自动驾驶/智能网联矿山运输示范应用现状

国外矿山无人驾驶技术起步早且成熟，早在20世纪80年代末美国卡特彼勒就研制了首台自动化矿用卡车，其2008年研发的“Mine Star”系统和日本小松公司2005年研发的“AHS”系统为代表的矿用卡车无人驾驶技术已经积累多年，目前已在巴西淡水河谷公司、澳大利亚所罗门铁矿等矿山推出了近300辆无人驾驶矿车投入规模化运营。

从市场需求的角度出发，以“安全和效率”为生命线的矿企有强烈的意愿拥抱自动驾驶；从技术落地的角度来看，行驶路线固定、行驶限速严格控制、人员严格管控等场景特征，使得矿山里的自动驾驶更容易实现。大型矿企有意愿为矿山自动驾驶技术应用买单以及付出时间等待成本。从行业发展趋势来看，早期试点的智慧矿山项目，投入试运营的无人矿卡数量呈逐年上升的趋势；从投资主体来看，目前的智慧矿山项目大部分由矿企直接买单，政府更多的是政策支撑的角色。而且随着乘用车市场智能驾驶的发展，传感器等新型零部件的成本将逐年降低，这也会在一定程度上降低矿山智能化升级的成本。

1、国内企业示范应用情况：

踏歌智行	产品类型	踏歌智行“旷谷”无人驾驶矿卡
	典型产品
	场景特征	矿场
	车辆规模与情况	中国矿区自动驾驶的市场规模在千亿元级，2021年市场就会出现大批量应用。计划到明年6月份在主矿运营15辆矿卡
	示范效果与特点	1、白云鄂博露天金属矿应用 包钢（集团）白云鄂博矿区作为全球最大稀土矿矿区，迫切需要解决矿业发展中遇到的矿区招工难、效率低、成本高、风险大等日益凸显的问题。自2018年8月开始，踏歌智行、内蒙古移动、华为公司等公司联合包钢集团，共同在白云鄂博铁矿实施5G智能矿山无人化运输建设，实现矿卡车辆的无人驾驶和采矿设备的无人操作，以及矿山生产运营、调度自动化管理。截至2019年10月，已实现矿区4台无人矿卡和2台电铲作业编组的无人驾驶作业，通过5G智能矿区无人驾驶技术应用，构建了露天铁矿矿石石方、铁矿原石运输作业集群，实现了车辆远程操控、车辆融合定位、精准停靠、自主避障等功能，搭建了远程智能调度监控平台，建设了5G+北斗的车车—车网—车地的时空通信系统。最终将实现17台矿卡以及7台电铲无人驾驶生产作业。 白云鄂博矿区的5G无人驾驶实现了多个“首次”：实现了全球首台在用卡车非线控无人化改造；实现了全球首个5G+智能矿山无人化试运营；国内首次实现多编组运营，实现整个矿坑无人运输；国内首次实现工程师下车、安全员出舱，安全性能进一步得到提升、验证，具备运营车辆无人行驶的能力；国内首次实现夜班作业并连续72小时跑车作业验证，系统稳定性、低故障率等性能得到验证。 2、鄂尔多斯永顺煤矿应用 同时踏歌智行“旷谷”露天矿无人驾驶系统解决方案也在鄂尔多斯永顺煤矿实现了落地应用，2019年9月，踏歌智行与国内矿山工程EPC总承包龙头企业中环协力签订200台宽体自卸车无人驾驶项目合同，该项目是目前国内矿用车数量最大的矿区无人驾驶项目，截止目前已实现了14台宽体自卸车的无人化应用，在国内率先完成无人驾驶宽体自卸车夜班作业，打造了宽体自卸车无人运输系统样板工程。 当前踏歌的宽体自卸车无人运输系统实现了混编作业，可支持有人和无人车辆共用道路运行，而且将有人和无人车辆纳入云控平台进行统一调度、集中管控，并基于车、地、云协同方案，形成多重防护的冗余管控措施，实现露天矿的安全运输作业。 2020年8月，踏歌智行无人驾驶矿卡在白云鄂博铁矿展示驾驶员出仓；踏歌智行无人驾驶宽体车在永顺煤矿编组夜班作业；同时踏歌智行与北方股份合作的首台 120 吨无人驾驶线控矿卡正式亮相。
慧拓智能	产品类型	踏歌智行无人驾驶矿卡
	典型产品
	场景特征	矿场
