高质量还需智能化——“5G+工业互联网”打造水泥行业智慧矿山

当前，水泥行业发展由高速增长期进入高质量发展阶段，生产工艺、设备运行、安全与环境管理的数字化转型成为企业创新发展的新趋势，然而企业也面临着信息技术和标准不统一、网络安全保障力度不足等信息化应用的新问题。

与此同时，制造业转型升级浪潮正在释放巨大势能，5G、工业互联网、人工智能等新技术的快速发展正在加快推进数字产业化和产业数字化。水泥行业作为国民经济发展的重要支柱，是传统行业向数字化转型的重中之重，利用5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术，加快推动水泥企业智能化转型升级已成为国家、行业和企业共同的目标。

4月26日，工业和信息化部办公厅印发《关于做好2022年工业质量提升和品牌建设工作的通知》，通知要求地方工业和信息化主管部门、行业协会和专业机构实施制造业质量管理数字化行动，贯彻落实《制造业质量管理数字化实施指南（试行）》，引导企业在制造业数字化、智能化和绿色化趋势下，推动5G、人工智能、大数据等新一代信息技术与质量管理融合。此外，为推动重点行业质量提升，针对原材料制造行业，通知强调要加快水泥等强制性标准制修订，推动行业智能化和绿色化改造。

实际上，从政策层面分析，水泥产业向智能制造和绿色发展转型，水泥行业企业智能发展、绿色发展的趋势早已成为共识。早在2020年，工信部印发的《建材工业智能制造数字转型行动计划（2021-2023年）》中，就提出到2023年修订30项以上建材行业智能制造相关标准，并明确指出要促进水泥行业生产方式的自动化、智能化、无人化变革。

近几年，我国大型水泥企业积极顺应数字化、智能化发展趋势，纷纷开始利用5G、大数据、云计算、人工智能等新技术手段，赋能数字转型，提升资源综合利用效率，实现提质、降本、增效。“5G+工业互联网”和水泥行业的融合发展，让首批智慧矿山在水泥行业率先落地，助力水泥行业实现降本增效，提升安全生产水平。

运输环节取得突破进展

采矿行业是5G+工业互联网探索最早、应用最为广泛的领域之一，与大数据、云计算、人工智能等新技术融合应用正加速释放技术潜能，助力矿山“自动化减人、智能化换人”。运输无人化作为智慧矿山以及矿山无人化的第一步，近年来随着5G专网、5G/V2X、自动驾驶等技术的发展，已在不少矿山实现落地。

和露天煤矿相比，水泥矿山一个突出的特点就是卸料时有破碎站，一方面车辆需要排队进出破碎站，另一方面卫星信号会受到遮挡而无法精准定位。目前，在阳泉冀东水泥有限责任公司已突破了这一技术难题。

无人驾驶矿用卡车

阳泉冀东水泥5G智能矿山无人驾驶项目是国内水泥行业首家实现纯电动、数字化、绿色智慧矿山的编组示范工程项目，该项目首创性地建设了协同智能卸料系统。项目组通过采用IMU、轮速里程计、激光雷达等多种不同特性的传感器，研制多源数据融合与协同定位算法，最终解决了无GNSS和弱GNSS环境下的精确导航定位难题。5G智能车路协同系统采用AI的融合感知算法，通过充分掌握、研判破碎站里外情况，选择车辆进入破碎站的时机，完成起斗卸料和驶离，真正实现矿车无人干预的自主卸料作业。

这一突破性的成果，将为项目在国内率先实现全矿无人化运输运营奠定坚实的基础。公开资料显示，阳泉冀东水泥5G智能矿山经过无人化改造后，目前已实现下安全员的完全无人驾驶。

前沿技术助力智能开采

在完成运输智能化的基础上，如何实现采掘设备与无人矿车的智能协同，是水泥行业建设智慧矿山过程中的又一道关卡，让挖机“更智能”才能真正实现水泥矿“采、运、排”环节整体智能化水平的提升。

阳泉冀东水泥5G智能矿山的挖机接入了协同作业系统，尽管挖机在作业时会不断地变换位置，无人矿车仍旧可以精准地找到挖机铲臂的位置，自动规划路径倒车入位。通过平行矿山操作系统，项目团队克服了因时空变化出现的自动规划路径响应速度问题，创新运用时空分离方法动态规划路径，有效地缩短了矿车找铲时间。

阳泉冀东水泥5G智能矿山施工现场

与此同时，华润百色田阳水泥生产园区现已落地了5G智能遥控装载机，操作人员坐在控制座舱里，即可通过操作台对矿山上的装载机实时进行控制，完成前进、铲装、运转、卸料、转向等一系列操作，“在千里之外的室内”，也能顺利开展“户外作业”。

华润百色田阳水泥生产园区于2020年5月启动建设，是华润水泥生产自动化级别最高的6A级园区。立足产业数字化转型，华润百色田阳水泥生产园区构建了全方位智能的现代水泥产业制造体系，在建设5G专网的基础上，结合定制化的数据中台和工业互联网平台，实现生产过程视觉分析、数据采集、人员管理、设备管理、计划管理、运行管理、安全管理、危险区域巡检和AR远程维护等，降低劳动力成本，减少人为的安全隐患，打造生态智能化水泥制造企业。

华润百色田阳水泥生产园区效果图

华润水泥的公开信息显示，华润百色田阳水泥生产园区计划投用无人驾驶纯电动宽体矿车，进一步促进园区绿色化、智能化水平的提升，通过配套的智能化系统，实现矿区生产场景维护、无人驾驶运输智能调度和运行管理，极大优化矿山资源配置，提高采矿效率。

自2019年5G技术实现商用落地以来，水泥行业企业结合“5G+工业互联网”趋势开展的矿山智能化建设案例还有很多：芜湖海螺水泥公司在箬帽山矿区试运行无人驾驶矿车，基于算法开发、车队运管平台及5G等技术，实现了车辆的智能网联；镇江句容台泥水泥有限公司也联合镇江移动打造了5G远程驾驶项目；河南能源焦煤公司千业水泥采用5G无人开采系统，职工可在5G矿山信息中心远程进行挖掘机作业。

水泥行业智能化标杆企业的智慧矿山建设成果，让我们实实在在地看到了行业智能化建设的经济、环境和社会价值。随着5G+工业互联网在垂直行业的推进，越来越多的水泥企业将意识到智能制造是水泥工业由大变强的必由之路，是水泥企业适应经济新常态的必走之路，传统水泥行业对智能化升级的需求越发迫切，针对水泥行业的智能化技术和服务也将迎来更为广阔的发展前景和市场空间。

来源：地球能量局

责任编辑：LuYue