智慧礦山前景廣闊 工程機械制造商大有可為

【轉自 第一工程機械】

礦產資源是國民經濟建設和社會發展的物質基礎。現階段我國95%以上的能源、80%以上的工業原料、70%以上的農業生產資源來源于礦產資源。礦山機械是礦山開采過程中不可或缺的重要設備，對于礦產資源的開發和利用發揮著重要的作用，其投入的重要性不言而喻。

隨著新一代信息技術的快速發展，數字化、智能化技術與礦業的融合進程不斷加速，工程機械企業礦用裝備的大力創新研發支持，智慧礦山建設已成為國家、行業和企業共同關注的熱點話題。經過近年來的快速發展，我國的智慧礦山領域也取得了重大突破。從技術的提升，到企業需求認知的轉變，再到實踐的落地，我國智慧礦山領域已經探索出了一條數字化轉型、智能化建設，以及企業在新動能轉化體系下的轉變之路。

智慧礦山建設目標及內涵

智慧礦山以現代信息、控制技術和先進裝備為基礎，其內涵包括實現固定設備無人化、物流管理智能化、回采工序自動化、生產管理信息化，使礦山安全、綠色、高效運營，最終構建智能化無人礦山。

圖1 智慧礦山建設目標解析

圖2 智慧礦山建設內涵

智慧礦山的建設過程主要包括以下幾個方面：

1.數字化：對礦山進行信息化建設，將生產數據、管理數據、信息流、資產運營等進行數字化管理，實現對礦山整體情況的全面掌控和及時監測。

2.智能化：通過人工智能技術，提升礦山的自主決策、自動化、自適應等能力，實現快速響應和靈活應變。

3.物聯網：通過安裝傳感器，實現對礦山的實時監控，提高生產效率和產品質量，減少能源消耗和生產損失。

4.云計算：通過云端技術，實現礦山運營的高效化、智能化管理，提升礦山的競爭力。

5.綠色環保：通過礦山生產過程中廢棄物的回收和能源消耗減少，實現對環境的保護和可持續發展。提高礦工工作安全性，減少礦山災害風險。

智慧礦山的建設既是礦業創新發展的必然趨勢，也是可持續發展的重要舉措。隨著信息技術的不斷升級和發展，智慧礦山建設也將不斷推進和完善，成為未來礦業發展的重要引擎。

主要實現途徑：以智能裝備和機器人為基礎，以數據和算法為核心，全面提升礦井感知、數據處理、裝備系統、智能控制能力、突破智能化關鍵技術，通過數據驅動實現智慧礦山。

國內外智慧礦山發展歷程

國外從上個世紀90年代陸續從國家層面提出并實施了智慧礦山和采礦自動化技術的研究計劃，《中國制造2025》為信息化和工業化兩化深度融合引領和帶動制造業的發展。

圖3 智慧礦山發展歷程

圖4 國內外典型智慧礦山建設案例分析

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

國內目前參與礦區無人駕駛研發及制造的企業主要有五類：①大型采礦企業，如洛鉬集團、神華集團、中金集團等；②礦用車生產企業，如北方股份、中國中車、徐工集團等；③數字礦山裝備企業，如東方測控、迪邁科技等；④智能駕駛創業公司，如西井科技、踏歌智行、慧拓智能等⑤其他企業，如躍薪智能等。

目前國內外智慧礦山發展差距

資源管理數字化方面：國外基本實現地質建模，開采過程的三維數字化管理；國內的大部分礦山處于地質建模階段，礦山資源的數字化、采準開采設計應用效果不佳。

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

運營管理智能化方面：國外建立采選運營管控中心，實現集中管控；國內則是分階段建設系統，各系統不同廠家造成數據格式差異大，系統分散，信息融合程度差。

安全與經濟效益方面：國外一線作業人員少，生產及管理效率高；國內一線作業人員多，生產及管理效率較低。

智慧礦山建設面臨的普遍問題

缺乏智慧礦山頂層規劃。建設信息化系統“各自為政”，未實現統一規劃設計；“集團公司-礦業公司-礦山”三級管理體系未實現智能化管控。

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

信息化系統融合度差。系統多、平臺不統一、統一管控難度大；數據繁雜、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；組織機構復雜，管理效率低。

