露天煤礦無人駕駛技術(shù)應(yīng)用發(fā)展報(bào)告

中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)露天煤礦無人駕駛技術(shù)應(yīng)用發(fā)展報(bào)告序序言煤炭是我國的主體能源，肩負(fù)著國家能源安全的兜底保障作用。近年來，我國煤炭行業(yè)在習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想指引下，踐行“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，按照“數(shù)字中國”“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”等戰(zhàn)略部署，大力推進(jìn)5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)與煤炭工業(yè)深度融合，深入開展“數(shù)字煤炭”建設(shè)，煤炭企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和煤礦智能化水平顯著提高，有力地支撐了煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展。煤炭行業(yè)數(shù)字化智能化政策、制度和標(biāo)準(zhǔn)體系不斷完善，煤炭數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，各類新技術(shù)、新平臺(tái)、新模式與產(chǎn)業(yè)鏈各類場(chǎng)景加速融合并迸發(fā)出新的商機(jī)與活力；特別是無人駕駛、5G、機(jī)器人、人工智能大模型等在煤炭行業(yè)成功實(shí)現(xiàn)了商用落地，走在了各工業(yè)行業(yè)的第一梯隊(duì)。露天煤礦是我國煤炭工業(yè)的重要組成部分。近年來，我國相繼新建和核增了一批資源稟賦條件適宜，能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效開采、生態(tài)環(huán)境友好、清潔高效利用、具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的露天煤礦，露天煤礦原煤產(chǎn)量占全國產(chǎn)量的1/4左右，比重大幅提升。與此同時(shí)，以無人駕駛、智能巡檢、智能穿爆、智能裝車、邊坡監(jiān)測(cè)、地質(zhì)模型構(gòu)建等為代表的數(shù)字化、智能化應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富，露天煤礦整體數(shù)字化、智能化水平顯著提高。無人駕駛技術(shù)在露天煤礦的推廣應(yīng)用，具有提升安全保障、降低運(yùn)營成本、提升運(yùn)營效率、助力綠色低碳以及保護(hù)職工健康的顯著優(yōu)勢(shì)，正在快速覆蓋應(yīng)用到全國各主要露天礦區(qū)，從2019年至今的五年間，實(shí)現(xiàn)了年均倍速增長和實(shí)際商用落地，實(shí)際生產(chǎn)效率在部分礦區(qū)已接近有人駕駛水平，為煤炭工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展樹立了標(biāo)桿、闖出了新路，成為煤炭工業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的一張亮麗的新名片。數(shù)字化智能化發(fā)展是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任重而道遠(yuǎn)。無人駕駛技術(shù)在礦區(qū)的成功實(shí)踐，再次體現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展道路的正確性和必然性，證明了煤炭這個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)在數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮下依然保持著“特別能戰(zhàn)斗”的光榮傳統(tǒng)和優(yōu)良作風(fēng)。希望全體煤炭人，堅(jiān)定信念、勇往直前，在新時(shí)代、新征程上奮力譜寫煤炭工業(yè)中國式現(xiàn)代化的新篇章！012、增程寬體車占據(jù)“半壁江山”3、國能準(zhǔn)能黒岱溝露天煤礦（核定生產(chǎn)能力3400萬噸/年）––––––281、環(huán)境感知––––––––––––––––––––––––––––––––––091、應(yīng)用場(chǎng)景2、融合定位––––––––––––––––––––––––––––––––––092、極端環(huán)境的適應(yīng)問題–––3、控制決策––––––––––––––––––––––––––––––––––093、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全問題–––––4、協(xié)同作業(yè)––––––––––––––––––––––––––––––––––104、無人礦卡的噸位問題–––––––煤炭是我國的主體能源和重要工業(yè)原料，在國家能源保供和基礎(chǔ)工業(yè)運(yùn)行中發(fā)揮著“壓艙石”和“穩(wěn)定器”的作用，煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和國家能源安全。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，“富煤貧油少氣是我國國情，要夯實(shí)國內(nèi)能源生產(chǎn)基礎(chǔ)，保障煤炭供應(yīng)安全”。同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的扎實(shí)推進(jìn)，全國能源消費(fèi)保持較快增長，國內(nèi)需求端也對(duì)煤炭的供應(yīng)安全寄予更高希望。對(duì)此，國家有關(guān)部門開始推進(jìn)煤炭產(chǎn)能儲(chǔ)備等系列制度落地，著力增強(qiáng)煤炭的供給保障能力，推動(dòng)我國煤炭及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展向高質(zhì)量和可持續(xù)的方向邁進(jìn)。黨的十八大以來，黨中央、國務(wù)院及有關(guān)部門對(duì)安全生產(chǎn)工作作出一系列重要部署，我國露天煤礦，多位置偏遠(yuǎn)，條件艱苦，提升露天煤礦的安全供應(yīng)保近年來，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的加速拓展，5G、人工智能、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與露天煤礦各場(chǎng)景加速融合，成為增強(qiáng)安全保障、提升生產(chǎn)效率、降低成本和風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。在此背景下，以無人駕駛為代表的露天煤礦智能化建設(shè)步伐加快，露天煤礦的勘探、開采、運(yùn)輸、管理、環(huán)保等核心環(huán)節(jié)都得到了不同程度的轉(zhuǎn)型和提升，“智能連續(xù)作業(yè)和無人運(yùn)輸”正不斷完成階段性驗(yàn)證并進(jìn)行批量常態(tài)化運(yùn)行，露天煤礦新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展逐步得到展現(xiàn)。本報(bào)告以露天煤礦無人駕駛技術(shù)的發(fā)展背景和必要性為開端，圍繞無人駕駛核心技術(shù)和解決方案、中國市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)當(dāng)前行業(yè)發(fā)展存在的問題以及未來發(fā)展趨勢(shì)給出了研判。由于時(shí)間精力所限，本報(bào)告對(duì)于露天煤礦無人駕駛的研究難免存在疏漏與偏差，不當(dāng)之處，敬請(qǐng)?zhí)岢鰧氋F意見。發(fā)展概況揮著“壓艙石”作用。近年來，國家高度重視無人駕駛技術(shù)在礦山領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，出臺(tái)多項(xiàng)政策支持技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐應(yīng)用。有關(guān)部門不斷完善相關(guān)政策措施，印發(fā)建設(shè)指南，推動(dòng)試點(diǎn)示范，指導(dǎo)地方和企業(yè)結(jié)合實(shí)際制定實(shí)施方案。