全球礦業(yè)正處于深刻變革之中，礦業(yè)生產(chǎn)正在加速走向智能化、無(wú)人化。自動(dòng)駕駛作為礦業(yè)的剛性需求，在露天礦區(qū)迅猛發(fā)展。隨著技術(shù)進(jìn)步與經(jīng)驗(yàn)積累，無(wú)人化技術(shù)正逐漸向礦業(yè)其他環(huán)節(jié)延伸，這是建設(shè)智能化礦山的大勢(shì)所趨，也是所必須經(jīng)歷的艱難過(guò)程。

提及礦區(qū)自動(dòng)駕駛，露天礦運(yùn)輸是最容易被想起的應(yīng)用場(chǎng)景，露天礦自動(dòng)駕駛具有清晰的商業(yè)模式，吸引了大量資本和相關(guān)企業(yè)進(jìn)入。但露天礦運(yùn)輸并非自動(dòng)駕駛的唯一應(yīng)用場(chǎng)景，井工礦無(wú)人駕駛的市場(chǎng)前景不可小覷，只不過(guò)需要克服一系列獨(dú)特的困難。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的日益提高，加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、研發(fā)潔凈煤技術(shù)、延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的必然選擇。在煤炭行業(yè)供給側(cè)改革繼續(xù)推進(jìn)的背景下，多家能源集團(tuán)從戰(zhàn)略高度出發(fā)，積極響應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)的號(hào)召，堅(jiān)持以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的相統(tǒng)一。在建設(shè)綠色、智能發(fā)展體系中，“安全高效、綠色智能、無(wú)人化”等新技術(shù)開(kāi)始飛速興起，短短幾年，露天礦無(wú)人化已經(jīng)在國(guó)家能源集團(tuán)、華能集團(tuán)、中煤集團(tuán)、大唐集團(tuán)等標(biāo)桿級(jí)項(xiàng)目紛紛落地，而與此同時(shí)，中國(guó)煤炭的賦存條件也為井工礦“無(wú)人化、少人化”奠定了充分廣闊的市場(chǎng)。

第十九屆中國(guó)國(guó)際煤炭采礦技術(shù)交流及設(shè)備展覽會(huì)開(kāi)幕式

迅速更迭的礦區(qū)自動(dòng)駕駛技術(shù)于近日正在召開(kāi)的煤礦智能化重磅盛會(huì)中得到了充分展示。10月26日，由中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)主辦，中煤集團(tuán)協(xié)辦的第十九屆中國(guó)國(guó)際煤炭采礦技術(shù)交流及設(shè)備展覽會(huì)在北京中國(guó)國(guó)際展覽中心（新館）開(kāi)幕。展會(huì)以“智能高效、低碳引領(lǐng)”為主題，吸引了來(lái)自中國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、波蘭、捷克等16個(gè)國(guó)家和地區(qū)的近800家國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)參展，展會(huì)規(guī)模及參展商數(shù)量創(chuàng)歷史之最。在這場(chǎng)煤礦智能化的饕餮盛宴中，礦區(qū)自動(dòng)駕駛涌現(xiàn)了大量新產(chǎn)品、新技術(shù)與新裝備，其中的井工礦自動(dòng)駕駛技術(shù)突破引發(fā)了大規(guī)模關(guān)注。

礦區(qū)自動(dòng)駕駛風(fēng)潮涌動(dòng)

相比井工礦，露天礦空間開(kāi)放、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本相對(duì)較低，并且由于礦區(qū)普遍面臨招工難、成本高、事故頻發(fā)的問(wèn)題。自動(dòng)駕駛能夠減少人力，提高生產(chǎn)安全性，成為解決礦區(qū)尤其是露天礦區(qū)痛點(diǎn)的關(guān)鍵所在。市場(chǎng)需求旺盛，自動(dòng)駕駛技術(shù)逐漸成熟，使得露天礦區(qū)成為自動(dòng)駕駛落地的最佳場(chǎng)景。

