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              熱門關鍵詞 : 俄羅斯  專利  自動駕駛  無人駕駛,  嬴徹科技 

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              【專題】礦區無人駕駛賽道入局者及競爭格局

              作者:admin 來源:低速無人駕駛產業聯盟 發布時間:2021年12月03日

              [摘要]從2018年開始,國內對于礦區無人駕駛的探索逐漸增多,目前落地的無人礦車數量有200多臺。

              [關鍵詞]無人礦區 商用落地 低速無人駕駛

               據新戰略無人駕駛產業研究所調研,近年來,采礦業受環境環保政策不斷加緊、以及礦車司機招聘困難,整體要素成本持續上升等因素影響,產業智能化升級迫在眉睫,尤其是無人駕駛技術的應用,被寄予厚望。

              成本高。據統計,礦區重卡的油耗百公里達到了900升,滿載爬坡不能一次性完成,在中間必須要涼車。并且礦上司機們的工資每年都在不斷上漲,平均工資在1萬-3萬中間。每臺礦卡配備2-3名司機,一個年產200萬噸-400萬噸的中型煤礦大約需要80-120臺礦卡,共計需要約160名-360名司機。

              安全性有待提升。地下(井工)開采礦山墜罐、跑車等較大以上提升運輸事故屢有發生,一旦出現事故導致人員傷亡,無論對于司機個人的生命、家庭,以及礦區都將造成巨大的損失。礦區要被關停數月乃至一年,其所負擔的經濟損失和風險都是難以計算的隱形成本。

              環境惡劣,招工困難。礦區工作環境十分復雜惡劣,高噪聲、高粉塵,工作內容枯燥,當前大部分年輕人愿意從事這份工作的概率低,而技術嫻熟愿意從事這一工作的“老司機們”往往都已經成家立業,無法承受如此高危的工作。

              以上諸多因素導致了礦區無人駕駛需求具有現實性與緊迫性,對于礦區這種短距離、固定場所、高強度的施工作業來說,無人駕駛技術的實用價值相當高、突破性意義也非常大。礦區無人駕駛技術是推進智能礦區建設的一個關鍵點之一,通過車載自動駕駛子系統、車地無線通信子系統、地面管理子系統的有機協同,可實現礦用卡車“裝、運、卸”作業過程的完全無人自主運行。作為智能礦區重要組成部分之一,礦區無人駕駛技術可以從根本上解決駕駛人員的安全問題,降低人力成本,并能極大地提高礦區生產效率。

              新戰略無人駕駛產業研究所了解到,僅中國礦區運輸類無人駕駛市場規模就達3000多億元,礦車無人化前后端改裝的市場規模也在3000多億元,未來甚至會出現爆發式增長。但無人駕駛技術是否能解決當前礦區運輸存在的種種問題,又是否真的能走向規?;膽??下文將主要從以下三個方面闡述礦區無人駕駛產業發展狀況:

              礦區無人駕駛發展歷程及落地現狀;


              礦區無人駕駛規?;瘧秒y點及挑戰;


              礦區無人駕駛賽道入局者及競爭格局;

              發展現狀——起步晚,處于小規模測試階段

              無人駕駛礦車的發展起源于國外,上世紀80年代,美國卡特彼勒開始了無人駕駛自卸礦用卡車的研發,1996年正式推出自動化礦用自卸車,2005年,日本小松開始進行礦區自動化運輸實驗,2008年開始商業化運營部署。這兩大主機廠都是利用自動駕駛技術讓自家的礦車更好賣。

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              國外礦區無人駕駛代表企業

              與國外相比,國內對于礦區無人駕駛的探索起步較晚。洛鉬集團三道莊礦,在 2017 年開始在國內率先運用無人采礦設備,但采用的是遠程操控模式,且4G網絡下延時較長,并不能發揮無人駕駛的優勢,2019年開始使用5G,效果有所提升。

              2018 年 9 月包鋼集團、踏歌智行、北方股份、航空航天大學、中國移動、華為合作簽約,共同推進世界最大的稀土露天礦山白云鄂博礦無人駕駛項目,2018 年 11 月踏歌智行在白云鄂博礦區完成了 MT3600B、NTE150t 2 臺大型礦卡和 1 臺同力 90 t 寬體車的無人化升級改造和礦車無人駕駛管理系統開發,實現了不同廠家、不同噸位車型混合編組測試運營的重大進展。

              2018年,城門山銅礦啟動智能化礦山建設,是我國首家使用無人駕駛礦用車的有色露天礦山,其無人礦車還實現與全球首臺大馬力 5G 遠程遙控推土機的聯合作業…………

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              運礦路徑圖

              從2018年開始,國內對于礦區無人駕駛的探索逐漸增多,一些礦區先后與工程機械廠商及無人駕駛方案商等展開合作,開始小批量的測試。據新戰略無人駕駛產業研究所統計,目前落地的無人礦車數量有200多臺。

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              國內部分礦區無人駕駛應用情況(新戰略無人駕駛產業研究所整理,本表粗略統計)

              從上表中可以看出,當前國內對于無人駕駛礦車的應用目前大部分仍處于測試階段,進入常態化運營的并不多,單個項目應用的無人礦車數量都在10臺以內,其中有些項目中礦車屬于遠程操控狀態,并未實現真正的無人操作。

              從不同礦區應用需求來看,目前礦區礦類有金屬礦、建材礦(沙石、土)、煤礦,其中煤礦是在礦產業中需求量最大,也走在無人駕駛技術應用的前列。
              從應用場景看,礦區運輸分為露天及井工礦,據礦用卡車自動駕駛公司路凱智行介紹,針對礦區市場的無人駕駛企業,還是以露天場景為主。據新戰略無人駕駛產業研究所調研,露天礦運輸基建投資總額約占礦山總基建費用的 60%左右,運輸車輛主要有大型礦卡、同力寬體自卸車和后八輪。目前無人駕駛改造的車型也主要是同力寬體車改造與大型礦卡車,相對來說,同力寬體車單車價格更低,替換周期快,改造成本和難度也會較低。

              圖片4
              同力寬體車和大型礦卡車使用情況對比

              離規?;瘧眠€有多遠?