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	1、神宝能源智慧矿山建设 航天重工和慧拓智能合作并完成了 “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”，实现了对5台220吨MT4400电动轮矿用自卸卡车进行无人驾驶改造，与配套的1台WK-35电铲和1台遥控推土机及洒水车、平路机、指挥车等辅助作业车辆，形成了一套完整的露天矿无人运输作业系统，本项目将实现极寒环境下（-50度）神宝露天煤矿对少人化、无人化作业的要求，从本质上提升作业安全性，实现露天矿山的安全、高效生产。 2020年5月21日，神宝能源“极寒复杂型气候环境露天矿5G+无人驾驶卡车编组安全示范工程项目”启动；2020年7月25日，内蒙古自治区安监局领导在神宝能源公司考察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” （现场演示连续避障、30km/h高速运行、模拟装载卸载等工况；）2020年10月15日，神宝能源组织召开极寒工况5G+无人驾驶卡车编组示范工程项目安全评审会；2020年12月10日，编组作业矿车全天候运行，车速已超过有人驾驶速度，达38km/h，超过矿山驾驶最高时限。 该项目采用双控双驾改造技术和无人运输仿真技术，5台矿卡安装了无人驾驶系统和智能调度管理系统，具备全局路径规划、高精定位、自主行驶、智能避障、精准自适应控制功能；同时安装了耐低温装置与传感器，具备在极寒天气下作业的条件。目前已按预定要求完成各项改造工作，通过各种调试、作业场地运行试验及检验，各项性能达到了在安全规范条件下的无人驾驶安全运行要求，具备5台220吨电动轮矿用自卸车无人驾驶车辆与挖掘机、遥控推土机、洒水车、平路机、指挥车等作业设备平行运行能力，已具备大规模推广条件。 2、宝利露天煤矿实现5G赋能无人驾驶 2019年，宝利露天煤矿智能矿山无人矿车驾驶示范项目实施，在内蒙古鄂尔多斯市宝利煤矿开展落地实测。该示范运营项目解决了露天矿区运营生产痛点，满足智能矿山的安全、经济、高效等各方面需求，进一步提高矿山运营安全，显著提升矿山作业挖掘效率。在宝利煤矿主要验证5G和无人驾驶的功能以及可靠性，参与作业生产的系统包括远程驾驶、自动驾驶、机群管控，三个系统在不同阶段参与车辆行驶作业和装卸作业生产。 3、麻地梁井工煤矿 麻地梁矿位于内蒙古自治区准格尔旗西南部，资源储量6.8亿吨，设计规模500万吨/年，配套同规模选煤厂，矿井服务年限61年。 为有效破解采煤机、综掘机、机器人、胶轮车等移动设备在数据、远程集控等方面的技术瓶颈，在前期井下工作面等处布设5G基站的基础上，各种相关业务单位通力合作，通过不断尝试、摸索、优化，最终确定从终端设备无线传输的组网方案，有效实现井下无人驾驶 麻地梁煤矿已建设的“5G+智能采煤系统”，集无线通信系统、视频控制系统、智能控制系统于一体，建立了以液压支架自动跟机、采煤机记忆割煤为主，人工过程干预为辅的作业模式，做到了无人跟机作业、有人安全值守。目前，麻地梁煤矿的智能综采工作面较以往每班减少了至少15人。 4、莱西井工金属矿 2019年以来，随着5G逐步进入各种行业和应用场景的实践，山东莱西金矿在井下运输场景进行5G专网部署、并通过VPN隧道实现5G网络与内网打通，实现运矿电机车的无人驾驶和远程控制。2019年11月13日完成了-500m中段5G基站设备、线路安装，基站设备网络调试及无人驾驶电机车运输系统的网络对接等工程，成功实现-500m中段5G网络全覆盖，5G智能驾驶电机车一次性试车成功，这是国内首次实现5G在矿业井下作业场景的部署及应用，标志着5G井下工业化应用在智能矿山建设中迈出关键的一步。经现场网络数据测试，5G网络下行速率保持在800兆以上，上行速率稳定保持在百兆以上，端到端时延小于20毫秒，可充分满足超高清视频类大数据量传送和工业控制类场景对网络的需求。
北矿智能	产品类型	井下无人电机车
	典型产品
	场景特征	矿井
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	针对罗河铁矿井下运输系统现状，开展电机车无人驾驶与远程遥控放矿系统方案的设计、并开展设备安装、线缆敷设与设备改造，来满足井下电机车无人驾驶与远程遥控放矿系统运行要求。通过对变频电机车的改造，实现井下无人驾驶功能。通过无线网建设及光纤敷设，实现网络覆盖。通过对溜井处方矿机进行远程遥控放矿改造，实现远程遥控放矿功能。