如今自動(dòng)駕駛已經(jīng)在國(guó)家能源集團(tuán)寶日希勒礦區(qū)、華能集團(tuán)伊敏礦區(qū)、寶武集團(tuán)馬鞍山南山礦區(qū)、大唐集團(tuán)寶利礦區(qū)等露天礦區(qū)展開(kāi)無(wú)人化改造與運(yùn)營(yíng)，車輛類型以自動(dòng)駕駛礦卡為主，極少數(shù)礦區(qū)已實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天候無(wú)安全員作業(yè)，業(yè)內(nèi)最高車輛速度已達(dá)40公里/小時(shí)，超過(guò)有人駕駛的30km/h，無(wú)人駕駛綜合效率不低于有人。

今年4月，億歐智庫(kù)發(fā)布《2021中國(guó)礦區(qū)自動(dòng)研究報(bào)告》，報(bào)告指出隨著國(guó)家政策引導(dǎo)的持續(xù)深入與行業(yè)需求的不斷增強(qiáng)，礦區(qū)自動(dòng)駕駛市場(chǎng)規(guī)模總額超過(guò)千億。

億歐智庫(kù)：《2021中國(guó)礦區(qū)自動(dòng)研究報(bào)告》

在政策支持下，自動(dòng)駕駛的商業(yè)化應(yīng)用需要以深厚的技術(shù)沉淀為支撐。在礦山無(wú)人化改造領(lǐng)域，只有通過(guò)充分的技術(shù)實(shí)力，才能滿足盡可能多的機(jī)型與礦種的覆蓋，并克服各樣復(fù)雜環(huán)境，最終才能真正贏得客戶信任，并且為大規(guī)模落地奠定基礎(chǔ)；對(duì)于自動(dòng)駕駛運(yùn)營(yíng)而言，在礦產(chǎn)資源需求日益增長(zhǎng)的現(xiàn)階段，考慮到無(wú)人駕駛車輛成本以及有人駕駛的效率，只有完成無(wú)安全員情況下的穩(wěn)定作業(yè)、無(wú)人駕駛綜合效率不低于有人駕駛，方才能跑通礦區(qū)自動(dòng)駕駛的商業(yè)閉環(huán)。

因此，即便超千億的市場(chǎng)規(guī)模吸引了眾多初創(chuàng)企業(yè)參與其中并不斷加碼，但絕大多數(shù)初創(chuàng)企業(yè)的自動(dòng)駕駛產(chǎn)品主要集中在露天礦區(qū)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，其自動(dòng)駕駛之路仍有很長(zhǎng)的路要走。

事實(shí)上，礦車實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛只是第一步，隨著智能化礦山建設(shè)的推進(jìn)，如何與礦區(qū)內(nèi)其他設(shè)備進(jìn)行協(xié)同，是礦區(qū)無(wú)人駕駛企業(yè)必須要面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。事實(shí)上，已經(jīng)有嗅覺(jué)靈敏的企業(yè)開(kāi)始加快提供礦區(qū)無(wú)人化解決方案，以期望在競(jìng)爭(zhēng)激烈礦區(qū)無(wú)人駕駛賽道中搶得先機(jī)。

例如，在業(yè)內(nèi)首個(gè)完成工業(yè)驗(yàn)收的寶日希勒露天礦區(qū)，已實(shí)現(xiàn)極寒環(huán)境下24小時(shí)全天候無(wú)安全員作業(yè)，截至2021年8月，無(wú)人駕駛卡車?yán)塾?jì)編組運(yùn)行5萬(wàn)余公里，土方運(yùn)輸量60余萬(wàn)立方米，最高運(yùn)行時(shí)速達(dá)到業(yè)內(nèi)最高的每小時(shí)40km/h，超過(guò)有人駕駛規(guī)定的30km/h，無(wú)人駕駛系統(tǒng)可動(dòng)率大于96.7%，無(wú)人駕駛運(yùn)輸綜合效率不低于有人駕駛。通過(guò)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的工業(yè)性示范運(yùn)行安全評(píng)審和科技成果鑒定、國(guó)家能源集團(tuán)組織的項(xiàng)目驗(yàn)收，成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

寶日希勒露天礦：全天候 真無(wú)人駕駛

事實(shí)上，只單一提供自動(dòng)駕駛技術(shù)的服務(wù)商已經(jīng)難以滿足礦產(chǎn)企業(yè)的需要，國(guó)家能源集團(tuán)智能礦山露天煤礦示范工程神延煤炭就提出，希望建立以礦用卡車無(wú)人駕駛為基礎(chǔ)，涵蓋智能選煤廠、數(shù)字檔案、生態(tài)建設(shè)、地面系統(tǒng)無(wú)人值守的智能礦山系統(tǒng)。

