智慧矿山标杆正在形成 无人矿卡抢跑新赛道

数字技术在很多矿山得到了应用，正在逐渐改变着矿山的生产方式。

近日，河南省发布的《河南能源2021年智能化建设工作要点》明确提出，煤矿板块以新桥煤矿、赵固二矿为试点，力争在2021年底建设成为行业一流的智能煤矿示范标杆。同时，2021 年底，建设完成新桥煤矿、赵固二矿、马泰壕煤矿、新田煤矿 4 对国家级智能化煤矿，以及城郊煤矿、赵固一矿、鹤煤六矿 3 对省级智能化煤矿。

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全国上演样本塑型

建设智能煤矿示范标杆的目标不止出现在河南。在山东，去年山东省能源局就提出了以智引领创新突破，打造煤矿智能化建设“山东标杆”的口号，出现了山东能源枣矿集团的“智慧矿山”标杆矿井等;在山西，山西焦煤已经建成18个智能化工作面、15座标杆矿井，矿井泵站、变电所基本实现无人值守，力争2021年末灾害严重矿井全部实现智能化开采。在云南，云南去年底发布的《云南省加快煤矿智能化发展实施意见》提出，到2025年云南省将推动建成一批智能化示范煤矿，所有大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化……

另以内蒙古为例，在这里除了有华为、中国移动、包头钢铁集团打造的“5G网络条件下基于无人驾驶的智慧矿山建设”，也有慧拓与大唐国际宝利煤矿合作进行的无人化智慧矿山建设。与此同时，阳煤集团打造的智慧矿山“山西样本”、河南洛阳钼业的5G智慧矿山建设等，都让智慧矿山建设的’标杆’逐步走入大众视野。

此外，2020年11月25日，国家能源局、原国家煤监局便印发通知，确定71处煤矿为国家首批智能化示范建设煤矿。

在逐步成型的当下，无人化也备受关注，成为行业聚焦的中心。去年，中国信息通信研究院、工信部新闻宣传中心、中国矿业联合会智能矿山工作委员会联合发布《智慧矿山5G自动驾驶白皮书》，系统阐述了矿山5G自动驾驶应用概念内涵、作业场景、典型应用以及总体技术架构。这一报告指出，矿山环境恶劣，地点偏远封闭，无人化需求迫切，开展矿山自动驾驶应用对于带动采矿业提升智慧矿山整体应用水平，实现安全、绿色、高效生产具有现实意义。

在整体市场的需求下，矿山无人化成为一个坐拥6000亿元市场的新兴行业。根据行业数据，中国矿区运输类无人驾驶有3000多亿元的市场规模，矿车无人化的前后端改装亦有3000多亿元的规模。与此同时，矿卡行驶路线相对单一、车速相对较低、场景较为封闭，是自动驾驶应用较快落地的重要场景之一。

如今这一市场预期正在有序实现。除了以上提及的智慧矿山建设以外，去年8月，慧拓与云南华联锌铟签署合作协议，云南华联锌铟股份有限公司将借力慧拓引入矿山无人运输系统。一方面，华联锌铟矿区位于远离城市中心的偏远地带，长期面临招工难的问题，此外，特殊气候环境下无法作业的情况也限制了效率的提升。为此，此次与慧拓的联姻引入矿山无人运输系统主要解决用工难问题，从而提升整体的工作效率，降低成本。

同年4月，踏歌智行与北方股份签署了“无人驾驶控制系统”供货订单，该批无人驾驶矿用卡车将投入国家电投矿山智能化建设项目。

踏歌智行无人驾驶矿用卡车多编组作业，金融界

以上合作正是矿山进行无人化改造的一个缩影，解决用工难以及矿区安全问题、提高生产效率。而提供无人化装备的厂商，已经不再满足于实现无人化作业，更要在多元环境下完成无人化作业，提高无人化设备的性能，有助于整个市场的打开。在这一前提下，慧拓与航天重工和国家能源集团神华宝日希勒能源有限公司联合研制的全球首个极寒型复杂气候环境露天矿 “5G+无人驾驶卡车编组安全示范工程项目”问世。据最新报道，目前该项目已经进入调试当中。

科技助力提质增效

实际上，不论上包头钢铁集团的矿山还是阳煤集团的智慧矿山的系统化打造，抑或是慧拓与航天重工无人化装备的输出和研发，都只是智慧矿山无人化建设中的部分环节。

根据《智慧矿山5G自动驾驶白皮书》，矿山自动驾驶应用目前主要存在三种商业模式，一是矿卡自动驾驶解决方案商成为主机厂前装供应商，主机厂直接销售具备自动驾驶能力的矿卡，并从矿卡销售中盈利;二是自动驾驶解决方案商牵头与大型剥离队成立合资公司，成为新型智能化剥离队，以更低的成本承接剥离项目;三是智慧矿山解决方案商面向采矿企业提供包自动驾驶应用的矿山智能化整体解决方案。

