五彩灣的露天礦附近,有一條長約3.5公里的輸煤膠帶。剛剛開采出的新鮮的黑色煤塊,被均勻地堆放在膠帶上,高速地運往當地發電廠。在有序的、持續滾動的膠帶旁邊,跟隨著由華夏天信研發的AI巡檢機器人,一天之內,它要在這條長長的膠帶旁來來回回巡檢多次,檢查設備使用狀況、統計分析各類信息,并進行火災、故障等事故預警。

　　此前,這份又苦又累的工作,是由煤礦巡檢人員徒步巡線完成的。然而,邊疆的氣候較為惡劣,最炎熱時氣溫高達五十度,最寒冷時又驟降至零下四十度左右,并時常伴有風雪、大雨等惡劣天氣。為了輸煤膠帶的正常工作,巡檢人員不得不常常在極端天氣里冒險工作,有時還會因誤看漏看而造成工作事故。

　　如今,巡檢員不必再冒著風沙、嚴寒、高溫沖在第一線,只需在集控室中通過語音交互對機器人下達指令,即可完成巡檢工作。借助于百度飛槳,巡檢機器人學會了“自己思考”,能夠自動識別出“危險信號”及時通報,成為一線工作人員的“最佳智慧助手”。

　　機器人“上班”,解決傳統難題

　　“某煤礦膠帶輸送遇火災坍塌事故”、“某煤礦出現運輸膠帶斷裂事故”、“作業人員檢查時未能與膠帶運輸機保持安全距離,造成1人重傷”……此類的礦區安全新聞屢見不鮮,成為煤炭運輸作業過程的一大隱患。早在2019年,國家煤礦安監局便制定并公布了《煤礦機器人重點研發目錄》,重點研發應用5類38種煤礦機器人,其中,“膠帶機巡檢機器人”作為“安控類”的一種,被納入重點研發目錄之中。

　　在中國近萬座礦山的生產環節中,輸煤用帶式輸送機是一種重要的煤炭運輸設備,礦區用量可達十幾臺至上百臺不等,是整體產業鏈中重要的一環。目前,大量煤礦企業現有監控方式均為人工巡檢和安裝固定攝像頭定點監視。但是固定攝像頭定點監視的范圍有限,功耗大,維護任務艱巨,而人工巡檢一天頻率為2到3次,有時2人每組,重要的皮帶設備還需6人實施3班倒,導致人力資源的浪費。此外,由于工作條件惡劣,工作人員還存在被卷入皮帶的工作風險,對整體施工造成巨大的安全風險。

　　AI智能化識別與交互,成為解決煤帶巡檢難問題的出口。基于百度飛槳深度學習開源開放平臺的視覺工具套件,華夏天信開發出的輸煤膠帶智能巡檢機器人,不僅能實現高頻次、無間歇巡檢,還能通過攝像儀將實時視頻回傳并智能識別分析,一次性解決了工作效率、惡劣環境、作業安全等多項難題。

　　“我們的機器人在膠帶巡檢時,如果發現有拖軌異常高溫,就會語音播報諸如‘某條膠帶旁第幾號拖軌發現異常高溫’等信息,工作人員接收信息后,會通過語音的方式給維護工人下發異常處理消息,維護人員即可進行現場處理,這是最簡單的一種交互形式。另外一種交互方式,則是操作人員根據播報的異常溫度,衡量是否是在可接受范圍,依據情況選擇是否進行忽略處理。”據華夏天信(北京)機器人有限公司軟件總監劉毅介紹,AI機器人可在多種場景下,輔助人工巡檢或者代替人工巡檢,實現生產運行系統信息交互、圖像展示、數據展示、預警、輔助決策、信息統計分析等功能,有效提升煤礦企業的安全管理。

　　AI進入專業場景,如何實現“縱身一躍”?

　　與其他巡檢場景相比,煤帶巡檢在硬件、場景、需求等方面均有著較高的差異化要求。從硬件上看,由于煤礦對于安全性要求高,巡檢機器人必須通過嚴格的火花實驗認證;從場景看,煤礦作業場景大多在荒郊野外,環境較為惡劣,對于可靠性穩定性要求更高;從需求上看,機器人需針對巡檢目標進行定制化設計,如對紅外和可見光的分辨率和識別度設計、對膠帶機裂紋/脫煤/撒煤/堆煤的形態判斷,對于拖軌異音的識別等。如何才能在如此復雜的需求下,用AI賦能巡檢流程,實現輸煤環節的智能化質變?

　　從早期探索開始,華夏天信(北京)機器人有限公司便通過持續的更迭,利用飛槳簡易的算法工具和產業級模型庫實現了開發與系統設計。巡檢過程中,機器人成為在集控室內工作人的“眼鏡”,對視覺識別的依賴約占總體分析的5到6成;而語音交互則成為連接人與機器的紐帶,貫穿井下、地面下達指令等多個工作場景。基于飛槳目標檢測工具套件PaddleDetection,有效提升了機器人的視覺識別方案,解決了之前難以檢測或檢測速度慢、容易漏報和誤報等情況,識別準確率大幅提高。而且用飛槳開發部署的學習難度低,工程師得以更快上線業務,開發時間縮短70%以上。“創客北京2021”百度飛槳人工智能產業創新應用專項賽決賽中,華夏天信的“輸煤膠帶智能巡檢機器人系統”還榮獲了大賽特別獎,排名第一。

　　“煤炭礦區工作環境艱辛且惡劣,我們希望用機器人的替換,賦予行業新的生產力。第一步選定的目標便是膠帶機巡檢這一工種,通過研發與生產膠帶巡檢機器人,將更多一線人員從苦、臟、累、險的工作環境中解放出來。”華夏天信(北京)機器人有限公司總經理高強表示。

　　除了輸煤膠帶巡檢,煤炭行業的其他作業場景也有待依靠智能化技術,實現質變的“縱身一躍”。“現在井下大部分也已經自動化了,自動化的設備掘進機、采煤機都已經有了,但是需要好多人操作這些設備。自動化實現了,智能化還在路上,百度飛槳可以在這個領域助力我們做很多事,在設備的智能化、互通互聯互操作上都將大有作為。”高強博士說到,“我們希望把那些單價上億的自動采煤機,都通過百度AI大腦升級成智能機器人。”華夏天信將繼續攜手百度通過成熟可靠的AI解決方案打造智慧煤礦,實現傳統行業與設備智能化、物聯網的轉型升級,這就是行業的未來。