主機(jī)廠、礦企、設(shè)計(jì)院以及無(wú)人駕駛企業(yè)共同構(gòu)成了智能礦山產(chǎn)業(yè)鏈，這個(gè)復(fù)雜的生態(tài)圈需要高度開(kāi)放性的智能化系統(tǒng)。這樣的開(kāi)放性不僅包括機(jī)型、礦種與生產(chǎn)作業(yè)流程盡可能實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，更包括應(yīng)用場(chǎng)景的高度延展性。

井工礦風(fēng)口已至，頭部企業(yè)搶先布局

未來(lái)隨著無(wú)人駕駛礦車在露天礦區(qū)規(guī)模化應(yīng)用，不斷積累的自動(dòng)駕駛技術(shù)經(jīng)驗(yàn)也將逐漸應(yīng)用到其他環(huán)節(jié)，這將智能化礦山建設(shè)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，井工礦的無(wú)人化水平也將得到快速提升。

但更現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題是，井工礦的無(wú)人化改造難度遠(yuǎn)高于露天礦，自動(dòng)駕駛的落地應(yīng)用需要技術(shù)進(jìn)步和可行商業(yè)模式的支持，這也是很多無(wú)人駕駛企業(yè)尚未涉足井工礦的重要原因。

井工礦的環(huán)境更為復(fù)雜，這里光照不足，無(wú)法有效利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，也缺少有效的通信手段，這些都是井工礦智能化進(jìn)程中無(wú)法避免的挑戰(zhàn)。

對(duì)于井工礦而言，自動(dòng)駕駛技術(shù)主要應(yīng)用于無(wú)軌運(yùn)輸車輛。國(guó)外企業(yè)如阿特拉斯、山特維克以及卡特彼勒等很早就開(kāi)始完善地下礦用車輛的自主控制技術(shù)，隨著傳感、導(dǎo)航、通信和系統(tǒng)集成技術(shù)不斷進(jìn)步，車輛的自動(dòng)化水平也在不斷提高。

井工礦無(wú)人駕駛系統(tǒng)的特殊之處在于，極度依賴覆蓋整個(gè)運(yùn)輸大巷的寬帶移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的支持，還要和智能調(diào)度系統(tǒng)相互配合，通過(guò)機(jī)車操控自動(dòng)化、路況判別智能化來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)要能支持現(xiàn)場(chǎng)遙控、遠(yuǎn)程遙控和自主運(yùn)行等多種駕駛模式，只有這樣才能適應(yīng)礦內(nèi)的各種作業(yè)場(chǎng)景。

隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，云計(jì)算或邊緣計(jì)算架構(gòu)的應(yīng)用和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人駕駛技術(shù)有望在大中煤礦推廣應(yīng)用，推動(dòng)煤礦開(kāi)采的無(wú)人化進(jìn)程。

陜煤集團(tuán)小保當(dāng)井工礦5G+無(wú)人駕駛

近日，在陜煤集團(tuán)小保當(dāng)“5G+智慧礦區(qū)”示范項(xiàng)目通報(bào)會(huì)上，驗(yàn)收組專家一致認(rèn)為項(xiàng)目基礎(chǔ)資料齊全、井上井下5G網(wǎng)絡(luò)基站覆蓋完備，搭建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)混合云平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能夠滿足日常生產(chǎn)作業(yè)實(shí)際需求，符合陜西省工信廳驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，同意通過(guò)驗(yàn)收。據(jù)悉，小保當(dāng)5G+智慧礦區(qū)示范項(xiàng)目是由小保當(dāng)公司聯(lián)合中國(guó)電信陜西分公司、慧拓智能機(jī)器有限公司、西安科技大學(xué)以及其他合作伙伴，開(kāi)展的一次科研創(chuàng)新實(shí)踐。