2、国外企业示范应用情况：

卡特彼勒	产品类型	卡特彼勒无人矿卡
	典型产品
	场景特征	矿山
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	CAT 793F无人驾驶矿用卡车配备有CAT MineStar（矿山之星）的自动运输系统（Cat Command for Hauling）。作为卡特彼勒智能采矿技术CAT MineStar（矿山之星）的重要组成部分，自动运输系统在实际应用中表现优异。截至2020年3月，201辆CAT无人驾驶卡车在北美、南美和澳大利亚的矿场运营，安全运送的物料已超过12亿吨，工作效率提升了30%。
小松AHS	产品类型	小松AHS无人矿卡
	典型产品
	场景特征	矿山
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	2005年，小松开始在智利的铜矿进行无人运输系统试验，小松在现有车型的基础上，为其安装了多种传感器、控制器和通讯组件等设备，使其具备自动驾驶功能。无人运输系统还配套建设了地面控制中心、通信基站、卫星定位导航等辅助设施。2008年1月小松实现了无人运输系统的商业化部署，2008年年底在力拓位于澳大利亚的铁矿开始运营无人驾驶的自卸车，自卸车由距离矿山约1500公里外的控制中心进行远程控制。2013年，小松的无人运输系统在加拿大的油砂矿开始采用。 目前，小松的无人运输系统在澳大利亚、南北美洲的6座矿山得到应用，运输矿物品种包括铜、铁和油砂，无人驾驶车辆总数超过100台。到2017年底，无人驾驶车辆累计运输了十五亿吨物料，无人驾驶车辆以及系统在安全性、生产力、环境耐受性和系统灵活性方面得到了验证。
力拓	产品类型	力拓“未来矿山”的无人矿卡
	典型产品
	场景特征	矿井
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	目前，力拓在Yandicoogina、Hope Downs 4和Nammuldi三座矿山部署了57辆无人驾驶卡车，皮尔巴拉的三处矿区部署了73辆无人驾驶卡车组成的自动运输车队，自动驾驶卡车系统使得力拓的装载、运输成本下降了15%。力拓为测试自动驾驶卡车系统，专门建了一座矿山用于运行试验，每辆卡车实验阶段的测试费用在5000万到1亿美元。
智利丘基卡马塔(Chuquicamata)铜矿	产品类型	无人矿卡
	典型产品
	场景特征	矿山
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	早在2005年，智利国有铜业公司(Codelco)旗下最大的分公司北方铜矿公司(CodelcoNorte)已开始试运行小松公司的自动运输系统。该公司旗下最大的铜矿丘基卡马塔(Chuquicamata)铜矿为露天转井下矿山，该公司在露天开采收尾阶段由于运距太大，因而采用了矿卡无人驾驶技术。
加拿大阿尔伯塔的North Steepbank	产品类型	无人矿卡
	典型产品
	场景特征	矿山
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	森科尔能源公司(Suncor Energy)是加拿大第1家引进自动驾驶卡车的油砂公司，2013年起，森科尔在其油类和采矿业务中测试“自动运输系统”，以确定GPS辅助的卡车是否可以全年在油井工作。目前在阿尔伯塔省的North Steepbank项目拥有9辆自动卡车运输材料，每个矿场都有自己的控制中心来管理车辆，这些车辆已经按照油砂采矿等独有的条件运行。该公司计划从2019年起以North Steep-bank矿山为试点，在公司运营的矿山上分阶段实施自主运输系统(AHS)，计划部署超过150辆无人驾驶卡车，预计未来6年内将减少约400个重型设备操作员职位。
澳大利亚索罗门铁矿区	产品类型	无人矿卡
	典型产品
	场景特征	矿山
	车辆规模与情况
	示范效果与特点	2013年澳大利亚Fortescue metals Group(FMG)与卡特彼勒(CAT)公司合作，在索罗门铁矿区(Solomon Hub矿区)签订了全自动793F矿用卡车协议，无人驾驶矿卡数量从开始投入使用的8台发展到目前的54台。无人驾驶矿卡使矿区的运行效率提高了20%。