智慧礦山前景廣闊 工程機(jī)械制造商大有可為

【轉(zhuǎn)自 第一工程機(jī)械】

礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段我國95%以上的能源、80%以上的工業(yè)原料、70%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源來源于礦產(chǎn)資源。礦山機(jī)械是礦山開采過程中不可或缺的重要設(shè)備，對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用發(fā)揮著重要的作用，其投入的重要性不言而喻。

隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化、智能化技術(shù)與礦業(yè)的融合進(jìn)程不斷加速，工程機(jī)械企業(yè)礦用裝備的大力創(chuàng)新研發(fā)支持，智慧礦山建設(shè)已成為國家、行業(yè)和企業(yè)共同關(guān)注的熱點(diǎn)話題。經(jīng)過近年來的快速發(fā)展，我國的智慧礦山領(lǐng)域也取得了重大突破。從技術(shù)的提升，到企業(yè)需求認(rèn)知的轉(zhuǎn)變，再到實(shí)踐的落地，我國智慧礦山領(lǐng)域已經(jīng)探索出了一條數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化建設(shè)，以及企業(yè)在新動能轉(zhuǎn)化體系下的轉(zhuǎn)變之路。

智慧礦山建設(shè)目標(biāo)及內(nèi)涵

智慧礦山以現(xiàn)代信息、控制技術(shù)和先進(jìn)裝備為基礎(chǔ)，其內(nèi)涵包括實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備無人化、物流管理智能化、回采工序自動化、生產(chǎn)管理信息化，使礦山安全、綠色、高效運(yùn)營，最終構(gòu)建智能化無人礦山。

圖1 智慧礦山建設(shè)目標(biāo)解析

圖2 智慧礦山建設(shè)內(nèi)涵

智慧礦山的建設(shè)過程主要包括以下幾個方面：

1.數(shù)字化：對礦山進(jìn)行信息化建設(shè)，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、信息流、資產(chǎn)運(yùn)營等進(jìn)行數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)對礦山整體情況的全面掌控和及時監(jiān)測。

2.智能化：通過人工智能技術(shù)，提升礦山的自主決策、自動化、自適應(yīng)等能力，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和靈活應(yīng)變。

3.物聯(lián)網(wǎng)：通過安裝傳感器，實(shí)現(xiàn)對礦山的實(shí)時監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少能源消耗和生產(chǎn)損失。

4.云計(jì)算：通過云端技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山運(yùn)營的高效化、智能化管理，提升礦山的競爭力。

5.綠色環(huán)保：通過礦山生產(chǎn)過程中廢棄物的回收和能源消耗減少，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。提高礦工工作安全性，減少礦山災(zāi)害風(fēng)險。

智慧礦山的建設(shè)既是礦業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必然趨勢，也是可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。隨著信息技術(shù)的不斷升級和發(fā)展，智慧礦山建設(shè)也將不斷推進(jìn)和完善，成為未來礦業(yè)發(fā)展的重要引擎。

主要實(shí)現(xiàn)途徑：以智能裝備和機(jī)器人為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)和算法為核心，全面提升礦井感知、數(shù)據(jù)處理、裝備系統(tǒng)、智能控制能力、突破智能化關(guān)鍵技術(shù)，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)智慧礦山。

國內(nèi)外智慧礦山發(fā)展歷程

國外從上個世紀(jì)90年代陸續(xù)從國家層面提出并實(shí)施了智慧礦山和采礦自動化技術(shù)的研究計(jì)劃，《中國制造2025》為信息化和工業(yè)化兩化深度融合引領(lǐng)和帶動制造業(yè)的發(fā)展。

圖3 智慧礦山發(fā)展歷程

圖4 國內(nèi)外典型智慧礦山建設(shè)案例分析

在智慧礦山機(jī)械設(shè)備方面，國外比較領(lǐng)先的企業(yè)有卡特彼勒、小松、沃爾沃、白俄羅斯的別拉斯（BELAZ）等工程機(jī)械企業(yè)。

國內(nèi)目前參與礦區(qū)無人駕駛研發(fā)及制造的企業(yè)主要有五類：①大型采礦企業(yè)，如洛鉬集團(tuán)、神華集團(tuán)、中金集團(tuán)等；②礦用車生產(chǎn)企業(yè)，如北方股份、中國中車、徐工集團(tuán)等；③數(shù)字礦山裝備企業(yè)，如東方測控、迪邁科技等；④智能駕駛創(chuàng)業(yè)公司，如西井科技、踏歌智行、慧拓智能等⑤其他企業(yè)，如躍薪智能等。

目前國內(nèi)外智慧礦山發(fā)展差距

資源管理數(shù)字化方面：國外基本實(shí)現(xiàn)地質(zhì)建模，開采過程的三維數(shù)字化管理；國內(nèi)的大部分礦山處于地質(zhì)建模階段，礦山資源的數(shù)字化、采準(zhǔn)開采設(shè)計(jì)應(yīng)用效果不佳。

