شركة توكسوتيك نظام GNSS مخصص متكامل مع V2X و4G هوائي زعنفة القرشحل التحديات الأساسية لحلول شاحنات التعدين ذاتية القيادة

في السابق، واجه العميل - وهو مزود حلول شاحنات التعدين ذاتية القيادة المصممة للمناجم المكشوفة المحلية الكبيرة - مشكلات مثل "انقطاع الاتصال بين المركبات" و"عدم تزامن بيانات الموقع". وقد أدت هذه المشكلات إلى حوادث متكررة من "المتابعة المفرطة" أو "الانحراف عن المسار" أثناء تشغيل الأسطول، بل وعرقلت كفاءة التحميل والتفريغ. ولمعالجة هذه الاحتياجات، توكسوتيك تم تطوير "هوائي زعنفة القرش المدمج بتقنية GNSS+V2X+4G.بفضل تكامل الوظائف والتكيف مع السيناريوهات المختلفة، نجح هذا الهوائي في حل المشكلات المذكورة أعلاه. وقد تم نشره حاليًا في تطبيقات واسعة النطاق تشمل 100 شاحنة تعدين في منجم فحم بمقاطعة شانشي، إلى جانب حلول العميل.

تحليل الطلب: 3 نقاط ضعف رئيسية في حل العميل، تشير إلى تحديات "التعاون بين الهوائيات"

كان هدف حل شاحنة التعدين ذاتية القيادة للعميل هو تحقيق "تشغيل أسطول متعدد المركبات، والتفاعل مع الموقع في الوقت الفعلي، والربط في حالات الطوارئ". ومع ذلك، خلال الاختبارات الأولية، كشفت حلول الهوائيات التقليدية عن أوجه قصور كبيرة:

1. تجاوز زمن استجابة الاتصال بين المركبات 500 مللي ثانية، مما يعيق تشغيل الأسطول

في البداية، اعتمد العميل حلاً منفصلاً باستخدام "هوائيات V2X مستقلة + هوائيات 4G مستقلة": حيث تولى نظام V2X الاتصالات قصيرة المدى بين المركبات (مثل مسافة التتبع وإشارات الكبح)، بينما تولى نظام 4G نقل البيانات لمسافات طويلة. ومع ذلك، فإن طبيعة تضاريس المنجم - التي تتميز بانحدارات حادة واختلافات كبيرة في الارتفاع - خلقت "مناطق عمياء" للهوائيات المنفصلة، ​​مما أدى إلى تجاوز زمن استجابة اتصالات V2V في كثير من الأحيان 500 مللي ثانية. فعندما كانت شاحنات التعدين تسير بسرعة 20 كم/ساعة، تسبب زمن الاستجابة البالغ 500 مللي ثانية في قطع المركبات مسافة إضافية قدرها 3 أمتار، مما زاد بشكل كبير من خطر الاصطدامات الخلفية ضمن الأسطول أو قلل من كفاءة النقل بسبب مسافات التتبع الكبيرة للغاية.

2. كانت بيانات تحديد المواقع عبر نظام GNSS وبيانات V2X "غير متزامنة"، مع انحراف في التفاعل يتجاوز مترًا واحدًا

كان من الضروري وجود محاذاة دقيقة أثناء تحميل/تفريغ شاحنات التعدين (على سبيل المثال، شاحنات متعددة تُفرغ الفحم في محطة التكسير في وقت واحد، مع ضرورة الحفاظ على مسافة 1.5 متر بينها). وقد استلزم ذلك مطابقة فورية بين بيانات تحديد المواقع عبر نظام GNSS و"معلومات موقع المركبة" المُرسلة عبر تقنية V2X. أما في الحل التقليدي، هوائيات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) وتم تركيب هوائيات V2X في مواقع مختلفة على الشاحنة (GNSS في مقدمة السقف، وV2X في الخلف)، مما أدى إلى "فرق زمني" في استقبال الإشارة. تسبب هذا في تجاوز انحراف تفاعل بيانات الموقع مترًا واحدًا، مما استلزم إجراء تعديلات متكررة أثناء محاذاة المركبات المتعددة، وزيادة وقت كل دورة تحميل/تفريغ بمقدار 4-6 دقائق.