國內各工程機械企業相關規劃

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備的生產。

2019年，三一智礦的智能化產品SKT90Ei無人駕駛純電動寬體車下線，并亮相北京煤機展。2020年三一智礦與青海紫金集團就建設露天無人樣板礦達成合作，并于12月實現無人駕駛寬體車與遙控挖掘機協同作業。2021年7月，無人駕駛智能調度平臺V1.0發布，無人駕駛常態化運營。2022年智慧礦山實現商業化運營，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勢，在傳統機械產品的基礎上有能力為自身的智慧礦山方案“量體裁衣”，打造可常態運營的落地方案。

SKT90E純電動寬體車

在智慧礦山的構建中，硬件設備如無人駕駛卡車、智能化挖掘機、監控設備等扮演著基礎載體的角色，是實現智慧礦山的物理基礎，其背后的“靈魂”則是核心智能化云端技術和數據驅動的決策系統。三一智礦選擇與中國領先的云服務商騰訊云深度合作，打造了5G遠程實時操控產品及解決方案。騰訊云有音視頻傳輸這樣的核心技術，可以實現時延100毫秒以內，顯著提高了礦卡遠程駕駛的安全性。

除此之外，為了應對礦車在無線信號不穩定環境中移動時畫面傳輸的難題，騰訊云采用5G與音視頻傳輸技術，自主研發了一系列解決方案，獲得客戶高度認可。

三一智礦的成立，在礦山行業中首次實現整個無人化前裝設備的研發和商業化運營。三一智礦整合集團及外部資源，創建了一套行業內和客戶都認可的智慧礦山解決方案。

山推股份

山推目前正積極布局5G與工業互聯網、智能制造、人工智能的深度融合，助推“中國制造”向“中國智造”轉變，為智慧礦山建設注入強大動力。

山推SD90-5E推土機

依托工程機械行業建立的第一個工業5G商用化技術示范基地，山推將5G通訊技術、智能控制技術與大功率推土機緊密結合。全新的4D光場5G智能遙控推土機在SD90-5礦山推土機的基礎上，采用了先進的模塊化設計，完美兼容機駕駛和遙控駕駛兩種模式。在網絡覆蓋范圍內，它可實現360度無死角移動，具有低延時、高寬帶的特點。更重要的是，它突破了傳統的操作方式，使設備遠程操控和施工展示成為可能。

技術的創新不僅體現在遙控駕駛上。山推首創的“4D光場”及裸眼3D技術在此次產品中得到了廣泛應用。通過這一技術，推土機工作場景的整個光場信息被完整收集，并通過裸眼3D屏真實地還原在駕駛員眼前。這使得駕駛員可以遠程操控智能遙控推土機進行各種作業，從平整路面到搭建擋墻，從整理物料到無人駕駛，全面提升了作業效率和安全性。

山推的智能遙控推土機在人機分離、操作精度、駕乘視角、操控靈活度、精準度等方面展現出顯著優勢。這一創新不僅提升了推土機的工作性能，更引領了整個工程機械行業的技術進步。從傳統的駕駛手操作到800米無線遙控推土機，再到如今的遙控駕駛施工的山推SD90-5E推土機，山推在軟件運行穩定、人機交互順暢、施工現場安全高效等方面實現了質的飛躍。

遙控駕駛施工現場

值得一提的是，山推開發的首臺4D光場5G遠程遙控推土機在內蒙古煤礦中成功應用，為智慧礦山建設增添了濃墨重彩的一筆。三臺5G遙控推土機已穩定運行超過8000小時，設備狀態表現優異。通過5G遠程在線控制與精準同步操作工藝的結合，推土機在生產現場實現了超遠距離的遙控駕駛，并高質量完成了平整、做坡、降高等作業任務。這一項目的成功實施不僅填補了當前極寒地區礦山設備無人化技術領域的多項空白，更在國內相關領域起到了示范引領的作用。