采掘裝備智能化方面：國外基本實(shí)現(xiàn)采礦裝備大型化和部分智能化應(yīng)用；國內(nèi)整體自動化程度較低，資源稟賦條件決定采礦工藝實(shí)現(xiàn)采掘智能化難度較大。

運(yùn)營管理智能化方面：國外建立采選運(yùn)營管控中心，實(shí)現(xiàn)集中管控；國內(nèi)則是分階段建設(shè)系統(tǒng)，各系統(tǒng)不同廠家造成數(shù)據(jù)格式差異大，系統(tǒng)分散，信息融合程度差。

安全與經(jīng)濟(jì)效益方面：國外一線作業(yè)人員少，生產(chǎn)及管理效率高；國內(nèi)一線作業(yè)人員多，生產(chǎn)及管理效率較低。

智慧礦山建設(shè)面臨的普遍問題

缺乏智慧礦山頂層規(guī)劃。建設(shè)信息化系統(tǒng)“各自為政”，未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)；“集團(tuán)公司-礦業(yè)公司-礦山”三級管理體系未實(shí)現(xiàn)智能化管控。

裝備系統(tǒng)自動化程度低。受資源稟賦、開采技術(shù)條件的影響，礦山裝備自動化水平參差不齊；勞動效率低、招工難，減人及安全需求強(qiáng)烈。

信息化系統(tǒng)融合度差。系統(tǒng)多、平臺不統(tǒng)一、統(tǒng)一管控難度大；數(shù)據(jù)繁雜、缺乏挖掘分析。

管理制度及模式落后。礦山地理位置分散，管理不便；組織機(jī)構(gòu)復(fù)雜，管理效率低。

國內(nèi)各工程機(jī)械企業(yè)相關(guān)規(guī)劃

三一智礦

2018年10月三一智礦科技有限公司在北京注冊成立，三一智礦的“出身”決定了擁有“重工”基因的它，有能力完成無人化前裝設(shè)備的生產(chǎn)。

2019年，三一智礦的智能化產(chǎn)品SKT90Ei無人駕駛純電動寬體車下線，并亮相北京煤機(jī)展。2020年三一智礦與青海紫金集團(tuán)就建設(shè)露天無人樣板礦達(dá)成合作，并于12月實(shí)現(xiàn)無人駕駛寬體車與遙控挖掘機(jī)協(xié)同作業(yè)。2021年7月，無人駕駛智能調(diào)度平臺V1.0發(fā)布，無人駕駛常態(tài)化運(yùn)營。2022年智慧礦山實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營，9月無人駕駛安全員下車，10月智礦云上線。2023年三一智礦提出智慧礦山解決方案，露天礦山綜合管控系統(tǒng)在4月份正式交付，不僅簽訂了特變電工天池能源露天煤礦60臺無人駕駛礦卡訂單，更是拿下與新疆駿瑞超500臺無人駕駛礦車的合作訂單。

短短五年時間，三一智礦便依托三一重工長期深耕市場的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上有能力為自身的智慧礦山方案“量體裁衣”，打造可常態(tài)運(yùn)營的落地方案。

SKT90E純電動寬體車

在智慧礦山的構(gòu)建中，硬件設(shè)備如無人駕駛卡車、智能化挖掘機(jī)、監(jiān)控設(shè)備等扮演著基礎(chǔ)載體的角色，是實(shí)現(xiàn)智慧礦山的物理基礎(chǔ)，其背后的“靈魂”則是核心智能化云端技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策系統(tǒng)。三一智礦選擇與中國領(lǐng)先的云服務(wù)商騰訊云深度合作，打造了5G遠(yuǎn)程實(shí)時操控產(chǎn)品及解決方案。騰訊云有音視頻傳輸這樣的核心技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)時延100毫秒以內(nèi)，顯著提高了礦卡遠(yuǎn)程駕駛的安全性。

除此之外，為了應(yīng)對礦車在無線信號不穩(wěn)定環(huán)境中移動時畫面?zhèn)鬏數(shù)碾y題，騰訊云采用5G與音視頻傳輸技術(shù)，自主研發(fā)了一系列解決方案，獲得客戶高度認(rèn)可。

三一智礦的成立，在礦山行業(yè)中首次實(shí)現(xiàn)整個無人化前裝設(shè)備的研發(fā)和商業(yè)化運(yùn)營。三一智礦整合集團(tuán)及外部資源，創(chuàng)建了一套行業(yè)內(nèi)和客戶都認(rèn)可的智慧礦山解決方案。