2023年3月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》，明確提出要“推進(jìn)大型露天煤礦無人駕駛系統(tǒng)建設(shè)與常態(tài)化運(yùn)行，支持露天煤礦采用半連續(xù)、連續(xù)開采工藝系統(tǒng)，提共中央辦公廳國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)礦山安全生產(chǎn)工作的意見》強(qiáng)調(diào)，要大力推進(jìn)礦山信息化、智能隨后，工信部、國家發(fā)改委等五部委共同印發(fā)了《安全該計(jì)劃明確指出，在礦山（隧道）安全事故防范領(lǐng)域，需重點(diǎn)研發(fā)攻關(guān)相關(guān)裝備，特別是環(huán)境精準(zhǔn)感知和多維信息自主決策無人駕駛裝備，為礦山無人駕駛技術(shù)的創(chuàng)新升級(jí)提供了明確指引。2024年5月，國家能源局印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加快煤礦智能化建設(shè)促進(jìn)煤炭高質(zhì)量發(fā)礦用卡車（以下簡(jiǎn)稱“礦卡”）無人駕駛以及裝運(yùn)卸機(jī)器人化協(xié)同作業(yè)等智能化技術(shù)的應(yīng)用。推動(dòng)露天煤礦卡車無人駕駛編組化運(yùn)行等重點(diǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、常態(tài)化穩(wěn)定可靠運(yùn)行。一系列政策措施相繼出定位、通信、控制、決策等無人駕駛技術(shù)模塊走向成熟應(yīng)用階段，為露天礦區(qū)無人駕駛解決方案的落地提供了載攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、4D成像雷達(dá)等核心感知零部件的技術(shù)成熟。在礦區(qū)無人駕駛方案中，感知零部件成為無人礦卡的“眼睛”，可幫助礦卡實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境信息、周邊車輛動(dòng)作信息的動(dòng)態(tài)感知與實(shí)時(shí)收在通信技術(shù)層面，5G網(wǎng)絡(luò)憑借大帶寬、低時(shí)延、廣連接的特性，為無人礦卡提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸顯著提升車輛遠(yuǎn)程控制的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高運(yùn)在定位技術(shù)層面，無人礦卡的活動(dòng)范圍主要在相對(duì)封閉的礦區(qū)環(huán)境中，但礦區(qū)采運(yùn)排環(huán)境復(fù)雜，其礦坑亦有動(dòng)態(tài)更新的特點(diǎn)，因此露天礦區(qū)無人礦卡定位技術(shù)邏輯主要是基于高精度地圖的融合定位。具體來看，無人駕駛礦卡定位基礎(chǔ)為礦區(qū)高精度地圖，同時(shí)基于北斗定位系統(tǒng)完成車輛位置判斷，基于慣性導(dǎo)航技術(shù)確定無人礦卡的位置、速度和姿態(tài)，基于激光雷達(dá)與視覺導(dǎo)航技術(shù)識(shí)別礦卡周邊環(huán)境特征，最終實(shí)現(xiàn)礦卡位置的精準(zhǔn)識(shí)在控制技術(shù)層面，線控底盤是更適用于無人駕駛的控制方案。無人礦卡目前主要基于線控底盤實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛動(dòng)作的精確控制。區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械連接控制裝置，線控底盤主要通過電子信號(hào)來傳遞控制指令，再由相應(yīng)的控制單元、電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)同作業(yè)，能實(shí)現(xiàn)高精度和高響冗余信號(hào)處理、故障切換等，來提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。目前，線控底盤已覆蓋驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、貨箱在決策系統(tǒng)層面，露天礦區(qū)無人駕駛解決方案策中樞包含云端決策平臺(tái)和車端無人駕駛系統(tǒng)，現(xiàn)階段各廠商技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線不一，但主體思路大致相同，即以分析，并結(jié)合車輛位置和裝載數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確判斷車輛當(dāng)前狀態(tài)，進(jìn)而完成對(duì)車輛后續(xù)動(dòng)作的規(guī)劃與決策。在車輛編組的角度，決策系統(tǒng)可完成對(duì)車輛編組的整體前，中國露天礦區(qū)無人駕駛廠商的決策平臺(tái)建設(shè)思路主要有兩種，其一是“重云輕車”，即重視云平臺(tái)的決策能力建設(shè)，車輛僅作為云平臺(tái)決策下的執(zhí)行工具；其二是“云車兼顧”，即云平臺(tái)具備適中的決策調(diào)度權(quán)，兼無人駕駛方案能夠有效滿足礦企在安全與風(fēng)險(xiǎn)無人駕駛方案在成本控制和經(jīng)濟(jì)效益提升方面具備根據(jù)卡特彼勒和小松的公開運(yùn)營數(shù)據(jù)，露天礦應(yīng)用無人駕駛技術(shù)后運(yùn)輸成本降低15%、輪胎壽命提高顯。在車路云一體化軟硬件系統(tǒng)方面，卡特彼勒研發(fā)了人駕駛卡車為60輛，累計(jì)運(yùn)量超過2.5億噸，有人駕駛卡車為12輛。無人駕駛卡車每天作業(yè)為23.5小時(shí)，煤礦開展了礦用卡車無人駕駛工業(yè)試驗(yàn)運(yùn)行。2020年，華能伊敏、寶日希勒等都開展了很多這方面工作，在推動(dòng)無人駕駛落地應(yīng)用方面開展了重要的探索。2023年核心技術(shù)及解決方案為滿足露天煤礦無人駕駛典型作業(yè)場(chǎng)景的需求，基于中心云、區(qū)域云、路側(cè)以及車端等多源數(shù)據(jù)融合，通過大量技術(shù)和運(yùn)營難點(diǎn)攻關(guān)，形成了由智能云控平臺(tái)、車端無人駕駛系統(tǒng)、協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)、線控礦卡以及基礎(chǔ)設(shè)施組成的露天礦無人駕駛運(yùn)輸解決方案，實(shí)現(xiàn)露天煤礦無人駕駛作業(yè)過程中環(huán)境感知、融合定位、控制決策無人駕駛礦用卡車的環(huán)境感知系統(tǒng)主要采用激光雷區(qū)揚(yáng)塵、煤灰、雨雪霧等惡劣工況的使用需求。該系統(tǒng)行人等障礙物進(jìn)行準(zhǔn)確感知識(shí)別。尤其是考慮到采煤運(yùn)輸過程中煤灰與揚(yáng)塵對(duì)感知能力的影響，礦企對(duì)感知系統(tǒng)在煤灰條件下的穩(wěn)定感知技術(shù)及地圖點(diǎn)云邊界更新技術(shù)有更高的要求。在無人駕駛礦車的實(shí)際應(yīng)用中，激光雷達(dá)憑借其不依賴于外界光照條件或目標(biāo)輻射的特質(zhì)，成為無人駕駛系統(tǒng)中的重要設(shè)備。同時(shí)，毫米波雷達(dá)能夠精確感知前方障礙物與礦車之間的相對(duì)距離，進(jìn)而實(shí)無人駕駛礦用卡車的融合定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛高精度導(dǎo)航定位，為感知和控制提供無人礦卡的位置、速度、航向、加速度等位置信息，保證定位的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性和信號(hào)的穩(wěn)定性，并不受裝載和卸載作業(yè)過程的干擾。目前，定位技術(shù)已能夠覆蓋裝載區(qū)、運(yùn)輸?shù)缆?、以及排土?chǎng)等無遮擋的環(huán)境。