目前这一赛道中主要聚集着航天重工、北方重工、徐州重工、跃薪智能等工程机械企业，慧拓、踏歌智行、希迪智驾、易控智驾等矿卡自动驾驶解决方案商。通过这些玩家，能源企业可以获得完备的无人驾驶装备，涉及转载、运输和卸载等作业场景。

在这样的设备之下，原本“满场飞”的工作人员，只需在操作室有序监控并操作相应机器，远在千米之外采矿一线的无人矿卡便可实现作业。如今这一颇具科技感的画面正在全国各地上演。

不过，这其中涉及的远不只是设备采用的问题，还包括矿区“云平台、通信网络、智能化终端”软硬件设施、培训管理作业人员等诸多方面。以慧拓的智慧矿山无人化的全栈式解决方案“愚公YUGONG”为例，该方案包括云端智能调度与管理系统、矿车无人驾驶系统、挖机协同作业管理系统等六大子系统，各个系统互相配合作业，实现在封闭式露天矿区中进行无人运输、挖卡协同、智能调度、应急接管等功能。

值得注意的是，除了露天开采的智能化以外，井工矿的智能化也逐步从理想走向现实。2020年8月，慧拓研发的愚公系统正式应用于神东井工矿，是国内唯一可同时应用于露天矿与井工矿的矿山无人化系统。同时，内蒙古印发的《关于加快全区煤矿智能化建设的实施意见》，提出到2025年，117处井工矿实现全部固定岗位机器人作业。

5G+无人驾驶助矿区复工复产，朝闻天下

在复杂的建设过程中，采矿企业的前期投入相对较大。但无人化建设的目的之一就是提供能效、降低成本，因此，根据以往的实践案例，通过节省矿卡司机人工成本、油耗成本等可帮助采矿企业逐步收回成本。数据显示，与传统的人工驾驶相比，采用自动驾驶矿用车总成本可降低15%，每辆矿卡每年可工作500多个小时。

此外，澳大利亚铁矿石出产商FMG集团曾表示，他们在投入百余辆自动驾驶矿车之后，生产效率较传统人工运输提升了30%。

无人化的新问题与新机遇

《智慧矿山5G自动驾驶白皮书》指出，矿山5G自动驾驶作业场景可以分为装载、运输、卸载以及作业保障等四个场景。从智能网联应用的角度出发，为实现上述作业流程，提高自动驾驶的效率和精确度，需要矿卡远程遥控驾驶，矿卡与其他工程机械之间作业协同以及矿卡行驶路线规划等应用的支撑。

其中装载作业场景，是指空载的自动驾驶矿卡依次行驶至装载作业点，装载设备(如挖掘机、电铲等)将物料装载至矿卡的车斗，矿卡再依次离开作业点的场景。运输作业场景，是指自动驾驶矿卡在矿区道路上按照云平台规划的路径，结合环境感知信息自动行驶的作业场景。卸载作业场景，是指满载的自动驾驶矿卡依次行驶至卸载作业点并将物料卸载，然后由卸载设备(如推土机、装载机等)整理物料，矿卡驶离进入下一次“采、运、排”作业循环。作业保障场景，是指自动驾驶矿卡行驶至特定区域进行加油补水、维修保养等保障作业。

在上述复杂的过程中，无人化的每一步都需要繁琐的工艺和研发，但即便如此，在未来的发展中，无人化仍有较大的改进空间。《智慧矿山5G自动驾驶白皮书》指出，随着矿山自动驾驶应用的深入，场景复杂度不断提升，未来将迎来新的挑战。

世界首个极寒工况5G+无人驾驶卡车编组

其一，随着未来应用规模扩大，自动驾驶应用规模将显著提升，相应场景复杂度也会明显加大，将对平台调度能力与车辆决策能力提出更高要求。其二，各种矿区不同的工况特点会给技术可靠性和通用性带来挑战，例如，金属矿石的电磁特性会影响毫米波雷达的性能，高寒地区矿山的温度会影响电气电子设备的稳定性。

其三，目前各矿区基本以单个厂商提供解决方案为主，所采用的LTE-V2X直连通信协议栈、MEC平台与其他设备之间的接口协议以定制化开发为主，未来应用规模扩大带来的不同厂商设备混用会导致设备间存在互联互通的障碍;其四，随着未来商业化程度加深，行业监管部门、采矿企业对于网联自动驾驶的安全性，包括信息安全和功能安全，必然会提出更明确的要求。

因此，在未来的发展中，除了技术的改进以外，行业标准的出台、行业监管的完善、工业互联网的发展等都影响着矿区自动化的为例。此外，中国矿业联合会会长彭齐鸣在5G+智能矿山论坛上发言指出，当前，包括大数据、人工智能、机器人、物联网、自动驾驶车辆等在内的关键新兴技术正在或即将颠覆包括矿业行业在内的所有行业的发展。

“数字技术在很多矿山得到了应用，正在逐渐改变着矿山的生产方式。矿业企业的成功转型不仅是采用最新的应用和技术，更重要的是将数字化和创新性的理念融入他们的经营策略中，实现企业的高质量发展。”因此，在困难增加的过程中也应该看到，科技力量给予行业的能量不可忽视。

（来源：地球能量局）

责任编辑：Keyi