全球礦業正處于深刻變革之中，礦業生產正在加速走向智能化、無人化。自動駕駛作為礦業的剛性需求，在露天礦區迅猛發展。隨著技術進步與經驗積累，無人化技術正逐漸向礦業其他環節延伸，這是建設智能化礦山的大勢所趨，也是所必須經歷的艱難過程。

提及礦區自動駕駛，露天礦運輸是最容易被想起的應用場景，露天礦自動駕駛具有清晰的商業模式，吸引了大量資本和相關企業進入。但露天礦運輸并非自動駕駛的唯一應用場景，井工礦無人駕駛的市場前景不可小覷，只不過需要克服一系列獨特的困難。

隨著國家對環境保護重視程度的日益提高，加快能源結構調整、研發潔凈煤技術、延伸煤炭產業鏈、促進產業轉型已經成為煤礦企業實現綠色發展的必然選擇。在煤炭行業供給側改革繼續推進的背景下，多家能源集團從戰略高度出發，積極響應生態文明建設的號召，堅持以創新驅動發展，實現社會效益、經濟效益和環境效益的相統一。在建設綠色、智能發展體系中，“安全高效、綠色智能、無人化”等新技術開始飛速興起，短短幾年，露天礦無人化已經在國家能源集團、華能集團、中煤集團、大唐集團等標桿級項目紛紛落地，而與此同時，中國煤炭的賦存條件也為井工礦“無人化、少人化”奠定了充分廣闊的市場。

第十九屆中國國際煤炭采礦技術交流及設備展覽會開幕式

迅速更迭的礦區自動駕駛技術于近日正在召開的煤礦智能化重磅盛會中得到了充分展示。10月26日，由中國煤炭工業協會主辦，中煤集團協辦的第十九屆中國國際煤炭采礦技術交流及設備展覽會在北京中國國際展覽中心（新館）開幕。展會以“智能高效、低碳引領”為主題，吸引了來自中國、德國、美國、英國、波蘭、捷克等16個國家和地區的近800家國內外知名企業參展，展會規模及參展商數量創歷史之最。在這場煤礦智能化的饕餮盛宴中，礦區自動駕駛涌現了大量新產品、新技術與新裝備，其中的井工礦自動駕駛技術突破引發了大規模關注。

礦區自動駕駛風潮涌動

相比井工礦，露天礦空間開放、基礎設施建設成本相對較低，并且由于礦區普遍面臨招工難、成本高、事故頻發的問題。自動駕駛能夠減少人力，提高生產安全性，成為解決礦區尤其是露天礦區痛點的關鍵所在。市場需求旺盛，自動駕駛技術逐漸成熟，使得露天礦區成為自動駕駛落地的最佳場景。

如今自動駕駛已經在國家能源集團寶日希勒礦區、華能集團伊敏礦區、寶武集團馬鞍山南山礦區、大唐集團寶利礦區等露天礦區展開無人化改造與運營，車輛類型以自動駕駛礦卡為主，極少數礦區已實現24小時全天候無安全員作業，業內最高車輛速度已達40公里/小時，超過有人駕駛的30km/h，無人駕駛綜合效率不低于有人。

今年4月，億歐智庫發布《2021中國礦區自動研究報告》，報告指出隨著國家政策引導的持續深入與行業需求的不斷增強，礦區自動駕駛市場規模總額超過千億。

億歐智庫：《2021中國礦區自動研究報告》

在政策支持下，自動駕駛的商業化應用需要以深厚的技術沉淀為支撐。在礦山無人化改造領域，只有通過充分的技術實力，才能滿足盡可能多的機型與礦種的覆蓋，并克服各樣復雜環境，最終才能真正贏得客戶信任，并且為大規模落地奠定基礎；對于自動駕駛運營而言，在礦產資源需求日益增長的現階段，考慮到無人駕駛車輛成本以及有人駕駛的效率，只有完成無安全員情況下的穩定作業、無人駕駛綜合效率不低于有人駕駛，方才能跑通礦區自動駕駛的商業閉環。

因此，即便超千億的市場規模吸引了眾多初創企業參與其中并不斷加碼，但絕大多數初創企業的自動駕駛產品主要集中在露天礦區運輸環節，其自動駕駛之路仍有很長的路要走。

事實上，礦車實現無人駕駛只是第一步，隨著智能化礦山建設的推進，如何與礦區內其他設備進行協同，是礦區無人駕駛企業必須要面對的現實問題。事實上，已經有嗅覺靈敏的企業開始加快提供礦區無人化解決方案，以期望在競爭激烈礦區無人駕駛賽道中搶得先機。