然而，在礦區(qū)內(nèi)部存在嚴(yán)重遮擋的區(qū)域，如膠帶機(jī)與破碎站下方，則可采用語義定位與里程計(jì)組合定位技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)遮擋情況下的在道路變更頻繁、環(huán)境復(fù)雜且缺乏傳統(tǒng)路標(biāo)、燈等道路標(biāo)線的礦區(qū)環(huán)境中，決策規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)車輛控制系統(tǒng)能夠依據(jù)全局路徑和地圖信息，精準(zhǔn)及決策車輛的前行、后退、駐車、避障、卸載、路口穿越、車輛避讓等行為，并基于實(shí)時(shí)感知的環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)車輛的具體運(yùn)會(huì)車、停車等場(chǎng)景中執(zhí)行自動(dòng)駕駛決策及軌跡規(guī)劃的能力，其決策規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)車輛控制系統(tǒng)更融入了速度規(guī)劃功能。系統(tǒng)應(yīng)能夠應(yīng)對(duì)起步、停車、直線行駛、彎道行駛、坡道行駛等多種路況，并依據(jù)直線或彎道動(dòng)規(guī)劃速度。此外，針對(duì)礦車大體型、高載重的特點(diǎn)以及礦區(qū)獨(dú)有的復(fù)雜地形，礦區(qū)場(chǎng)景對(duì)運(yùn)動(dòng)車輛控制系統(tǒng)的執(zhí)行控制技術(shù)要求極高。例如，當(dāng)滿載的車輛在下坡行駛時(shí)，必須避免急剎車，在考慮車輛控制時(shí)滯的同時(shí)控制下坡速度以保證全域安全行駛。因此，無人駕駛礦車的底盤線控技術(shù)也是關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)通過對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)車速與預(yù)期值的精準(zhǔn)匹配；同時(shí)，借助對(duì)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度和輪胎力的控制，實(shí)現(xiàn)無通過以上模塊功能基本滿足了露天煤礦無人駕駛車應(yīng)性逐漸增強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上又相繼在包含不同類型無人礦卡、剝離與采煤等多車型、多礦種等多種應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)無人駕駛運(yùn)輸技術(shù)，逐步形成了由智能云控平臺(tái)、車端無人駕駛系統(tǒng)、線控平臺(tái)與協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)四大產(chǎn)品以及基礎(chǔ)設(shè)施組成的露天礦無人駕駛運(yùn)輸解決方案。隨著露天礦無人駕駛運(yùn)輸技術(shù)不斷改進(jìn)，無人駕駛解決方案具備了規(guī)?；涂蓮?fù)制化的特點(diǎn)，能夠支持車輛的高露天煤礦無人駕駛運(yùn)輸解決方案的云端為智能云控·智能調(diào)度管理平臺(tái)能夠在煤礦全局范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多采區(qū)、多卸點(diǎn)、多編組、多物料類型的全局動(dòng)態(tài)均衡的派車管理。在露天煤礦的在高達(dá)百臺(tái)運(yùn)輸車輛混行交叉作業(yè)環(huán)境中，車流密度高達(dá)每分鐘10臺(tái)。因此，無人駕駛車輛需與大量工程設(shè)備車輛形成協(xié)同作業(yè)，這要求調(diào)度系統(tǒng)具備大規(guī)模協(xié)同調(diào)度的能力。在實(shí)際應(yīng)用中，智能調(diào)度管理平臺(tái)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)收發(fā)車、動(dòng)態(tài)最優(yōu)車輛補(bǔ)能以及多車協(xié)作式調(diào)度，以滿足車輛連續(xù)運(yùn)行的要求，達(dá)到最優(yōu)生產(chǎn)效率。此外，它還應(yīng)支持單礦多車型、多動(dòng)力類型、多廠家車輛的接入，以滿足煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)快速變化的生產(chǎn)需求?！さ貓D管理平臺(tái)蓋采集車、無人礦卡、無人機(jī)等多種高效采圖手段。在自動(dòng)構(gòu)建道路、車道、邊界及作業(yè)區(qū)等地圖關(guān)鍵要素，進(jìn)而提升制圖環(huán)節(jié)的效率。由于礦內(nèi)道路與場(chǎng)景動(dòng)態(tài)變確保地圖能夠精準(zhǔn)反映煤礦地形的微小變化，實(shí)現(xiàn)基于高精地圖數(shù)據(jù)的煤礦生產(chǎn)管理、自動(dòng)算量等核心功能，·數(shù)據(jù)管理平臺(tái)智能云控平臺(tái)中的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)旨在實(shí)現(xiàn)各礦數(shù)據(jù)露天煤礦無人駕駛運(yùn)輸解決方案的車端系統(tǒng)須確保確保管理人員能夠?qū)囕v行為有預(yù)期、對(duì)結(jié)果有判斷、無人駕駛線控平臺(tái)可以快速實(shí)現(xiàn)從有人到無人的新露天煤礦無人駕駛解決方案中的協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)主要無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用需煤礦預(yù)先規(guī)劃并建設(shè)一系列市場(chǎng)分析露天煤礦礦卡屬于特種車輛，應(yīng)用場(chǎng)景較為單一，主要在露天煤礦中承擔(dān)運(yùn)輸作業(yè)任務(wù)。近年來，我國露天煤礦礦卡年需求量保持在30000輛左右。受政策、安全、環(huán)保、新能源等多重因素影響，露天煤礦礦卡正朝電動(dòng)/混動(dòng)+智能化方向發(fā)展，預(yù)計(jì)后續(xù)幾年將有較大規(guī)模的替換潛力。100005750250011315805826058201920202021202220232024E2025E2026E無人駕駛礦卡數(shù)量（輛）330003200032000310003000029300289002850028200201920202021202220232024E2025E2026E礦卡數(shù)量（輛）中科慧拓、踏歌智行為代表，主要為用戶提供設(shè)計(jì)、技卡車的同時(shí)，也開始布局無人駕駛礦卡，整體市場(chǎng)份額約占15%。此外，華為等IT廠商也開始進(jìn)軍礦山無人露天煤礦無人駕駛礦卡是新時(shí)期在技術(shù)推動(dòng)下不斷駕駛領(lǐng)域，近年來在露天煤礦無人駕駛領(lǐng)域保安、節(jié)能、降碳等方面的發(fā)展?jié)摿蛯?shí)際效果，近年來國內(nèi)市場(chǎng)需求量快速提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國露天煤礦無人駕駛礦卡數(shù)量為1131輛。截至2024年9月，我國露天煤礦無人駕駛礦卡數(shù)量達(dá)到1510輛，其中，已完成“去安全員”的無人駕駛車輛比重約為55.3%。預(yù)計(jì)到2024年底，較2023年再翻一倍以上，達(dá)到約2500輛。未來，隨著露天煤礦的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，無人礦卡需求量仍將繼續(xù)呈其他,6.8%路凱科技路凱科技,1.6%伯鐳科技,1.6%中車,3.3%同力主函數(shù),3.7%三一,5.1%易控智駕,42.5%按車輛數(shù)踏歌智行,14.6%中科慧拓,20.9%1、無人礦卡載重噸位以百噸級(jí)以下為主3、臨工、同力和北方股份車輛份額領(lǐng)先46.3%各噸位無人礦卡占比14.6%11.5%6.6%3.6%2.4%2.2%0.9%2.2%1.7%4.8%3.2%6.6%3.6%2.4%2.2%0.9%45噸60噸70噸90噸100噸110噸120噸180噸220噸230噸290噸330噸2、增程寬體車占據(jù)“半壁江山”純電動(dòng)寬體車剛卡/電動(dòng)輪燃油寬體車增程寬體車各無人礦卡車型占比露天煤礦無人駕駛礦卡一般由傳統(tǒng)礦卡主機(jī)廠進(jìn)行總裝生產(chǎn)。截至2024年9月，臨工、同力和北等傳統(tǒng)礦卡領(lǐng)軍企業(yè)通過與無人駕駛解決方案商進(jìn)行深度綁定合作，已占據(jù)市場(chǎng)前三的位置，份額分別為成熟度評(píng)價(jià)模型及分類分析2024年4月，國家礦山安監(jiān)局、應(yīng)急管理部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、科技部、財(cái)政部、教育部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于深入推進(jìn)礦山智能化建設(shè)促進(jìn)礦山安全發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出“鼓勵(lì)將智能化裝備和系統(tǒng)常態(tài)化運(yùn)行率納入礦山智能化建設(shè)評(píng)價(jià)關(guān)鍵指標(biāo)，盡快實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)少人化、無人化?！