掌信有色金属检测：国内外露天矿山无人驾驶技术发展现状

1 智能矿山运输系统
目前，矿山智能化系统曾经在全球多数矿山企业停止测试或完成部分系统功能。Eduardo Nebot[1]以为浅层次的智能/自动化系统是指作为操作人员或驾驶员的辅助系统，好像辅助工具，例如提供地位信息、碰撞正告或驾驶员加强功能。中层次的自动化是指用于运输、发掘和装的自动化机器，完成矿山某一系统或功能半自动化;完全的智能/自动化是指在一个残缺的地上或地下系统内，将机械设备的 GPS置、运转形状信息交融成 1 幅全景动态图像，然后应用它来发挥总体集群的协调作用。Accenture com-pany[2]定义的智能矿山内的机械设备是不需求人停止现场操作或远程控制的，智能化矿山运转只需求大批的人经过集成系统或平台停止调理或指挥。智能矿山特点为矿山消费管理完成了从远程化、遥控化到自动化乃至无人化的过渡，采矿工艺完成了钻孔、爆破、铲、装、运智能化，选矿过程完成了智能化，消费调度管理系统完成了无缝化。智能矿山运输系统是应用物联网平台传递信息，经过地方控制室的集成信息系统，由大批人员远程协调指挥相关设备发掘机、装载机、卡车停止发掘、装载、运输和卸载等运输作业流程，智能矿山运输网络系统[3]如图 1。
无人运输矿用卡车应用矿区数字地图停止路规划，在运转过程中依托车载摄像头、自动定位模块、传感器、本身运转形状监控等功能，完成自主驾驶、智能避障、车队协同控制、紧急停车等消费作业需求。在矿区调度管理室，调度员可停止统筹监控和管理，在必要时对车队的运转形状停止干涉，以满足矿区消费需求。
2 国内露天矿山无人驾驶现状
2018 年 9 月包钢集团、踏歌智行、北方股份、航空航天大学、中国移动、华为合作签约，共同推进世界最大的稀土露天矿山白云鄂博矿无人驾驶项目，实施“5G 网络条件下无人驾驶及操作的智慧矿山技术的开发及运用”。2018 年 11 月踏歌智行在白云鄂博矿区完成了 MT3600B、NTE150t 2 台大型矿卡和 1 台同力 90 t 宽体车的无人化晋级改造和矿车无人驾驶管理系统开发，仰仗国内抢先的感知、控制、执行和智慧矿山运营管理系统等核心技术，完成了不同厂家、不同吨位车型混合编组测试运营的严重停顿。白云鄂博矿区计划在 2019 年底运转 30 自动驾驶矿车，2020 年计划在 3 个矿区全部完成矿用车的无人化运转。
洛钼集团三道庄矿，早在 2017 年就曾经在国内率先运用无人采矿设备，但是之前采用的是 4G 通讯，网络延时较长，远程操作画面较实践消费作业滞后较多，不能发挥远程遥控的优势。在 2019 年 3 月，三道庄矿业采用华为 5G 通讯，在施工区域安装了 9个 5G 通讯基站，极大地提高了网络传输的效率，是国内首个无人采矿技术的真正运用。由江铜集团、中国移动、华为、航天重工和山推股份结合打造出的国内首个有色矿山车联网。在江西首批 5G 基站落户城门山铜矿后，积极展开 5G 与矿业的交融，不断优化矿用车联网平台的智能驾驶系统，应用 5G 网络低时延、高速率、高牢靠性的特点，积极推进采矿设备智能化基础改造，完成控制精度达到厘米级的无人驾驶矿用卡车[4-5]。城门山铜矿是我国首家运用无人驾驶矿用车的有色露天矿山。矿车具有无人行驶、智能避障等功能，并完成与全球首台大马力 5G 远程遥控推土机的结合作业2019 年 11 月，河南动力焦煤公司与中国移动签署了 5G 战略合作协议，这意味着河南省第 1 个基于“5G+”的无人矿山项目正式落户。该项目计划使 10 台钻机、13 台发掘机和 60 台矿卡完成远程控制或者无人驾驶，将使露天矿区铲、装、运工序全部无人化，极大地提高消费效率和安全性，达到智慧矿山的要求[6]。按照项目实施后 1 300 万 t/a 的消费量，估计每年可节约人工成本 1 000 万元，节省材料成本 1 800 万元。扎哈淖尔煤矿为我国自行设计、开发、建设的第1 座露天煤矿，目前扎哈淖尔煤业公司 5G 基站已安装 7 座 5G 基站完成消费现场信号全覆盖。运输车辆安装的 4 个摄像头应用环顾模块的图像拼接，完成驾驶人员对车辆周围无盲区的观察，并经过 5G提高了消费监管效率和效益[7]。
3 国外露天矿山无人驾驶现状
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)已试运转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，试运转矿卡的无人驾驶技术。该矿区于 2018 年末尾停止地下开采后，与罗克韦尔自动化公司通力协作，促使这座已有百年历史、规模居世界前列的露天铜矿完成技术晋级，成为采用矿块崩落开采法的“超级崩落型”铜矿。这项先进开采技术的运用估计可将铜矿的服务年限延伸 40 年以上，提高消费效率从而完成更高的资产应用率。森科尔动力公司(Suncor Energy)是加拿大第 1家引进自动卡车的油砂公司，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 辅助的卡车能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，每个矿场都有本人的控制中心来管理车辆，这些车辆曾经按照油砂采矿等独有的条件运转。该公司计划从 2019 年起将以 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，估计将来 6 年内将减少约 400 个重型设备操作员职位。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) 签署了全自动 793F 矿用卡车协议，无人驾驶矿卡粉量从末尾投入运用的 8 台发展到目前的 54 台。无人驾驶矿卡使矿区的运转效率提高了 20%。Brockman4 矿区是力拓集团 2010 年投产的铁矿山，并成为附近矿山高技术操作的示范基地。它是皮尔巴拉扩建计划中的重要组成部分。Brockman4 目前的矿坑设计估计可以消费 6 亿 t 高端铁矿石 (档次大于 60%) 和 4.5 亿 t 低档次矿石 (档次 50~60%)。力拓 Brockman 4 号矿区目前运转的 29 辆830E 标准型自卸卡车上已安装小松公司的自动运输系统加装套件。澳大利亚西部皮尔巴拉(Pilbara) 铁矿区有 16个铁矿场，4 个独立港口码头，1 700 km 的铁路网络。目前皮尔巴拉矿区拥有全球最大的无人驾驶卡车车队。这些在皮尔巴拉铁矿区运转的无人驾驶，是由间隔 1 500 km 外的佩斯市的操作运营中心远程控制。目前矿区超过 130 台。截至 2018 年 2 月，自动运输卡车已运输超 10 亿 t 矿石。