山推股份

山推目前正積極布局5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人工智能的深度融合，助推“中國制造”向“中國智造”轉(zhuǎn)變，為智慧礦山建設(shè)注入強(qiáng)大動力。

山推SD90-5E推土機(jī)

依托工程機(jī)械行業(yè)建立的第一個工業(yè)5G商用化技術(shù)示范基地，山推將5G通訊技術(shù)、智能控制技術(shù)與大功率推土機(jī)緊密結(jié)合。全新的4D光場5G智能遙控推土機(jī)在SD90-5礦山推土機(jī)的基礎(chǔ)上，采用了先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)，完美兼容機(jī)駕駛和遙控駕駛兩種模式。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，它可實(shí)現(xiàn)360度無死角移動，具有低延時、高寬帶的特點(diǎn)。更重要的是，它突破了傳統(tǒng)的操作方式，使設(shè)備遠(yuǎn)程操控和施工展示成為可能。

技術(shù)的創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在遙控駕駛上。山推首創(chuàng)的“4D光場”及裸眼3D技術(shù)在此次產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。通過這一技術(shù)，推土機(jī)工作場景的整個光場信息被完整收集，并通過裸眼3D屏真實(shí)地還原在駕駛員眼前。這使得駕駛員可以遠(yuǎn)程操控智能遙控推土機(jī)進(jìn)行各種作業(yè)，從平整路面到搭建擋墻，從整理物料到無人駕駛，全面提升了作業(yè)效率和安全性。

山推的智能遙控推土機(jī)在人機(jī)分離、操作精度、駕乘視角、操控靈活度、精準(zhǔn)度等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。這一創(chuàng)新不僅提升了推土機(jī)的工作性能，更引領(lǐng)了整個工程機(jī)械行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。從傳統(tǒng)的駕駛手操作到800米無線遙控推土機(jī)，再到如今的遙控駕駛施工的山推SD90-5E推土機(jī)，山推在軟件運(yùn)行穩(wěn)定、人機(jī)交互順暢、施工現(xiàn)場安全高效等方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

遙控駕駛施工現(xiàn)場

值得一提的是，山推開發(fā)的首臺4D光場5G遠(yuǎn)程遙控推土機(jī)在內(nèi)蒙古煤礦中成功應(yīng)用，為智慧礦山建設(shè)增添了濃墨重彩的一筆。三臺5G遙控推土機(jī)已穩(wěn)定運(yùn)行超過8000小時，設(shè)備狀態(tài)表現(xiàn)優(yōu)異。通過5G遠(yuǎn)程在線控制與精準(zhǔn)同步操作工藝的結(jié)合，推土機(jī)在生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)了超遠(yuǎn)距離的遙控駕駛，并高質(zhì)量完成了平整、做坡、降高等作業(yè)任務(wù)。這一項(xiàng)目的成功實(shí)施不僅填補(bǔ)了當(dāng)前極寒地區(qū)礦山設(shè)備無人化技術(shù)領(lǐng)域的多項(xiàng)空白，更在國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域起到了示范引領(lǐng)的作用。

同力重工

同力重工作為非公路寬體自卸車行業(yè)的開創(chuàng)者和引領(lǐng)者，在2014年成功研發(fā)?業(yè)?臺純電動非公路寬體?卸?；在2018年成功開發(fā)??駕駛非公路寬體?自卸；在2023年成功研發(fā)行業(yè)首臺甲醇混動非公路寬體自卸車，并實(shí)現(xiàn)新能源非公路寬體自卸車行業(yè)年度市占率第一。如今，同?重工智能化新能源產(chǎn)品市場累計(jì)保有量已超千臺，應(yīng)用的各類礦?已近百座，遍布祖國東西南北甚至海外、高山平原、沙漠雨林、內(nèi)陸沿海，實(shí)現(xiàn)了露天礦?運(yùn)輸場景的全天候覆蓋。

同力重工新能源寬體自卸車

2022年，同力重工成立全資?公司陜西同?重?新能源智能科技有限公司（簡稱“同力科技”），專注新能源與智能化產(chǎn)品的專業(yè)研發(fā)、?產(chǎn)、制造、銷售與服務(wù)。

同力科技依托同?重工在?公路寬體?卸??業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)積淀，在開發(fā)、生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、市場和服務(wù)全體系的規(guī)模化優(yōu)勢平臺基礎(chǔ)上，建?獨(dú)??重點(diǎn)突出鮮明的業(yè)務(wù)運(yùn)營體系：通過以電動化和智能化技術(shù)應(yīng)?為核?競爭?，在載重60噸級、70噸級、85噸級和91噸以上級車型產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全覆蓋，具體有純電動充電版、側(cè)置換電版、頂置換電版、柴油混動版、甲醇混動版、天然氣混動版、氫能動力版和無人駕駛版等多系列產(chǎn)品。持續(xù)創(chuàng)新性地為用戶提供?性價?的綠?智慧礦?運(yùn)輸設(shè)備解決?案。

