湖南高职学子自研智能控制系统实现矿井无人化作业

中新网长沙8月20日电(王露曼)长期以来，下井凿岩是一项具有较高风险的工作，需要工人在阴暗封闭、闷热潮湿、粉尘弥漫的巷道中完成。但来自湖南工业职业技术学院的殷俊杰、廖子琛等同学，自主研发的无人化高精度矿用凿岩装备智能控制系统，经过三次迭代升级，实现了工人不用下井，直接在操控台上轻点指尖，便可远程控制井下凿岩台车完成作业。

湖南工业职业技术学院电气创新工作室团队在企业进行凿岩台车定位测试。王露曼摄

“凿岩钻孔是矿山开采与隧道施工的重要环节。无论是过去的人工凿岩，还是近些年的机械化凿岩，均需要工人在矿井现场进行操作，存在较大安全隐患。”生长于“世界锑都”湖南冷水江市的殷俊杰，从小身边就有许多亲戚从事矿井开采，为了解决他们作业环境恶劣的现状，殷俊杰立志研发一款智能化凿岩装备，实现井下无人化作业。

为了实现这一目标，进入湖南工业职业技术学院电气自动化技术专业班学习的殷俊杰，与学校工业互联网技术、大数据技术等专业的十余名同学组成了团队，在老师的指导下，开始研发之旅。

“台车臂架定位对孔是凿岩作业的第一步，定位偏差会影响凿岩精度和准确度。”湖南工业职业技术学院电气创新工作室负责人廖子琛同学说，在项目初期，他们首选激光雷达获取工作面点云轮廓，进行定位对孔。但在雷达性能测试时遇到一个难题——他们使用水泥面、石板面、瓷砖面等，模拟凿岩台车各种作业工况时发现，当测试一些比较光滑的平面时，雷达获取的数据会有所缺失。“这意味着在真实施工环境中，如遇到地下水渗透等情况，设备将无法识别。”

在随后的一个月里，团队成员加班加点、连续作战。他们使用10余种不同类型的传感器进行测试，完成了50多次设备的布线、安装、调试，最终选用工业相机获取图像数据的方式，补全了这一部分数据的缺失，实现基于工业相机、激光雷达、编码器多源感知融合的高精度无人化快速定位功能。

“定位精度提升至20毫米内，几乎达到国内最高水平。”殷俊杰说，这一次成功给了团队莫大鼓舞，在一次次成功与失败交替、泪水与汗水混杂之中，团队通过两年时间完成了600余次实地测试与硬件选型、软硬件联合调试、系统集成优化等工作，最终交出了一张满意“答卷”，并在2024年湖南省大学生创新大赛斩获一等奖。

“该系统内置的智能路径规划模块，能够根据隧道地形、岩石特性及施工要求，自动计算出最优钻孔路径。同时，基于凿岩数据库动态调整钻孔参数，真正实现‘一键智凿’。”殷俊杰说，通过精准控制和高效作业，矿井使用该套系统在大幅提高作业效率的同时，可减少三分之二的操作人员需求，仅钻孔定位时间就从30分钟缩短至5分钟。(完)