同力重工

同力重工作為非公路寬體自卸車行業的開創者和引領者，在2014年成功研發?業?臺純電動非公路寬體?卸?；在2018年成功開發??駕駛非公路寬體?自卸；在2023年成功研發行業首臺甲醇混動非公路寬體自卸車，并實現新能源非公路寬體自卸車行業年度市占率第一。如今，同?重工智能化新能源產品市場累計保有量已超千臺，應用的各類礦?已近百座，遍布祖國東西南北甚至海外、高山平原、沙漠雨林、內陸沿海，實現了露天礦?運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品的專業研發、?產、制造、銷售與服務。

同力科技依托同?重工在?公路寬體?卸??業的產品技術積淀，在開發、生產、供應鏈、市場和服務全體系的規模化優勢平臺基礎上，建?獨??重點突出鮮明的業務運營體系：通過以電動化和智能化技術應?為核?競爭?，在載重60噸級、70噸級、85噸級和91噸以上級車型產品實現全覆蓋，具體有純電動充電版、側置換電版、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品。持續創新性地為用戶提供?性價?的綠?智慧礦?運輸設備解決?案。

2021年，同力重工登錄北交所并成為北交所價值TOP10企業。伴隨同力重工進入規模高質快速發展軌道，同力重工在產品正向開發能力建設方面加大投入，目前已建成國內最大的非公路寬體自卸車應用開發實驗室，建成“建模仿真、整車道路載荷模擬試驗、動力系統試驗和無人駕駛車輛標準化標定”等相關開發能力，有效縮短了新產品的開發驗證周期。

徐工機械

作為中國高端礦業裝備先行者，徐工積極響應國家智慧礦山戰略，持續深耕礦用裝備無人駕駛技術的創新研發，致力于為行業提供高效、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運營。

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用。憑借先進的技術和高效的運營模式，徐工無人礦卡有效助力西灣露天礦提升生產效率、降低運營成本，同時極大地減少操作風險、保障人員安全，成為徐工無人駕駛技術邁向成熟階段的重要標志。

中聯重科

中聯重科礦山機械是中聯重科重要的戰略發展產業板塊，建有國家級技術中心。回溯歷史長河，中聯重科有著悠久深厚的礦山基因，最早可追溯到1956 年成立的建工部機械施工總局設計室，這是我國工程機械、礦山機械行業最早的科研單位。

電傳動礦用自卸車ZTE210

2024年1月21日，由中聯重科自主研制的首臺百噸級全國產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口的局面，也標志著中聯重科礦機板塊正式挺進高端礦業裝備市場。

中聯礦機獨辟蹊徑，創造性地采用純電動礦用寬體自卸車+架線的雙源動力方案，用電網供電的方式解決動力電池續航不足的問題，車輛無需專門充電或換電，可實現無限續航，徹底解決行業痛點。中聯礦機的ZT115DPEV車型，以純電的ZT115EV車型為基礎，額定載重70噸，增加了從外部取電的受電弓和控制組件。當行駛到架空線區間時，升起受電弓，從架空線取得的電流以驅動車輛，同時給動力電池充電。當離開架空線區間時，車輛狀態切換至正常行駛，此時運用與純電車輛無異。通常，架空線供電只在固定路線的坡道上單側架線，為車輛重載上坡提供動力。

中聯礦機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航問題，同時也能提高運行速度，增加生產力。通常在一個工作循環中，連續坡道上重載上坡是運行速度最慢的環節，普通車輛一般只有8~11km/h的速度，而中聯ZT115DPEV采用了更大功率的雙電機以及4擋自動變速箱，重載連續坡道（10%坡度）上的速度＞15km/h，從而縮短了循環時間，提高了產能。

未來，為了滿足能源的需求，國內企業必須要創新礦山機械制造技術，全面提升礦山機械數字智能化水平，助推行業發展新變革，培育行業發展新力量，構筑行業發展新優勢，全面推進智慧礦山建設。