首套“国产惯性导航采煤机定位系统”在同煤诞生

金秋十月，收获的季节。对于同煤集团技术中心和北京龙田华远科技有限公司（以下简称“龙田公司”）而言，今年的十月被赋予了里程碑式的意义。广大干部员工除了沉浸在新中国成立70周年的巨大喜悦之中，首套“国产惯导采煤机定位系统”正式落户塔山矿，更是让大家收获了满满的成就感。因为这套系统的投用，不仅凝结了大家几个月的心血和汗水，而且更重要的是，打破了惯性导航采煤机定位系统技术研发西方发达国家长期垄断的格局，填补了国内相关行业的空白。回首在煎熬中度过的这段时间，点点滴滴历历在目……

初接任务困难重重

2018年8月29日，国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项——“千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术及示范”项目正式启动。同煤集团携手龙田公司在塔山矿8222工作面，开始联合研发“基于国产惯性导航装置的人工智能采煤系统”。

我国煤矿大部分采用井工矿井开采方式，其核心开采场所为综采工作面。在千万吨级矿井中，综采工作面每小时采煤量可达6500吨，直接经济价值在200万元以上。如何实现综采工作面无人条件下的稳定高效开采，一直是现代化煤矿的核心诉求。而惯性导航采煤系统恰恰是大幅度提高生产自动化水平，降低人工干预的最佳途径。实现这一目标面临的最大内在困难，是如何在地下数百米深处实现采煤机的厘米级定位。而且，煤炭生产时，综采工作面粉尘量较大，无法使用激光定位技术，受采煤工艺限制，也无法采用GPS等室内定位技术。实现采煤机定位最合适的技术途径是采用军用惯性导航装置，进行井下采煤机定位。

内在困难尚未解决，外在困难接踵而至。由于惯性导航装置系统技术完全掌握在国外公司手中，集团公司和龙田公司掌握的仅有只言片语的相关英文资料，对于这项重大研发无疑是杯水车薪。国外公司在研制该系统时，所用的整个研发周期超过了5年，在我国也是仅出租不出售，并且价格高昂。另外，他们研发所用的惯性导航技术在国内处于禁止销售状态。

任务之艰巨，出乎每个人的想象。任务之重要，让每个人感到从未有过的压力。面对挑战，一份兴企报国的使命感油然而生，双方研发人员毅然选择了迎难而上。

举步维艰一路前行

惯导采煤机定位系统的核心硬件是惯性导航装置，项目研发团队，除了同煤集团、龙田公司双方既定的核心成员，还需要引进部分专业人才。为了寻找惯导系统方面的人才，双方先后委托4家猎头公司，组织了上百次面试，都失望而归！他们又将目光转向北京航天航空大学、北京理工大学、清华大学等重点院校，千方百计联系优秀人才，甚至通过联系学生家长出面动员，最终组成了理想的研发团队。

人员到位后，获得惯性导航设备成了头等大事。但因为惯性导航装置是军用品，一直被西方发达国家列人对中国的禁运品名单中。但困难永远不是追梦人脚下的羁绊，而是他们成功路上的垫脚石。经过多渠道深入了解，他们得知北京某军事研究单位可以研制。但惯性导航的特殊性，导致其并非流通商品，这就使得采购难于上青天！40℃的高温下，他们连续奔波，递交各种材料，证明项目的合法性和重要性，最终如愿以偿。

放下小我服从大局

由于采煤机的作业环境相对艰苦，传统设备无法支持惯性导航的高速计算要求，为此，他们不得不花费大量精力和时间去解决这个问题。从工控机、树莓派、FPGA、DSP、STM32到嵌入式linux，大家尝试了多种计算机平台，最终找到了可以支持项目运行的组合方案。

许多研发人员从未到过综采工作面，有些人员在几次现场数据采集之后，便因无法适应环境而离开团队。那些难以忘怀的日子，项目主要研发人员吃住均在公司，每时每刻想的都是项目的相关内容，一天只睡四五个小时。在大多数人的印象里，脑力劳动者似乎都是手无缚鸡之力的书生，这些研发人员彻底颠覆了这一定势思维。长达几个月的技术攻关期间，他们频繁搬运80多公斤的设备前往工作面进行试验。在综采工作面进行了一整晚的试验与记录，本来对人的生理和心理已是一种极大的挑战了，但第二天早上，常常是太阳还没有升起，大家就又开始进行数据分析处理。

为了尽快完成项目研发任务，很多研发人员长时间不能回家，与亲人两地分离。分别对于成年人尚可忍受，但对于一个孩子，却显得近乎残酷！李昕不满两岁的女儿，一个多月才能见父亲一面，每天拿着他的照片喊“爸爸”，让这个当初为了支持项目推进，毅然抵押掉北京房产的硬汉几度泪目。

天道酬勤喜结硕果

在研发团队几个月高强度的努力拼搏下，国产采煤机惯性导航定位系统终于诞生了。系统采用目前世界上最先进的算法技术，同时升级了系统无线传输方式，保证了高通量数据流从综采工作面到地面畅通无阻，并且将传统的二维演示界面升级为三维展示界面，实现了中国采煤机定位系统“零”的突破，为智能化无人开采奠定了基础。

采煤机惯性导航定位系统，是以安装在采煤机上的光纤陀螺仪为核心，用来检测采煤机运行过程中的三维姿态，从而描绘出采煤机的运行轨迹和误差曲线。当其误差超过设定阈值时，通过液压支架推溜或拉溜，对其误差值进行修正，从而实现工作面的直线度控制。如今，他们的研发已拓展到了AI煤岩识别、AI采煤机自动控制、综采工作面三维可视化、AI视频识别危险区域限制等领域，这也标志着在全球近乎惨烈AI的竞争中，我国已经进入了第二梯队，而在煤矿领域的AI应用中，无疑成为了“排头兵”。预计12月底前，惯性导航系统即可应用于工作面，实现采煤机姿态控制、刮板机自动调直。（文/刘佳辉李子文责编/何萍萍）