例如，在業內首個完成工業驗收的寶日希勒露天礦區，已實現極寒環境下24小時全天候無安全員作業，截至2021年8月，無人駕駛卡車累計編組運行5萬余公里，土方運輸量60余萬立方米，最高運行時速達到業內最高的每小時40km/h，超過有人駕駛規定的30km/h，無人駕駛系統可動率大于96.7%，無人駕駛運輸綜合效率不低于有人駕駛。通過中國煤炭工業協會組織的工業性示范運行安全評審和科技成果鑒定、國家能源集團組織的項目驗收，成果達到國際先進水平。

寶日希勒露天礦：全天候 真無人駕駛

事實上，只單一提供自動駕駛技術的服務商已經難以滿足礦產企業的需要，國家能源集團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人駕駛為基礎，涵蓋智能選煤廠、數字檔案、生態建設、地面系統無人值守的智能礦山系統。

主機廠、礦企、設計院以及無人駕駛企業共同構成了智能礦山產業鏈，這個復雜的生態圈需要高度開放性的智能化系統。這樣的開放性不僅包括機型、礦種與生產作業流程盡可能實現全面覆蓋，更包括應用場景的高度延展性。

井工礦風口已至，頭部企業搶先布局

未來隨著無人駕駛礦車在露天礦區規模化應用，不斷積累的自動駕駛技術經驗也將逐漸應用到其他環節，這將智能化礦山建設的堅實基礎，井工礦的無人化水平也將得到快速提升。

但更現實的問題是，井工礦的無人化改造難度遠高于露天礦，自動駕駛的落地應用需要技術進步和可行商業模式的支持，這也是很多無人駕駛企業尚未涉足井工礦的重要原因。

井工礦的環境更為復雜，這里光照不足，無法有效利用衛星定位系統，也缺少有效的通信手段，這些都是井工礦智能化進程中無法避免的挑戰。

對于井工礦而言，自動駕駛技術主要應用于無軌運輸車輛。國外企業如阿特拉斯、山特維克以及卡特彼勒等很早就開始完善地下礦用車輛的自主控制技術，隨著傳感、導航、通信和系統集成技術不斷進步，車輛的自動化水平也在不斷提高。

井工礦無人駕駛系統的特殊之處在于，極度依賴覆蓋整個運輸大巷的寬帶移動數據通信網絡的支持，還要和智能調度系統相互配合，通過機車操控自動化、路況判別智能化來實現。系統要能支持現場遙控、遠程遙控和自主運行等多種駕駛模式，只有這樣才能適應礦內的各種作業場景。

隨著5G技術的應用，云計算或邊緣計算架構的應用和機器視覺技術的發展，無人駕駛技術有望在大中煤礦推廣應用，推動煤礦開采的無人化進程。

陜煤集團小保當井工礦5G+無人駕駛

近日，在陜煤集團小保當“5G+智慧礦區”示范項目通報會上，驗收組專家一致認為項目基礎資料齊全、井上井下5G網絡基站覆蓋完備，搭建的工業互聯網混合云平臺運行穩定可靠，能夠滿足日常生產作業實際需求，符合陜西省工信廳驗收標準，同意通過驗收。據悉，小保當5G+智慧礦區示范項目是由小保當公司聯合中國電信陜西分公司、慧拓智能機器有限公司、西安科技大學以及其他合作伙伴，開展的一次科研創新實踐。

事實上，隨著在露天礦自動駕駛領域商業規模化落地的加速，行業優勢不斷擴大的慧拓在去年便開始布局井工礦無人化，并在一年多的時間內完成了關鍵技術的落地轉化，在井工礦無人運輸防爆、井下定位等關鍵技術取得重大進展。目前，慧拓是國內唯一一家兼顧露天礦無人化與井工礦無人運輸場景的解決方案、產品和運營服務提供商，2021年內累計井工礦訂單額近億元。

作為中科院孵化的高科技公司代表，慧拓卓越科技創新實力為其快速實現多個井工礦無人駕駛項目商業化落地奠定了充分基礎。公司自主研發的“愚公YUGONG”系統，它的誕生源于首席科學家王飛躍教授擁有人工智能30余年技術沉淀。以世界首創的ACP平行駕駛理論為支撐，慧拓自主研發出了以云端智能調度與管理系統、礦車無人駕駛系統、挖機協同作業管理系統等六大核心子系統組成的“愚公YUGONG“無人礦山整體解決方案，是目前世界唯一全機型適配，國內唯一多礦種、兼顧露天與井工礦全場景的解決方案。

