣自動化技術專業班學習的殷俊杰，與學校工業互聯網技術、大數據技術等專業的十余名同學組成了團隊，在老師的指導下，開始研發之旅。

“臺車臂架定位對孔是鑿巖作業的第一步，定位偏差會影響鑿巖精度和準確度。”湖南工業職業技術學院電氣創新工作室負責人廖子琛同學說，在項目初期，他們首選激光雷達獲取工作面點云輪廓，進行定位對孔。但在雷達性能測試時遇到一個難題——他們使用水泥面、石板面、瓷磚面等，模擬鑿巖臺車各種作業工況時發現，當測試一些比較光滑的平面時，雷達獲取的數據會有所缺失。“這意味著在真實施工環境中，如遇到地下水滲透等情況，設備將無法識別。”

在隨后的一個月里，團隊成員加班加點、連續作戰。他們使用10余種不同類型的傳感器進行測試，完成了50多次設備的布線、安裝、調試，最終選用工業相機獲取圖像數據的方式，補全了這一部分數據的缺失，實現基于工業相機、激光雷達、編碼器多源感知融合的高精度無人化快速定位功能。

“定位精度提升至20毫米內，幾乎達到國內最高水平。”殷俊杰說，這一次成功給了團隊莫大鼓舞，在一次次成功與失敗交替、淚水與汗水混雜之中，團隊通過兩年時間完成了600余次實地測試與硬件選型、軟硬件聯合調試、系統集成優化等工作，最終交出了一張滿意“答卷”，并在2024年湖南省大學生創新大賽斬獲一等獎。

“該系統內置的智能路徑規劃模塊，能夠根據隧道地形、巖石特性及施工要求，自動計算出最優鉆孔路徑。同時，基于鑿巖數據庫動態調整鉆孔參數，真正實現‘一鍵智鑿’。”殷俊杰說，通過精準控制和高效作業，礦井使用該套系統在大幅提高作業效率的同時，可減少三分之二的操作人員需求，僅鉆孔定位時間就從30分鐘縮短至5分鐘。(完)