睘榉e極響應(yīng)國家號(hào)召，緊跟礦山智能化發(fā)展的時(shí)代步伐，編寫組編制提出“露天煤礦無人駕駛應(yīng)用成熟度模型”，為露天露天煤礦無人駕駛應(yīng)用成熟度評(píng)級(jí)描繪了從初期嘗試到全面部署無人駕駛技術(shù)的不同應(yīng)用階段。該模型將應(yīng)用成熟度劃分為五個(gè)等級(jí)，每一級(jí)均標(biāo)志著露天煤礦煤礦智能化建設(shè)提供支持和參考。該模型專注于無人駕系統(tǒng)的評(píng)估體系，結(jié)合定性和定量分析，全面、客觀地評(píng)價(jià)無人駕駛技術(shù)在單一礦山中的常態(tài)化應(yīng)用效果，為礦業(yè)企業(yè)提供一套明確且可執(zhí)行的評(píng)估工具，協(xié)助其準(zhǔn)確評(píng)估自身在無人駕駛技術(shù)應(yīng)用這方面的智能化建設(shè)進(jìn)無人駕駛應(yīng)用程度的深化與效能的提升，為礦企評(píng)估其露天煤礦在無人駕駛技術(shù)應(yīng)用方面的成熟度水平提供框無人駕駛規(guī)?；療o人駕駛礦卡應(yīng)用區(qū)域更廣、覆蓋環(huán)節(jié)更多，在礦內(nèi)特定區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)常態(tài)無人駕駛規(guī)?；療o人駕駛礦卡應(yīng)用區(qū)域更廣、覆蓋環(huán)節(jié)更多，在礦內(nèi)特定區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)常態(tài)化下人，全面自主運(yùn)輸。其中，遠(yuǎn)程監(jiān)控和干預(yù)功能仍然保留，允許操作員在必要時(shí)通過遠(yuǎn)程界面接管控制或提供指導(dǎo)。在此階段，無人駕駛礦卡已經(jīng)具備了較高的成熟度和可靠性，產(chǎn)能與有人駕駛接無人駕駛應(yīng)用發(fā)展階段初期應(yīng)用階段礦內(nèi)部署少量無人駕駛礦卡進(jìn)行輔助性作業(yè)，如短途運(yùn)輸、指定區(qū)域的物料搬運(yùn)等，主要用于進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和實(shí)際操作測(cè)試，而非正式承擔(dān)礦山的生產(chǎn)作業(yè)壓力。使用全程需安全員監(jiān)控和干預(yù)。無人駕駛礦卡開始承擔(dān)更多的運(yùn)輸任務(wù)，能夠在特定路線或區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分自主運(yùn)輸，如固定班次、預(yù)設(shè)路徑的運(yùn)輸任務(wù)。雖然仍需安全員進(jìn)行監(jiān)控，但干預(yù)需求顯著降低，安全員僅在必要時(shí)接管控制。有人駕駛礦內(nèi)僅部署有人駕駛礦卡，完成全部運(yùn)輸任務(wù)。全面無人駕駛露天煤礦無人駕駛應(yīng)用的最高成熟度階段，無人駕駛礦卡已能夠在礦內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全自主的駕駛，無需人工干預(yù)。礦內(nèi)全面部署無人駕駛礦卡，成為礦內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕绞剑以诋a(chǎn)能上與有人駕駛礦卡一致甚至超過有人駕駛礦卡。露天煤礦無人駕駛應(yīng)用成熟度評(píng)價(jià)模型旨在通過一系列指標(biāo)，對(duì)應(yīng)用成熟度進(jìn)行全面評(píng)估，與同礦內(nèi)有人駕駛車輛進(jìn)行對(duì)比。指標(biāo)包括：礦區(qū)內(nèi)無人駕駛車輛的占比情況、常態(tài)化無人、無人駕駛車輛效率、礦區(qū)內(nèi)的通信與數(shù)據(jù)傳輸能力、安全監(jiān)控與預(yù)警能力以及智能調(diào)LEVEL2階段，為無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展階10分：≥85%評(píng)估車輛在無人工干預(yù)下完成任務(wù)的能力等完全無人操作狀態(tài)：評(píng)估無人駕駛礦卡在運(yùn)行過程中是否無需任何形式的人工直接干預(yù)，僅在必要時(shí)由遠(yuǎn)程監(jiān)控或維護(hù)人員提供間接支自主決策能力：評(píng)估無人駕駛礦卡在面對(duì)復(fù)雜多變的作業(yè)環(huán)境時(shí)，是否能夠獨(dú)立、準(zhǔn)確地做出決策，包括路徑規(guī)劃、避障策略、故障自處持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)能力：基于無人駕駛礦卡的實(shí)際出勤天數(shù)、工作時(shí)間及其與有人工作業(yè)時(shí)間是否保持一致，以評(píng)估設(shè)備是否真正處于持續(xù)、穩(wěn)定的工作狀態(tài)，滿足“常態(tài)化”運(yùn)行的基本低人工干預(yù)需求：分析無人駕駛系統(tǒng)在運(yùn)行過程中是否需要頻繁的人工接管或干預(yù)，以及人20分：≥1.2評(píng)估5G、V2X等通信技術(shù)的覆蓋范圍以及礦內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和安全性。評(píng)估·通信技術(shù)：礦內(nèi)是否采用采用4G/5G/wifi6主流無線通信技術(shù)，并評(píng)估礦內(nèi)無線通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，確保無人駕駛礦卡、控制中心、基站及其他相關(guān)設(shè)備之間能夠持續(xù)、穩(wěn)·通信覆蓋范圍：評(píng)估無線網(wǎng)絡(luò)是否覆蓋主要·數(shù)據(jù)傳輸速率與帶寬：評(píng)估礦內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率和可用帶寬，是否支持高精度、·網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力：評(píng)估礦內(nèi)是否實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)與外網(wǎng)、控制網(wǎng)與管理網(wǎng)的隔離，網(wǎng)絡(luò)安全滿3分：覆蓋范圍≥50%·覆蓋領(lǐng)域：評(píng)估系統(tǒng)能夠識(shí)別的問題領(lǐng)域是·故障種類：評(píng)估系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中，能夠識(shí)別的問題種類是否廣泛，包括但不限于硬件故·即時(shí)處理能力：評(píng)估系統(tǒng)在檢測(cè)到問題后，是否能夠迅速做出反應(yīng)，啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急程序·處理邏輯的合理性：評(píng)估系統(tǒng)針對(duì)不同類型故障預(yù)設(shè)的故障處理邏輯是否清晰、合理、有效，包括但不限于故障隔離、安全停車、備用系統(tǒng)切換等，能夠有效避免事態(tài)擴(kuò)大，保障人·故障響應(yīng)機(jī)制完善程度：評(píng)估系統(tǒng)是否建立了全面、具體的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，有無對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化流程，預(yù)案內(nèi)容是否詳細(xì)、具體，是否具評(píng)估智能調(diào)度能力，能夠?qū)嶋H支撐多少臺(tái)車統(tǒng)近一年礦內(nèi)無人駕駛車輛運(yùn)行總里程占全力能夠廣泛識(shí)別車端、平臺(tái)端、通信側(cè)等多領(lǐng)域問題，且可識(shí)別問題種類廣泛，包括數(shù)據(jù)異常等。在檢測(cè)到問題后，系統(tǒng)的即時(shí)處理能力強(qiáng)，能夠啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急程序或措施進(jìn)行修復(fù)。