慧拓愚公YUGONG無人礦山整體解決方案

平臺化和開放性是愚公系統的關鍵特色，它的優勢在于使系統能快速鏈接各種礦用裝備，并與系統融合，這樣就可以推進整個產業生態的智能化集成。相比有人運營，“愚公YUGONG”系統總體可提高礦山生產效率，節約油耗并提升輪胎壽命，大幅降低人工成本，而且幾乎完全杜絕了安全事故。

而在本次展會中，在持續引發行業高度關注的礦用設備智能化領域，井工礦自動駕駛更是代表了行業的技術前沿，成為業內關注焦點。

在國家能源集團的展廳中，井工礦智能化技術精彩紛呈，其中包括大柳塔智能綜采、智能掘進的核心技術，以上灣煤礦為代表的5礦6井億噸級區域中央生產指揮中心等，眾多黑科技引來參會者紛紛駐足；航天重工多款無軌膠輪車設備及“航天智星”礦山無人化運輸解決方案一一亮相，更是引來了大批權威媒體與專業觀眾贊嘆連連；中煤集團、中煤科工集團也紛紛亮向展會，成套化智能開采技術得到了與會觀眾熱烈關注；華為公司通過系統、視頻、實物互動等方式，向客戶和伙伴分享眾多基于5G技術的井下智慧礦山方案；眾多國產品牌公司的全礦山無人化解決方案與德國、日本、美國等展商同臺競技，不遜色分毫。

國家能源集團展廳

可以看出，井工礦的智能化、無人化改造對設備和技術都有非常苛刻的要求。北京礦冶科技集團副總經理戰凱團隊的一項研究成果顯示，智能采礦技術快速發展的突出表現是采礦裝備的智能化進程逐步升級，無人和集中控制的采礦設備，已經進入實際應用的階段。

典型的無軌裝備采礦的智能開采技術可以分為控制層、傳輸層和執行層，傳輸層與控制層都需要開發適用于井下環境的高速、高精度設備定位、跟蹤和控制相應系統，為井下無軌設備的自主運行、避障和遠程遙控提供技術和支持，即設備精確定位與智能導航。

煤礦智能化相關專家認為，在我國的礦產資源中，井工礦在數量上遠遠超過露天礦，但由于井下地質環境較露天礦更為惡劣復雜，實現無人化需要卓越技術與優勢商業的雙重護航。在技術層面，通過激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、熱成像相機等傳感器，研發多源異構融合感知技術可以適應井下巷道弱光照和水汽干擾工況；采用UWB定位、激光SLAM、高精地圖等多項技術，研制高精度組合定位系統可以實現在無GPS信號環境中的大范圍精準定位。在商業方面，獲取國企、央企足夠的信任背書是科技公司進行井工礦自動駕駛的壁壘，這需要技術實力、商業經驗與服務專業性的多維沉淀。

井工礦的無人化改造需求真實存在，這也是自動駕駛技術應用的重要背景。以煤炭產業為例，我國煤炭開采條件極其復雜，90% 以上的煤炭資源僅適合井工開采，平均開采深度600 米，全國50%以上煤炭儲量處于高瓦斯地區，從事采煤、掘進、運輸等危險繁重崗位人員占比超過60%，因而煤炭是迫切需要智能化、無人化改造的行業之一。

在本屆展覽會的主旨發言中，王國法院士表示：煤礦智能化建設是一個不斷發展、不斷提高的過程。在煤礦系統智能化的基礎上，進而在井下和井上的主要作業點、線崗位，應用智能裝備，全面替代人工高危、高強度作業。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家智能制造發展規劃，大力支持高端綜采綜掘智能化裝備、重大災害應急救援智能裝備等研發應用，與國有企業、科技企業共建全國煤礦大數據中心及應用云平臺，從主要提供煤機產品向提供產品和服務轉變，向提供整體解決方案轉變，向提供全生命周期服務轉變，推動制造與服務協同發展，形成智能化煤礦高質量運行的新模式。

參考資料：

礦用無人卡車國內外研究現狀及關鍵技術

井下礦山智能采礦體系的平臺架構研究與實現

國內外地下全屬礦山采礦車輛的現在與未來

基于無人裝備的地下金屬礦智能開采技術

第十九屆中國國際煤炭采礦技術交流及設備展覽會隆重開幕

平行礦山，平安運行的礦山