事實(shí)上，隨著在露天礦自動(dòng)駕駛領(lǐng)域商業(yè)規(guī)模化落地的加速，行業(yè)優(yōu)勢(shì)不斷擴(kuò)大的慧拓在去年便開(kāi)始布局井工礦無(wú)人化，并在一年多的時(shí)間內(nèi)完成了關(guān)鍵技術(shù)的落地轉(zhuǎn)化，在井工礦無(wú)人運(yùn)輸防爆、井下定位等關(guān)鍵技術(shù)取得重大進(jìn)展。目前，慧拓是國(guó)內(nèi)唯一一家兼顧露天礦無(wú)人化與井工礦無(wú)人運(yùn)輸場(chǎng)景的解決方案、產(chǎn)品和運(yùn)營(yíng)服務(wù)提供商，2021年內(nèi)累計(jì)井工礦訂單額近億元。

作為中科院孵化的高科技公司代表，慧拓卓越科技創(chuàng)新實(shí)力為其快速實(shí)現(xiàn)多個(gè)井工礦無(wú)人駕駛項(xiàng)目商業(yè)化落地奠定了充分基礎(chǔ)。公司自主研發(fā)的“愚公YUGONG”系統(tǒng)，它的誕生源于首席科學(xué)家王飛躍教授擁有人工智能30余年技術(shù)沉淀。以世界首創(chuàng)的ACP平行駕駛理論為支撐，慧拓自主研發(fā)出了以云端智能調(diào)度與管理系統(tǒng)、礦車無(wú)人駕駛系統(tǒng)、挖機(jī)協(xié)同作業(yè)管理系統(tǒng)等六大核心子系統(tǒng)組成的“愚公YUGONG“無(wú)人礦山整體解決方案，是目前世界唯一全機(jī)型適配，國(guó)內(nèi)唯一多礦種、兼顧露天與井工礦全場(chǎng)景的解決方案。

慧拓愚公YUGONG無(wú)人礦山整體解決方案

平臺(tái)化和開(kāi)放性是愚公系統(tǒng)的關(guān)鍵特色，它的優(yōu)勢(shì)在于使系統(tǒng)能快速鏈接各種礦用裝備，并與系統(tǒng)融合，這樣就可以推進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的智能化集成。相比有人運(yùn)營(yíng)，“愚公YUGONG”系統(tǒng)總體可提高礦山生產(chǎn)效率，節(jié)約油耗并提升輪胎壽命，大幅降低人工成本，而且?guī)缀跬耆沤^了安全事故。

而在本次展會(huì)中，在持續(xù)引發(fā)行業(yè)高度關(guān)注的礦用設(shè)備智能化領(lǐng)域，井工礦自動(dòng)駕駛更是代表了行業(yè)的技術(shù)前沿，成為業(yè)內(nèi)關(guān)注焦點(diǎn)。

在國(guó)家能源集團(tuán)的展廳中，井工礦智能化技術(shù)精彩紛呈，其中包括大柳塔智能綜采、智能掘進(jìn)的核心技術(shù)，以上灣煤礦為代表的5礦6井億噸級(jí)區(qū)域中央生產(chǎn)指揮中心等，眾多黑科技引來(lái)參會(huì)者紛紛駐足；航天重工多款無(wú)軌膠輪車設(shè)備及“航天智星”礦山無(wú)人化運(yùn)輸解決方案一一亮相，更是引來(lái)了大批權(quán)威媒體與專業(yè)觀眾贊嘆連連；中煤集團(tuán)、中煤科工集團(tuán)也紛紛亮向展會(huì)，成套化智能開(kāi)采技術(shù)得到了與會(huì)觀眾熱烈關(guān)注；華為公司通過(guò)系統(tǒng)、視頻、實(shí)物互動(dòng)等方式，向客戶和伙伴分享眾多基于5G技術(shù)的井下智慧礦山方案；眾多國(guó)產(chǎn)品牌公司的全礦山無(wú)人化解決方案與德國(guó)、日本、美國(guó)等展商同臺(tái)競(jìng)技，不遜色分毫。

國(guó)家能源集團(tuán)展廳

可以看出，井工礦的智能化、無(wú)人化改造對(duì)設(shè)備和技術(shù)都有非常苛刻的要求。北京礦冶科技集團(tuán)副總經(jīng)理戰(zhàn)凱團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究成果顯示，智能采礦技術(shù)快速發(fā)展的突出表現(xiàn)是采礦裝備的智能化進(jìn)程逐步升級(jí)，無(wú)人和集中控制的采礦設(shè)備，已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的階段。