針對(duì)不同類型故障預(yù)設(shè)的故障處理邏輯清晰、合理、有效，包括但不限于故障隔離、安全停車、備用系統(tǒng)切換等，能夠有效避免事態(tài)擴(kuò)大，保障人系統(tǒng)建立了全面、具體的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，典型應(yīng)用案例國家能源集團(tuán)堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想和黨的二十大精神為指導(dǎo)，全面貫徹落實(shí)集團(tuán)公司“一個(gè)目標(biāo)、三個(gè)作用、六個(gè)擔(dān)當(dāng)”發(fā)展戰(zhàn)略，以“減人、增安、提效”為根本目的，全面提升露天卡車無人駕駛技術(shù)水平和安全保障能力，打造原創(chuàng)技術(shù)策源地和國家戰(zhàn)略科技力量，加快露天卡車無人駕駛技術(shù)的5500萬立方米，平均運(yùn)行效率達(dá)有人駕駛的87.3%，運(yùn)輸裝卸協(xié)同、智能管控調(diào)度、健康故障監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵核心技術(shù)上形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)了裝運(yùn)卸系統(tǒng)機(jī)器人化控制方法、規(guī)模化高效無人駕駛運(yùn)輸技創(chuàng)新性應(yīng)用賽馬機(jī)制，對(duì)行業(yè)具有代表性的端邊智能與平行智能兩種技術(shù)手段進(jìn)行優(yōu)化融合，提出一套面向露天礦復(fù)雜場(chǎng)景與極端環(huán)境的無人駕駛研究理論與方法。集團(tuán)將持續(xù)鞏固露天煤礦智能化建設(shè)“雙百”取得的成·應(yīng)用高精度融合感知、雙控雙駕線控改造、智能作業(yè)管理與監(jiān)控、實(shí)時(shí)仿真及數(shù)字孿生、·實(shí)現(xiàn)大型礦用卡車的全天候、無人化、機(jī)器人化自主裝運(yùn)卸，有利于防范化解生產(chǎn)安全風(fēng)現(xiàn)階段無人駕駛作業(yè)效率約為人工作業(yè)的85%，項(xiàng)目建成后，預(yù)計(jì)平均月拉運(yùn)量較有人駕·準(zhǔn)東礦率先在新疆開展礦卡無人駕駛研究與應(yīng)用，2022年6月國內(nèi)首例實(shí)現(xiàn)常態(tài)化無人·截至2024年10月上旬，累計(jì)行車?yán)锍?84.74萬公里，運(yùn)輸量797.99萬m3,累計(jì)車次·截至2023年年底，國能集團(tuán)神延煤炭西灣露天煤礦已累計(jì)投入運(yùn)行的無人駕駛車輛共計(jì)31輛，均為額定載重量為240噸的礦用自卸車XDE240，無人駕駛車輛所占比例為·當(dāng)前無人駕駛車輛單日單車運(yùn)行里程為220.8公里，日均單車運(yùn)行時(shí)間平均可達(dá)到20.01·應(yīng)用自主開發(fā)的硬件系統(tǒng)，建立包含定位、感知、決策、規(guī)劃、控制、地圖、安全、健康等模塊的云端、車端、仿真等在內(nèi)的自主研發(fā)核心軟件系統(tǒng)平臺(tái)，形成完全自主可控的礦·首次采用5GSA十MEC獨(dú)立組網(wǎng)方式充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低延時(shí)的特點(diǎn)。首次在極寒地區(qū)以及全天候三班倒制度下進(jìn)行跑車?yán)\(yùn)可在零下50℃的極端條件下進(jìn)行無人駕駛運(yùn)營。實(shí)現(xiàn)在大霧、大雨等極端天氣條件下可不間斷作業(yè)提升了生產(chǎn)效率降低了運(yùn)行成本提高了煤礦的無人化和智能化水平解決了人力資源短缺及從業(yè)人員處于惡劣環(huán)境下的健康彎道的控車策略、優(yōu)化路徑規(guī)劃和路權(quán)管控算法、完善地圖編輯工具等，構(gòu)建一套完整的智能化無人駕駛生產(chǎn)運(yùn)輸控制系統(tǒng)，與電鏟、推土機(jī)、灑水車等輔助設(shè)備編組協(xié)同作業(yè)。同時(shí)，從制度流程、感知程序優(yōu)化、部署感知地圖及提高障礙物識(shí)別高度的方式，構(gòu)建出·2022年在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)220噸級(jí)礦用自卸卡車無安全員全天候常態(tài)化運(yùn)行，累計(jì)安全運(yùn)行突破700天，累計(jì)拉運(yùn)106197車次，拉運(yùn)土方量超1000萬m3,平均效率達(dá)人工的·基于已開展的無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用與研究成果，開展單斗挖掘機(jī)可視化遠(yuǎn)程駕駛、卡車應(yīng)急遠(yuǎn)程接管、可視化遠(yuǎn)程干預(yù)，狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)，輔助設(shè)備精準(zhǔn)定位、感知識(shí)別等智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制挖掘機(jī)與無人駕駛寬體卡車及輔助設(shè)備協(xié)同作業(yè)，形成良好的·基于挖掘機(jī)智能化升級(jí)與遠(yuǎn)程遙控艙位建設(shè)，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)遠(yuǎn)程操控；基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鏟斗斗齒監(jiān)測(cè)；基于故障樹算法確定無人駕駛卡車被動(dòng)遠(yuǎn)程操控激活判別準(zhǔn)則，通過遠(yuǎn)程遙控倉位建設(shè)實(shí)現(xiàn)無人駕駛卡車應(yīng)急遠(yuǎn)程接管；研究挖掘機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)與無人駕駛寬體卡車運(yùn)輸技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制挖掘機(jī)與無人駕駛寬體卡車協(xié)同作業(yè)。同時(shí)，綜合用工成本支出大幅度減少，車輛油耗降低10%以上，每年可以節(jié)省大量燃油費(fèi)用。經(jīng)過大量測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)，核心算法優(yōu)化能夠模擬最優(yōu)駕駛員操作，避免急剎、急轉(zhuǎn)等暴力操作等使輪胎減少損耗至少5%以上，每年可節(jié)省一定的輪胎費(fèi)用。設(shè)備故障率和縮減維護(hù)保養(yǎng)工作量和費(fèi)用降低15%以上。平均增加有效作業(yè)時(shí)間每日2·率先開展5G+無人運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng)研究應(yīng)用的嘗試。國內(nèi)首次使用無人機(jī)3D高精度地圖平臺(tái)進(jìn)行礦山業(yè)務(wù)仿真與精準(zhǔn)規(guī)劃、首次使用5G超級(jí)上行技術(shù)解決無人駕駛及遠(yuǎn)程控制業(yè)務(wù)大上行帶寬需求、首次使用拖曳式智能液壓升降塔解決露天煤礦通訊基站頻繁搬遷問題、首次實(shí)踐并總結(jié)了電信及行業(yè)露天礦5G“規(guī)建維優(yōu)”方法論，解決了露天礦范圍巨大、環(huán)境復(fù)雜、勘測(cè)困難帶來的規(guī)劃問題，并通過行業(yè)畫像、網(wǎng)絡(luò)建模、切片設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)連接級(jí)優(yōu)化等專業(yè)服務(wù)為5G專網(wǎng)建設(shè)提供最優(yōu)解?！つ壳耙牙塾?jì)完成45臺(tái)無人駕駛卡車的改造，實(shí)現(xiàn)25臺(tái)卡車四編組常態(tài)化三班運(yùn)行，全編組實(shí)施無安全員運(yùn)行。累計(jì)運(yùn)行時(shí)長14000小時(shí)，累計(jì)作業(yè)12.3萬車次，完成剝離量1291萬立方米，運(yùn)行里程76萬公里無安全員編組。除去點(diǎn)檢運(yùn)維人員，坑下卡車司機(jī)可減少、轉(zhuǎn)崗約56人。