三、主要创新性成果

该项目是面向“高寒地区”及“大温差” 环境的复杂工况，研发多技术融合的焦炉机车无人化控制系统。突破了焦炉机车高寒气温及工况变化自适应的定位控制难题，实现了边缘控制的“敏捷响应”机车安全辅助驾驶功能以及基于机器学习的焦炉机车智能调度。打造国内首套高寒地区捣固式焦炉机车无人驾驶系统，为冶金行业有轨机械设备作业无人化发展做出重要贡献。

1、工况及环境变化自适应的高精度机车定位控制系统

本项目研发了工况及环境变化自适应的高精度机车定位控制系统，解决了面向季节变化、恶劣气候环境下的异常工况、极寒低温和大温差导致设备及炉体热胀冷缩对控制精度的影响，实现了因机车、炉体工况变化自主调整机车运动参数，达到了对位精度±2mm，一次对准率99%，二次对准率100%的定位控制水平。

2、低延时的“高鲁棒性”焦炉机车作业控制系统

本项目采用网络、数据通讯双冗余的方式，保障了机车间作业联锁协同的可靠性，实现在线数据通讯有效率100%。开发了机车异常监测系统，有效识别机车异常状态，使异常状态检出率达到100%。建立应对异常干扰的规则数据，结合异常状态、实时数据反馈，进行容错控制。实现了机车无人驾驶系统稳定和性能的“高鲁棒性”。

3、边缘控制的“敏捷响应”焦炉机车作业机车作业安全系统

本项目采用边缘控制+机器视觉+激光雷达+多感知安全控制+智能播报方式进行融合，研发了边缘控制的“敏捷响应”机车作业安全系统，以边缘主机为高效计算基础，用检测全覆盖的方式解决死角问题，采用机器视觉+激光雷达数据融合的方式避免漏检和误检，在多感知安全控制的同时，进行语音预警、提示。

最终对机车形成无死角覆盖、多维度识别的安全防护，安全防撞有效识别达到100%。边缘计算效率大幅提升，响应时间小于200毫秒，实现焦炉机车作业安全的自主可控。

4、基于机器学习的焦炉机车机车智能调度系统

本项目采用“历史数据+机器学习”的方式，开发了基于机器学习的焦炉机车智能调度系统。系统分为五车联锁、计划生成、目标修正、协同管理、跨炉切换等模块，实现了焦炉生产异常状态下的机车智能化调度。机车单炉作业时间由20min缩短至19min，较传统机车联锁系统调度效率提升5%以上。

四、应用情况与效果

焦炉五大机车无人化系统于2022年10月上线试运行，实现了捣固式焦炉机车无人驾驶。实施后，作业效率提升，焦炭、化产品、发电增产5%，创效共计年创效2566.5万元；人员优化24人，年创效268万元；降低电耗、环保费用、备件消耗共计年创效 2269万元，综合年创效5103万元。

1、岗位人员数量对比

改造前配置18人，改造后10人，实现单班优化8人，三班优化24人。

2、产量对比

改造后相比改造前，焦炭产量、副产品产量提升5%。

3、能耗对比

改造后相比改造前，机车电能消耗下降15%，发电量提升10%，煤气回收提升2.9%。

4、生产效率

通过程序优化，液压系统预判提前启动单次操作节约3S，单次走行启动节约3S，摘关门一个周期节约30秒左右，装煤一次节约60秒左右，改造后推焦车单炉出炉周期15分钟，拦焦车出炉周期7分钟，熄焦车出炉周期9分钟，装煤车出炉周期7.5分钟，导烟车出炉周期8.5分钟。

5、焦炉稳定性

建龙西钢焦炉于2020年投产使用，2021年焦炉操作利用系数0.7，焦炉温度均匀系数0.8，焦炉温度安定系数0.75，采用无人化技术促进操作标准提升，改善机械基础设备，使焦炉生产稳定，改造后焦炉操作利用系数达0.9，焦炉温度均匀系数达0.97，焦炉温度安定系数达0.98。