3. تركيب هوائي معقد، وتكاليف تعديل عالية للشاحنة

تطلّب تركيب هوائيات منفصلة (هوائي واحد لكل من GNSS وV2X و4G) حفر 3-4 ثقوب في سقف شاحنة التعدين. لم يقتصر الأمر على إتلاف هيكل المركبة فحسب، بل زاد أيضًا من صعوبة منع تسرب الماء: ففي ظروف التعدين المتربة أو الممطرة أو الثلجية، كان الماء يتسرب بسهولة إلى الثقوب، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي. وبلغ معدل فشل الهوائيات 25% خلال 3 أشهر. إضافةً إلى ذلك، تطلّب توصيل الأسلاك وضبط الهوائيات الثلاثة عمالة إضافية، مما زاد تكلفة التعديل لكل شاحنة بمقدار 800 يوان صيني، ليصل إجمالي التكلفة إلى 80,000 يوان صيني لـ 100 شاحنة.

ابتكار مُخصّص: 3 تصاميم أساسية لهوائي زعنفة القرش المتكامل من توكسوتيك، تستهدف جذور الاحتياجات

لمعالجة التحديات التي واجهها العميل، أنشأت شركة توكسوتيك فريقًا تقنيًا متخصصًا. بعد إجراء ثلاث مسوحات ميدانية للمنجم، وضع الفريق اللمسات الأخيرة على حل هوائي زعنفة القرش المتكامل ثلاثي الأوضاع (GNSS+V2X+4G). ركزت التصاميم الأساسية على تقليل زمن الاستجابة، ومزامنة البيانات، وتبسيط عملية التركيب.

1. تصميم التكامل المشترك للإشارات ثلاثية الأوضاع: تقليل زمن استجابة الاتصال إلى أقل من 100 مللي ثانية

مخصص هوائي زعنفة القرش تم دمج ثلاث وحدات في غلاف واحد: وحدة GNSS (تدعم تحديد المواقع ثلاثي الأوضاع عبر BDS وGPS وGLONASS)، ووحدة V2X (تدعم بروتوكول PC5 للاتصالات قصيرة المدى)، ووحدة 4G (تدعم LTE Cat.4 للإرسال بعيد المدى). تشترك الوحدات الثلاث في "دائرة ترشيح الإشارة" و"قناة الترددات اللاسلكية".

● استخدمت إشارات V2X و 4G تقنية "التبديل الديناميكي للتردد" لتجنب التداخل (V2X تعمل عند 5.9 جيجاهرتز، و 4G عند 1.8/2.6 جيجاهرتز)، مما يضمن عدم تأثير الاتصال قصير المدى والإرسال طويل المدى على بعضهما البعض؛

● قلّص التصميم المتكامل مسارات نقل إشارات V2X بنسبة 80%. وأظهرت الاختبارات الميدانية في تضاريس التعدين المعقدة استقرار زمن استجابة اتصال V2V بين 80 و100 مللي ثانية، أي ما يعادل خُمس زمن الاستجابة في الحلول التقليدية. وعندما سارت شاحنات التعدين، كانت "المسافة الإضافية" الناتجة عن زمن الاستجابة البالغ 100 مللي ثانية أقل من 0.6 متر، ما يفي تمامًا بمتطلبات التتبع الآمن للأسطول (فجوة أمان 1.5 متر).