預(yù)計(jì)等礦內(nèi)卡車全部完成無人改造，無人駕駛大規(guī)模應(yīng)用示范，·以露天煤礦的采剝作業(yè)智能融合、采運(yùn)裝備安全高效協(xié)同運(yùn)行為核心任務(wù)，構(gòu)建了露天礦智能采運(yùn)裝備協(xié)同作業(yè)場(chǎng)景的高穩(wěn)定數(shù)據(jù)保障機(jī)制、提出了遠(yuǎn)控電鏟的記憶裝車和防誤入、防碰撞、防傾翻、防斷網(wǎng)等安全保障機(jī)制、研發(fā)了融合集群增量地圖的無人駕駛礦卡高精度安全協(xié)同作業(yè)模式、搭建了露天礦復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境下的設(shè)備高效協(xié)同立體管控·取得巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，獲得直接經(jīng)濟(jì)效益69970萬元，間接經(jīng)濟(jì)效益104280萬元，共174250萬元。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控電鏟配合無人駕駛卡車作業(yè)效率對(duì)比有人作業(yè)效率達(dá)到94.58%。采剝工效由4.76m3/(月·人)提升至11.22m3/(月·人)，提升了2.36倍?！げ捎米詣?dòng)化智能調(diào)度系統(tǒng)，基于礦區(qū)高精度電子地圖，通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)及路側(cè)設(shè)備，結(jié)合無人設(shè)備自身環(huán)境感知，合理調(diào)度無人駕駛卡車沿礦區(qū)內(nèi)設(shè)定的路網(wǎng)自動(dòng)駕駛運(yùn)行，在裝卸載區(qū)與有人操作設(shè)備協(xié)同交互，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸卡車全流程無人駕駛生產(chǎn)作業(yè)?！ね瓿?臺(tái)徐工60噸線控寬體礦車無人化改造，智能調(diào)度與管理、礦用車無人駕駛、挖機(jī)協(xié)同作業(yè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控與應(yīng)急接管、車路協(xié)同系統(tǒng)及定位基站的建設(shè)及實(shí)施，實(shí)土方剝離任務(wù)全流程無人駕作業(yè)。通過控制舉斗速度匹配刮板運(yùn)轉(zhuǎn)速度，解決了因卸料堆積導(dǎo)致刮板機(jī)停機(jī)的問題?！の锢憝h(huán)境氏度，其中，最高氣溫可達(dá)41.2攝氏度，而最低氣溫則低至-49.8攝氏度，極端溫差顯著。同時(shí)，該區(qū)域平此外，南露天礦的作業(yè)區(qū)域內(nèi)，所有剝離臺(tái)階、采煤臺(tái)階均為水平分層，標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階高度15米。西幫內(nèi)排土場(chǎng)邊坡高度達(dá)到135米，由580-340水平9個(gè)內(nèi)排臺(tái)階構(gòu)成。剝離業(yè)務(wù)水平運(yùn)輸，運(yùn)輸量大，車多，交通流密集。采煤業(yè)務(wù)跨平盤運(yùn)輸，屬于連續(xù)爬坡、彎道的重載上坡工況，對(duì)于規(guī)劃控制算法的速度規(guī)劃合理性、運(yùn)動(dòng)·礦方核心訴求礦方對(duì)在礦區(qū)內(nèi)引入無人駕駛礦卡的核心訴求在于無人駕駛礦卡能夠在運(yùn)行時(shí)間及效率上超越傳統(tǒng)有人駕駛的礦卡，且在運(yùn)行成本上實(shí)現(xiàn)顯著的降低，以提高經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，礦方期望無人駕駛技術(shù)在未來能夠成為推動(dòng)礦區(qū)向全面無人化、少人化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)力，在礦區(qū)內(nèi)部的更多環(huán)節(jié)與場(chǎng)景中得到應(yīng)用與拓展，為礦區(qū)·無人駕駛技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀自2020年11月無人駕駛技術(shù)入駐以來，截至2024年9月，南露天礦累計(jì)投放運(yùn)行的無人駕駛車輛里程約1872萬公里，無人駕駛實(shí)際運(yùn)營里程及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)行業(yè)第一。礦內(nèi)所使用的無人駕駛車型為寬體車，具以及三一SKT90i。3年間，無人駕駛車輛已實(shí)現(xiàn)多個(gè)車型迭代，涵蓋了載重45t、70t噸級(jí)燃油礦卡，以及·無人駕駛應(yīng)用效果前后對(duì)比可達(dá)到250公里，相比有人駕駛車輛高出20公里；其管理人員（每人年薪約15萬元），同時(shí)考慮到單人年·無人駕駛車輛編組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)·物理環(huán)境國家能源準(zhǔn)東露天礦所在地最低氣溫可至-40℃,·無人駕駛技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀2020年7月，準(zhǔn)東礦率先在疆內(nèi)開展了礦卡車無人駕駛研究與應(yīng)用，2022年6月國內(nèi)首例實(shí)現(xiàn)常態(tài)化新為第二代百噸級(jí)新能源增程式無人駕駛線控礦卡。2024年6月，無人駕駛礦卡數(shù)量擴(kuò)充至135臺(tái)，為集團(tuán)內(nèi)單礦規(guī)模最大無人駕駛車隊(duì)。搭載無人駕駛系統(tǒng)的礦卡能夠依據(jù)智能云控平臺(tái)規(guī)劃的調(diào)度任務(wù)信息自主高效地完成道路運(yùn)輸任務(wù)。截至2024年10月上旬，·案例優(yōu)勢(shì)1、5G應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控駕駛視頻以及控制數(shù)據(jù)流的毫秒級(jí)數(shù)據(jù)交換。端到端視頻延時(shí)低于200ms，遠(yuǎn)程遙控駕駛中，無人駕駛感知技術(shù)依舊能夠?qū)崟r(shí)感知和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，進(jìn)一步保證遙控駕駛安全。2、常態(tài)化去安全員：業(yè)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)多車常態(tài)化安全員下車真實(shí)運(yùn)營的礦山?！o人駕駛車輛編組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)·物理環(huán)境準(zhǔn)能黒岱溝露天煤礦所處地域的最高氣溫可達(dá)到38.3攝氏度，最低氣溫-30.9攝氏度，平均氣溫在7.2·礦方核心訴求礦方期望引入的無人駕駛產(chǎn)品應(yīng)具有高水準(zhǔn)的易用性與·無人駕駛技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀截至2023年底，準(zhǔn)能黒岱溝露天煤礦已累計(jì)投放并運(yùn)行無人駕駛車輛共計(jì)27輛，正在運(yùn)營的有人駕駛車輛數(shù)量為56輛，無人駕駛車輛所占比例達(dá)到·無人駕駛應(yīng)用效果前后對(duì)比在正常工況下，無人駕駛車輛的單日單車運(yùn)行里程為136公里，相較于有人駕駛車輛減少了20公里；其單日單車運(yùn)行時(shí)長平均可達(dá)16小時(shí)，高于有人駕駛的2小時(shí)。對(duì)無人駕駛車編組來說，單臺(tái)電鏟單日可裝車數(shù)量可達(dá)325輛車，相較于有人駕駛車輛減在應(yīng)用無人駕駛車輛后，該礦累計(jì)減少礦卡司機(jī)68人（單人年薪約為35萬元），單人年度吃住成本此外，該礦的單年事故傷亡率保持為0，與無人駕駛車輛應(yīng)用前保持一致?！o人駕駛車輛編組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)·物理環(huán)境勝利能源一號(hào)露天煤礦所在地溫差極大，最高氣溫均氣溫約為±27攝氏度，平均風(fēng)力等級(jí)為5級(jí)，平均·礦方核心訴求·無人駕駛技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀截至2023年底，累計(jì)投放并運(yùn)行的無人駕駛車輛無人駕駛車輛占總運(yùn)行車輛的比例為5.5%。礦內(nèi)所使用的無人駕駛車型均為北重重卡，每輛車的額定載重量·無人駕駛應(yīng)用效果前后對(duì)比在正常工況下，無人駕駛車輛的單日單車運(yùn)行里程為200公里，低于有人駕駛車輛的300公里；單日單車運(yùn)行時(shí)長平均可達(dá)18小時(shí)，略低于有人駕駛低于有人駕駛車輛的2375立方米。