2021年，同力重工登錄北交所并成為北交所價值TOP10企業(yè)。伴隨同力重工進(jìn)入規(guī)模高質(zhì)快速發(fā)展軌道，同力重工在產(chǎn)品正向開發(fā)能力建設(shè)方面加大投入，目前已建成國內(nèi)最大的非公路寬體自卸車應(yīng)用開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，建成“建模仿真、整車道路載荷模擬試驗(yàn)、動力系統(tǒng)試驗(yàn)和無人駕駛車輛標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定”等相關(guān)開發(fā)能力，有效縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)驗(yàn)證周期。

徐工機(jī)械

作為中國高端礦業(yè)裝備先行者，徐工積極響應(yīng)國家智慧礦山戰(zhàn)略，持續(xù)深耕礦用裝備無人駕駛技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)，致力于為行業(yè)提供高效、安全、智能的礦山無人駕駛解決方案。徐工無人駕駛礦用車、挖掘機(jī)等成套化裝備在神延煤礦、平莊煤礦、華潤水泥礦等多個礦區(qū)運(yùn)營。

徐工XDE240礦用自卸車

其中，31臺無人駕駛的徐工XDE240礦用自卸車成功在神延西灣露天煤礦編組應(yīng)用。憑借先進(jìn)的技術(shù)和高效的運(yùn)營模式，徐工無人礦卡有效助力西灣露天礦提升生產(chǎn)效率、降低運(yùn)營成本，同時極大地減少操作風(fēng)險、保障人員安全，成為徐工無人駕駛技術(shù)邁向成熟階段的重要標(biāo)志。

中聯(lián)重科

中聯(lián)重科礦山機(jī)械是中聯(lián)重科重要的戰(zhàn)略發(fā)展產(chǎn)業(yè)板塊，建有國家級技術(shù)中心?；厮輾v史長河，中聯(lián)重科有著悠久深厚的礦山基因，最早可追溯到1956 年成立的建工部機(jī)械施工總局設(shè)計(jì)室，這是我國工程機(jī)械、礦山機(jī)械行業(yè)最早的科研單位。

電傳動礦用自卸車ZTE210

2024年1月21日，由中聯(lián)重科自主研制的首臺百噸級全國產(chǎn)化電傳動礦用自卸車ZTE210在湖南長沙榮耀下線。ZTE210的成功下線，徹底了改寫我國百噸級電傳動自卸車核心部件長期依賴進(jìn)口的局面，也標(biāo)志著中聯(lián)重科礦機(jī)板塊正式挺進(jìn)高端礦業(yè)裝備市場。

中聯(lián)礦機(jī)獨(dú)辟蹊徑，創(chuàng)造性地采用純電動礦用寬體自卸車+架線的雙源動力方案，用電網(wǎng)供電的方式解決動力電池續(xù)航不足的問題，車輛無需專門充電或換電，可實(shí)現(xiàn)無限續(xù)航，徹底解決行業(yè)痛點(diǎn)。中聯(lián)礦機(jī)的ZT115DPEV車型，以純電的ZT115EV車型為基礎(chǔ)，額定載重70噸，增加了從外部取電的受電弓和控制組件。當(dāng)行駛到架空線區(qū)間時，升起受電弓，從架空線取得的電流以驅(qū)動車輛，同時給動力電池充電。當(dāng)離開架空線區(qū)間時，車輛狀態(tài)切換至正常行駛，此時運(yùn)用與純電車輛無異。通常，架空線供電只在固定路線的坡道上單側(cè)架線，為車輛重載上坡提供動力。

中聯(lián)礦機(jī)的純電動礦用寬體自卸車+架線的雙源動力方案不僅解決了動力電池的續(xù)航問題，同時也能提高運(yùn)行速度，增加生產(chǎn)力。通常在一個工作循環(huán)中，連續(xù)坡道上重載上坡是運(yùn)行速度最慢的環(huán)節(jié)，普通車輛一般只有8~11km/h的速度，而中聯(lián)ZT115DPEV采用了更大功率的雙電機(jī)以及4擋自動變速箱，重載連續(xù)坡道（10%坡度）上的速度＞15km/h，從而縮短了循環(huán)時間，提高了產(chǎn)能。

未來，為了滿足能源的需求，國內(nèi)企業(yè)必須要創(chuàng)新礦山機(jī)械制造技術(shù)，全面提升礦山機(jī)械數(shù)字智能化水平，助推行業(yè)發(fā)展新變革，培育行業(yè)發(fā)展新力量，構(gòu)筑行業(yè)發(fā)展新優(yōu)勢，全面推進(jìn)智慧礦山建設(shè)。