典型的無(wú)軌裝備采礦的智能開(kāi)采技術(shù)可以分為控制層、傳輸層和執(zhí)行層，傳輸層與控制層都需要開(kāi)發(fā)適用于井下環(huán)境的高速、高精度設(shè)備定位、跟蹤和控制相應(yīng)系統(tǒng)，為井下無(wú)軌設(shè)備的自主運(yùn)行、避障和遠(yuǎn)程遙控提供技術(shù)和支持，即設(shè)備精確定位與智能導(dǎo)航。

煤礦智能化相關(guān)專家認(rèn)為，在我國(guó)的礦產(chǎn)資源中，井工礦在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)露天礦，但由于井下地質(zhì)環(huán)境較露天礦更為惡劣復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化需要卓越技術(shù)與優(yōu)勢(shì)商業(yè)的雙重護(hù)航。在技術(shù)層面，通過(guò)激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、熱成像相機(jī)等傳感器，研發(fā)多源異構(gòu)融合感知技術(shù)可以適應(yīng)井下巷道弱光照和水汽干擾工況；采用UWB定位、激光SLAM、高精地圖等多項(xiàng)技術(shù)，研制高精度組合定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在無(wú)GPS信號(hào)環(huán)境中的大范圍精準(zhǔn)定位。在商業(yè)方面，獲取國(guó)企、央企足夠的信任背書(shū)是科技公司進(jìn)行井工礦自動(dòng)駕駛的壁壘，這需要技術(shù)實(shí)力、商業(yè)經(jīng)驗(yàn)與服務(wù)專業(yè)性的多維沉淀。

井工礦的無(wú)人化改造需求真實(shí)存在，這也是自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用的重要背景。以煤炭產(chǎn)業(yè)為例，我國(guó)煤炭開(kāi)采條件極其復(fù)雜，90% 以上的煤炭資源僅適合井工開(kāi)采，平均開(kāi)采深度600 米，全國(guó)50%以上煤炭?jī)?chǔ)量處于高瓦斯地區(qū)，從事采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)任ｋU(xiǎn)繁重崗位人員占比超過(guò)60%，因而煤炭是迫切需要智能化、無(wú)人化改造的行業(yè)之一。

在本屆展覽會(huì)的主旨發(fā)言中，王國(guó)法院士表示：煤礦智能化建設(shè)是一個(gè)不斷發(fā)展、不斷提高的過(guò)程。在煤礦系統(tǒng)智能化的基礎(chǔ)上，進(jìn)而在井下和井上的主要作業(yè)點(diǎn)、線崗位，應(yīng)用智能裝備，全面替代人工高危、高強(qiáng)度作業(yè)。這其中，智能裝備是智能化煤礦的核心支撐。將煤礦智能化裝備納入國(guó)家智能制造發(fā)展規(guī)劃，大力支持高端綜采綜掘智能化裝備、重大災(zāi)害應(yīng)急救援智能裝備等研發(fā)應(yīng)用，與國(guó)有企業(yè)、科技企業(yè)共建全國(guó)煤礦大數(shù)據(jù)中心及應(yīng)用云平臺(tái)，從主要提供煤機(jī)產(chǎn)品向提供產(chǎn)品和服務(wù)轉(zhuǎn)變，向提供整體解決方案轉(zhuǎn)變，向提供全生命周期服務(wù)轉(zhuǎn)變，推動(dòng)制造與服務(wù)協(xié)同發(fā)展，形成智能化煤礦高質(zhì)量運(yùn)行的新模式。

參考資料：

礦用無(wú)人卡車國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)

井下礦山智能采礦體系的平臺(tái)架構(gòu)研究與實(shí)現(xiàn)

國(guó)內(nèi)外地下全屬礦山采礦車輛的現(xiàn)在與未來(lái)

基于無(wú)人裝備的地下金屬礦智能開(kāi)采技術(shù)

第十九屆中國(guó)國(guó)際煤炭采礦技術(shù)交流及設(shè)備展覽會(huì)隆重開(kāi)幕

平行礦山，平安運(yùn)行的礦山