對(duì)無人駕駛車編組來說，單臺(tái)電鏟單日可裝車數(shù)量可達(dá)到358車，低于有人駕駛車輛的450車。應(yīng)用無人駕駛車輛后，該礦累計(jì)減少44名礦卡司機(jī)（每人年薪約30萬元），從而年度累計(jì)可減少人力成本約1320萬元。此外，該礦的單年事故傷亡率保持為0，與無人駕駛車輛應(yīng)用前保持一致?！o人駕駛車輛編組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)·物理環(huán)境國家電投內(nèi)蒙古公司霍林河南露天煤礦所處·礦方的核心訴求礦方對(duì)單礦作業(yè)智能化提升的訴求是期望實(shí)現(xiàn)外委剝離標(biāo)段的全面無人化剝離運(yùn)輸。在運(yùn)營效率方面達(dá)到人工水平的90%，確保生產(chǎn)進(jìn)度能夠滿足礦產(chǎn)生產(chǎn)計(jì)劃與安排的要求。此外，礦方亦關(guān)注于人員招聘及管理中所面臨的人員流動(dòng)性大的問題，期望能夠緩解由此產(chǎn)生的安全管理壓力。·無人駕駛技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀·無人駕駛應(yīng)用效果前后對(duì)比在正常工況下，無人駕駛車輛的單日單車運(yùn)行里程可達(dá)到200公里，與有人駕駛車輛相當(dāng)；單日單車運(yùn)行時(shí)長平均可達(dá)23小時(shí)，超出有人駕駛車輛1.5小時(shí)；日均單車運(yùn)輸量可達(dá)1700立方米，與有人駕駛車輛持平。對(duì)無人駕駛車編組來說，單臺(tái)挖掘機(jī)單日可裝車數(shù)量可達(dá)311車，與有人駕駛車輛相當(dāng)。此外，無人駕駛剝離項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)單日產(chǎn)量7.5萬立方米，礦內(nèi)無人駕駛項(xiàng)目的綜合效率已達(dá)到人工駕駛效率的98%。在應(yīng)用無人駕駛車輛后，該礦累計(jì)減少135名礦卡司機(jī)（單人年薪約為10萬元），以及每人每年的食宿成本1萬元，因此，年度累計(jì)可減少人力成本約1485萬元。此外，該礦的單年事故傷亡率保持為零，與無人駕駛車輛應(yīng)用之前保持一致?！o人駕駛車輛編組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)·物理環(huán)境國能集團(tuán)神延煤炭西灣露天煤礦所在地區(qū)氣極端，最高氣溫可達(dá)38.9攝氏度，最低氣溫可降至零下29攝氏度，平均氣溫為8.6攝氏度。此外，礦內(nèi)為·礦方的核心訴求礦方的核心需求在于，在無特殊情況下實(shí)施“熱交班”制度，確保無人駕駛礦卡能夠持續(xù)、不間斷地進(jìn)行作業(yè)，超越人工駕駛礦卡效率。未來能夠基于現(xiàn)有的多編組運(yùn)行模式，擴(kuò)大到實(shí)現(xiàn)全礦自營礦卡無人駕駛。在控制運(yùn)營成本方面，一是期望能夠減少人力資源開支，并預(yù)防安全事故的發(fā)生；二是降低燃油消耗，進(jìn)而減少作業(yè)車輛的日常運(yùn)營成本；三是通過智能規(guī)劃和決策系統(tǒng)有效避免碰撞和損傷，以最大限度地控制車輛的維護(hù)成本?！o人駕駛技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀·無人駕駛應(yīng)用效果前后對(duì)比在正常工況下，無人駕駛車輛單日單車運(yùn)行里20.01小時(shí)，日均單車運(yùn)輸量可達(dá)3520立方米。對(duì)無人駕駛車編組來說，單臺(tái)電鏟每日可裝車數(shù)量為5至6車，該礦通過無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用，累計(jì)減少了72名礦卡司機(jī)（每人年薪約30萬元以及8名調(diào)度管理人員（每人年薪約30萬元），年度累計(jì)可減少人力成本共計(jì)2400萬元。此外，該礦的單年事故傷亡率保持為零，與無人駕駛車輛應(yīng)用之前保持一致。·無人駕駛車輛編組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)業(yè)圖譜露天礦山無人駕駛產(chǎn)業(yè)主要環(huán)節(jié)包括上游技術(shù)端、中游集成端、下游應(yīng)用端，不僅覆蓋了硬件制造商、軟件開發(fā)商，還涉及提供基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和服務(wù)支持的在政府主管部門的引領(lǐng)下，產(chǎn)業(yè)鏈各方正共同推動(dòng)露天煤礦無人駕駛技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。挑戰(zhàn)及展望礦無人駕駛技術(shù)主要在煤礦領(lǐng)域得以應(yīng)用，這得益于煤我國礦產(chǎn)資源豐富多樣，非煤類露天礦如金屬礦、砂石盡管國內(nèi)無人駕駛技術(shù)已在少數(shù)砂石骨料礦、金屬礦上實(shí)現(xiàn)初步應(yīng)用，但整體還處于探索階段?，F(xiàn)有露天煤礦無人駕駛技術(shù)的通用性受到一定限制，需要針對(duì)各礦區(qū)的差異性進(jìn)行個(gè)性化的開發(fā)定制，而如何設(shè)計(jì)出能夠滿足各類礦山需求通用方案，成為當(dāng)前應(yīng)用場(chǎng)景推廣亟待人駕駛運(yùn)輸?shù)V卡在向礦外運(yùn)輸拓展的方向具備一定的發(fā)展?jié)摿?，且由于該技術(shù)已經(jīng)在礦內(nèi)運(yùn)輸中得到驗(yàn)證，因此與干線、礦外運(yùn)輸應(yīng)用場(chǎng)景的整體適配度較高。但在具體適配過程中，首先要注意礦內(nèi)與礦外運(yùn)輸在業(yè)務(wù)流程上的區(qū)別。干線運(yùn)輸涉及更多的環(huán)節(jié)，如收費(fèi)站、匝道等，這就要求無人駕駛系統(tǒng)具備更全面的功能，需要完成增量算法的調(diào)整。其次是要注意礦外運(yùn)輸環(huán)境更為復(fù)雜，對(duì)技術(shù)要求更高，一方面是礦外運(yùn)輸?shù)貓D規(guī)模將遠(yuǎn)超礦內(nèi)運(yùn)輸，另一方面車輛對(duì)礦外復(fù)雜環(huán)境感知的敏感知和協(xié)同能力。此外，無人礦卡作為重型車輛，礦外工礦無人駕駛礦卡推廣的主要挑戰(zhàn)在技術(shù)層面。例如感知能力方面，井工礦作業(yè)環(huán)境光線不足、濕度高，要求傳感器具備更高的精確度與穩(wěn)定性，其非開闊性環(huán)境需要依賴更精準(zhǔn)的井下三維激光掃描技術(shù)及激光雷達(dá)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)有效感知。在定位問題上，井下環(huán)境存在一定遮擋，衛(wèi)星定位信號(hào)難以到達(dá)井下，使GPS系統(tǒng)無法直接應(yīng)用于井下作業(yè)場(chǎng)景。因此無人駕駛礦卡必須具備在遮擋情況下的通行定位能力。當(dāng)前，露天煤礦無人駕駛礦卡的應(yīng)用尚未獲得廣泛市場(chǎng)認(rèn)可，礦企對(duì)井工礦無人駕駛技術(shù)的成熟度仍存在一定的顧慮，短期內(nèi)推廣上難的道路不平、煤灰揚(yáng)塵等特殊生產(chǎn)環(huán)境均對(duì)無人駕駛技術(shù)構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，特別是隨著礦區(qū)車輛數(shù)量的增加，這些挑戰(zhàn)愈發(fā)凸顯。在現(xiàn)階段無人礦卡的正向設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于礦山地形行駛的特殊性考量不足，包括礦山內(nèi)部道路不平引發(fā)的高頻震動(dòng)、極端溫差環(huán)境（例如新疆的實(shí)際影響。此外，對(duì)于道路平整度的檢測(cè)、與礦山內(nèi)各類工程機(jī)械的交互以及裝載區(qū)域自動(dòng)泊車的復(fù)雜性，也缺乏充分的考量。