4 矿山无人驾驶技术发展面临的成绩
目前国内外的矿山都朝着智慧矿山的方向停止建设，并且有的矿山已企业尝试停止矿区无人驾驶技术的实验和运用，从目前的发展现状来看，次要存在以下几方面的成绩：
1)矿区无人驾驶配套技术、管理程度、基础设备滞后。无人驾驶系统需与智能化开采技术、先进的矿区管理程度及网络通讯设备等停止相婚配，从而保证其正常运转。相比国外矿山，我国的自动化、智能化开采技术相对落后，先进设备推行力度不够，矿区网络、监控设备配套不全，这为我国智能开采设备的推行带来一定的困难。
2)矿山对新技术的接受需求工夫。由于种种条件的限制，矿山行业本身带有一定的保守性，对无人驾驶等新兴技术的接受需求一定工夫。随着互联网、工智能、大数据、区块链等新兴科技已逐渐同传统行业相交融，并呈现出簇新的产业发展相貌，国内外以煤炭为主角的采矿业才末尾在业内展显露对新思想、新理念的兴味。智慧矿山的运用，有望改变这一现状。
3)5G 通讯网络系统建设成本较高。无人驾驶技术需应用 5G 低延时、高速率的优势停止远程操作控制。2019 年是我国应用 5G 停止无人驾驶运用的元年，但是目前 5G 基站建设成本较高、覆盖区域小，几乎每 100 m 就需求建设 1 个 5G 基站，这对于小型矿区无疑是笔宏大的费用。此外，矿区消费范畴随着采矿工作面的拓展及延深，需求通讯网络及时覆盖新的工作面，且不受爆破震动、恶劣天气等影响，这对矿区通讯建设及通讯技术的要求也较高。
4)无人驾驶核心技术打破的难度较大。无人驾驶是设备智能化的终极表现，它集中运用了工程机械、通讯技术、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。在整个消费过程中，消费调度管理员应尽能够减少干涉无人驾驶设备的运转。矿区无人驾驶的技术难点就是人工智能程序的编制，这对全球现有的人工智能技术是很大的考验。
5)各类无人驾驶产业资源分散不聚焦。目前，矿区无人驾驶发展的格局呈现出 2 种趋向，传统工程机械消费厂家更倾向于渐进式自动化，以渐进自动驾驶的方式逐渐提升施工作业体验，而新兴高科技公司以人工智能方式进入完全自动无人驾驶，是在传统工程机械的基础上直接跨越到以无人驾驶。前者依托的是长期积累的整车阅历和在自动控制范畴的核心优势，后者则是借由人工智能的大力发展整合传感器、感知算法、计算平台等技术以完成跨越式的发展。在目前的发展技术程度下，2 种发展方式各有利害，单方有各自的营销方式但深化合作不够。

5 结 语
目前国内大型露天矿山末尾停止矿区无人驾驶系统的建设和实验，相比国外发达国家，我国的无人术研发崭露头角，需求矿山企业、高科技公司、设备厂家、通讯公司等一同停止深度合作，共同开发矿山智能化系统。随着国内互联网、人工智能、5G 通讯等古代信息技术发展的一日千里，为矿山无人驾驶技术的发展提供了很好的机遇。置信在今后 10 年内，露天矿山的无人驾驶技术将会得到很好的发展与推行。

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结束了嘛？有种还没完成的感觉，嘻嘻

锄禾日当午，发帖真辛苦。谁知坛中餐，帖帖皆辛苦！