2. "مزامنة بيانات تحديد المواقع والاتصالات على مستوى أجزاء من الألف من الثانية"، والتحكم في انحراف التفاعل في حدود 30 سم

لحل مشكلة عدم التزامن بين تحديد المواقع عبر نظام GNSS وبيانات V2X، تم دمج "شريحة مزامنة الوقت" في الهوائي لتحقيق "محاذاة الساعة" عبر الوظائف الثلاث:

● تم إرسال بيانات تحديد المواقع (خط العرض، خط الطول، الارتفاع) التي تم الحصول عليها بواسطة وحدة GNSS مباشرة إلى وحدة V2X عبر ناقل داخلي عالي السرعة، في غضون 5 مللي ثانية فقط - مما يتجنب زمن الاستجابة للحلول التقليدية حيث "يتم إرسال بيانات تحديد المواقع أولاً إلى المحطة الطرفية الموجودة على متن المركبة، ثم يتم إعادة توجيهها إلى وحدة V2X"؛

● في الوقت نفسه، تم ربط بيانات تحديد موقع خرج الهوائي بـ "معرف المركبة وسرعة السير" المحمولة في إشارات V2X، مما يضمن قدرة الشاحنات المستقبلة على "مطابقة الموقع وحالة المركبة في ثانية واحدة". وقد أدى ذلك إلى تقليل انحراف التفاعل من أكثر من متر واحد إلى أقل من 30 سم، مما ألغى الحاجة إلى إجراء تعديلات متكررة أثناء محاذاة المركبات المتعددة، وقلل الوقت اللازم لكل دورة تحميل/تفريغ بمقدار 4 دقائق، مما يتيح القيام برحلتين أو ثلاث رحلات إضافية لكل شاحنة يوميًا.

3. تركيب متكامل + حماية IP6K9K: تكاليف تعديل أقل بنسبة 30%

لمعالجة صعوبة التركيب وارتفاع معدلات الفشل، تميز الهوائي بتحسينين رئيسيين في الهيكل والحماية:

● تصميم تركيب بفتحة واحدة: بأبعاد إجمالية تبلغ 280 مم × 180 مم × 80 مم (مقارنة بهوائيات زعنفة القرش التقليدية)، لم يتطلب الهوائي سوى ثقب واحد بقطر 50 مم في سقف الشاحنة للتوصيلات والتثبيت - أي أقل بـ 2-3 ثقوب من الحلول التقليدية. وقد أدى ذلك إلى تقصير وقت التعديل لكل شاحنة من 4 ساعات إلى 1.5 ساعة وخفض تكاليف التعديل بنسبة 30% (من 800 يوان صيني إلى 560 يوان صيني لكل شاحنة)؛

● معايير حماية فائقة الارتفاع: صُنع الهيكل من سبيكة ABS+PC مقاومة للصدمات مع طبقة واقية من الأشعة فوق البنفسجية (لتكيف مع أشعة الشمس القوية في المناجم). تتميز الوصلات الداخلية بحشوات سيليكون مزدوجة الطبقات مع قفل ملولب، مما يحقق مستوى حماية IP6K9K (مقاومة للتنظيف بنفث الماء عالي الضغط والرش بدرجة حرارة 90 درجة مئوية). كما طُليت لوحات الدوائر بطبقة ثلاثية مقاومة للتآكل الناتج عن غبار الفحم والعفن.

اعتبارًا من أغسطس 2025، شركة توكسوتيك لقد عمل هوائي زعنفة القرش المخصص بتقنية GNSS+V2X+4G بشكل مستقر لمدة 3 أشهر في منجم فحم شانشي جنبًا إلى جنب مع حل العميل.

حالياً، توكسوتيك طوّرت الشركة حلّين معياريين مُخصّصين لسيناريوهات شاحنات التعدين ذاتية القيادة: "GNSS+V2X+4G" و"GNSS+V2X+5G". ويمكن تعديل هذين الحلّين لمستويات الحماية ومعايير الإشارة بناءً على بيئة تشغيل شاحنة التعدين الخاصة بالعميل (مثل الارتفاعات العالية، والتداخل الكهرومغناطيسي الشديد). وقد تم تقليص مدة التسليم من 45 يومًا إلى 25 يومًا، مما يُتيح التنفيذ السريع لحلول العملاء.