當(dāng)前，傳統(tǒng)無人駕駛技術(shù)在露天煤礦無人駕駛領(lǐng)域的適配性仍處較低水平，迫切需要進(jìn)行控制執(zhí)行等核心技術(shù)領(lǐng)域不斷突破，以增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)礦山無人駕駛設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)收集大量的數(shù)括設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度等信息，對(duì)于煤礦的運(yùn)營和管理具有重要意義，而這些數(shù)據(jù)存在被泄露或?yàn)E用的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，露天煤礦的無人駕駛設(shè)備高度依賴網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制，一旦網(wǎng)絡(luò)受到黑客攻擊或病毒入侵，可能造成數(shù)據(jù)傳輸中斷、設(shè)備失控等嚴(yán)重后果，都將對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前，無人礦卡照相應(yīng)的車聯(lián)網(wǎng)安全協(xié)議以保障數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。但與其他行業(yè)數(shù)字化建設(shè)過程相比，露天礦無人駕駛方案在主動(dòng)安全措施方面仍較為缺乏，如防火墻、入侵檢測(cè)、無人駕駛礦卡在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重車云結(jié)合策略，探索如何在保障車端決策能力的同時(shí)，又能充分利用云端和邊端的資源，以支持整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源的高的依賴性。確保在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短暫故障時(shí)，無人駕駛礦卡能夠按照預(yù)先設(shè)定的方式去正確的進(jìn)行作業(yè)，而不會(huì)對(duì)人礦卡的需求正逐漸向更大噸位方向發(fā)展。為滿足這一市場(chǎng)需求，各大無人駕駛礦卡廠家著手進(jìn)行更高噸位礦卡的研發(fā)。然而，這一趨勢(shì)也面臨著技術(shù)上的挑戰(zhàn)，特別是在新能源礦卡的動(dòng)力電池方面。隨著礦卡噸位的提升，電池組也需要相應(yīng)增加，但過重的電池組不僅會(huì)增加礦卡的整體重量，降低其有效載重能力，還可能對(duì)礦卡的行駛穩(wěn)定性和操控性產(chǎn)生影響。同時(shí)，電池的能量密度、功率密度、安全性等性能指標(biāo)直接關(guān)系到礦卡的高強(qiáng)度的運(yùn)行，特別是在引入無人駕駛技術(shù)后，運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足全天候7*24小時(shí)作業(yè)要求，對(duì)新能源礦卡的電池的壽命和充電速度提出了更高的要求。2023年以來，增程式礦卡的數(shù)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這一趨勢(shì)主要?dú)w因于增程式礦卡相較于純電礦卡充電時(shí)間更短且無如何保證動(dòng)力電池的續(xù)航能力、功率輸出、使用壽命及安全性能等關(guān)鍵要素，是當(dāng)前新能源礦用卡車研發(fā)亟待當(dāng)前，礦區(qū)無人駕駛行業(yè)仍缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其在接口標(biāo)準(zhǔn)方面存在顯著缺失。由于接口標(biāo)準(zhǔn)缺乏統(tǒng)一規(guī)范，各大廠商在產(chǎn)品開發(fā)上各行其是，大都傾向于以自身標(biāo)準(zhǔn)為主導(dǎo)，再由其他廠商進(jìn)行適配。這一現(xiàn)狀極大地增加了不同廠商產(chǎn)品之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的復(fù)雜性。對(duì)于煤企而言，他們希望能夠在礦內(nèi)集成多家廠商的不同產(chǎn)品，以滿足多樣化的生產(chǎn)需求。然而，由于各廠商產(chǎn)品接口標(biāo)準(zhǔn)的不一致，煤企在選擇不同廠商產(chǎn)品時(shí)面臨諸多限制，給其數(shù)字化、智能化的推進(jìn)帶來了挑戰(zhàn)。此外，在現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)，部分中小型礦場(chǎng)在國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行與落實(shí)方面存在不足，這一現(xiàn)狀也對(duì)無人礦卡的實(shí)際部署與應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)。例如，礦區(qū)道路過窄等生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境條件未能嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)，這在很大程度上影響了無人礦卡在實(shí)際應(yīng)用中的生產(chǎn)效率，同時(shí)也增加了其應(yīng)用的復(fù)雜性和難度。多重發(fā)展機(jī)遇，預(yù)計(jì)未來將以更快的速度實(shí)現(xiàn)普及。一方面，國家和地方層面密集出臺(tái)政策，大力支持露天煤礦的數(shù)字化、智能化建設(shè)，鼓勵(lì)采掘生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的少人并呈現(xiàn)力度繼續(xù)加大的態(tài)勢(shì)。另一方面，國內(nèi)無人駕駛技術(shù)和商業(yè)模式不斷成熟，在露天煤礦領(lǐng)域已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。目前，國內(nèi)已有典型的露天煤礦已進(jìn)入較為成熟的應(yīng)用階段，起到示范作用，樹立了標(biāo)桿。此外，國家和地方的智能化煤礦驗(yàn)收上對(duì)煤礦的無人駕駛技術(shù)應(yīng)用有較大比重的考量，通過此類驗(yàn)收對(duì)煤礦自身的可持續(xù)發(fā)展有較大益處，此舉也成為推動(dòng)更多煤礦布局無云端的統(tǒng)一調(diào)度管理和車輛端的檢測(cè)識(shí)別與動(dòng)作執(zhí)行來完成運(yùn)輸任務(wù)。對(duì)于車輛端遇到故障的情況，解決思路主要為“故障導(dǎo)向停車”，即一旦車輛出現(xiàn)故障，則立刻執(zhí)行停車指令，原地等待救援維修。這一操作保證了車輛的運(yùn)行安全，但也很容易引起運(yùn)輸路線的擁堵，降低車輛編組的整體運(yùn)輸效率。經(jīng)過調(diào)研分析，未來車輛即車輛出現(xiàn)故障后，只要可以排除是直接影響車輛運(yùn)行的問題，則故障車輛仍可以繼續(xù)完成當(dāng)前運(yùn)輸任務(wù)，并主動(dòng)開往車輛維修車間接受維修。這一方面優(yōu)化了車輛端執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)的邏輯，提升了無人駕駛解決方案故障處理的合理性，另一方面也在機(jī)制上提高了車輛編組的整體運(yùn)行效率。雖然故障處理機(jī)制是露天煤礦無人駕駛的非核心功能模塊，但也標(biāo)志著無人駕駛技術(shù)正在不斷推進(jìn)煤礦數(shù)據(jù)融合互通、實(shí)現(xiàn)環(huán)境智能感知智能聯(lián)動(dòng)、重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)警是煤礦數(shù)字化智能化發(fā)展的必由之路。當(dāng)前，我國露天煤礦單礦大多已按業(yè)務(wù)模塊完成了基本功能的數(shù)字化改造，帶來便利的同時(shí)難以統(tǒng)一管控，數(shù)據(jù)價(jià)值也難以挖掘和展現(xiàn)。因此，不少煤企已經(jīng)提出建立一體化智能管理平臺(tái)的訴求：一是單礦內(nèi)目前存在無人礦卡、有人礦卡、挖掘機(jī)、灑水車及其他輔助設(shè)備，需要確保各類機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)信息的互基于先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，安全有效地管理數(shù)據(jù)資產(chǎn)，同時(shí)提取礦山日常運(yùn)營的特征和問題，完成對(duì)礦山運(yùn)營工作的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，發(fā)揮出數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值。目前，國內(nèi)