              礦區無人駕駛的前期測試正在逐步推進,但目前而言,礦區無人駕駛要想全面鋪開,還存在以下問題有待突破:

              1)礦區無人駕駛配套技術、管理水平、基礎設施滯后。無人駕駛系統需與智能化開采技術、先進的礦區管理水平及網絡通訊設施等進行相匹配,從而保證其正常運行。例如當前礦區的運輸及作業流程其實都是根據有人駕駛設計的,原先人工駕駛的自主性很大,現在更換為無人駕駛了,需要考慮無人駕駛的情況下,怎么讓無人作業更順暢,這些都是需要無人駕駛技術供應商跟礦企一起協作解決的。

              2)礦山對新技術的接受需要時間。由于種種條件的限制,礦山行業本身帶有一定的保守性,對無人駕駛等新興技術的接受需要一定時間。目前而言,大部分礦企還處于觀望狀態,有些進行試點測試的企業也要看運輸的效率是否能夠滿足期望值才會考慮后續的規模應用,所以,市場尚在培育期,需要一定的時間。

              3)應用成本較高。無人駕駛技術需利用 5G 低延時、高速率的優勢進行遠程操作控制。但是目前 5G 基站建設成本較高、覆蓋區域小,幾乎每 100 m 就需要建設 1 個 5G 基站,這對于小型礦區無疑是筆大的費用。此外,車體智能化改造的成本目前也較高,一般的寬體車改造成本幾乎與車體價格持平,高昂的改造成本也會降低礦企改造的意愿。

              4)無人駕駛核心技術突破的難度較大。無人駕駛是設備智能化的終極體現,它集中運用了工程機械、通信技術、人工智能及自動控制等技術,是典型的高新技術綜合體。在整個生產過程中,生產調度管理員應盡可能減少干預無人駕駛設備的運行。礦區無人駕駛的技術難點就是人工智能程序的編制,這對全球現有的人工智能技術是很大的考驗。

              5)各類無人駕駛產業資源分散不聚焦。目前,礦區無人駕駛發展的格局呈現出 2 種趨勢,傳統工程機械生產廠家更傾向于漸進式自動化,以漸進自動駕駛的方式逐步提升施工作業體驗,而新興高科技公司以人工智能方式進入完全自動無人駕駛,是在傳統工程機械的基礎上直接跨越到以無人駕駛。前者依靠的是長期積累的整車經驗和在自動控制領域的核心優勢,后者則是借由人工智能的大力發展整合傳感器、感知算法、計算平臺等技術以實現跨越式的發展。在目前的發展技術水平下,2 種發展方式各有利弊,雙方有各自的營銷方式但深入合作不夠。

              那么,什么時候能真正實現無人礦車的規?;瘧??路凱智行相關負責人表示,規?;瘧玫年P鍵在于產業鏈上下游相關技術能夠進一步成熟:

              硬件:傳感器價格、傳感器環境耐受滿足礦山無人駕駛要求,主要是高低溫、震動、耐久;車規級芯片算力不斷提升、價格趨于合理。行業控制器廠商在礦山方向的投入一段時間后設計制造能力大幅度提升,控制器產品能夠滿足礦山環境要求。

              軟件:車端開源、商用無人駕駛軟件框架在不同場景下的使用成熟,能夠滿足礦山低速場的要求,各種感知、控制、規劃、決策算法得到充分驗證。輔助云端的全局調度、安全等算法無人駕駛全流程受控。

              整車:寬體車環境適應性,安全性,線控功能進一步完善。

              規程:礦山業主對無人駕駛運輸的管理方法及配套施工要求,會針對無人駕駛進行技術改進。

              市場競爭格局

              目前礦區無人駕駛市場商業模式主要有兩種:技術服務與運輸服務。前者指自動駕駛相關改裝費、前裝銷售分成以及平臺運營費,測算對象主要為礦區運輸車擁有自動駕駛能力所額外誕生的市場,不包含傳統運輸車整車銷售所對應的市場;后者指礦區自動駕駛公司直接提供自動駕駛運輸服務。

              區無人駕駛的需求前景吸引了一些企業相繼入局,針對礦區無人駕駛的需求特點打造了相應的解決方案。如慧拓智能、路凱智行、踏歌智行、得到運通、伯鐳科技等。

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              國內主要礦區無人駕駛企業(新戰略無人駕駛產業研究所整理,本表粗略統計)

              慧拓智能

              慧拓智能

              作為中科院自動化所青島技術產業研究院孵化的一家高新技術企業,慧拓智能擁有以礦區無人運輸云端機群系統,無人礦車系統,挖機/電鏟協同作業管理系統,礦區無人運輸仿真系統,遠程駕駛系統,V2X車路協同感知系統等為代表的核心技術產品?;弁刂悄苁澜缡讋摰?ldquo;愚公”平行礦山解決方案目前已經被國內多個露天礦區落地應用。自成立之初,慧拓智能便將自動駕駛技術聚焦于礦山場景的落地運用。無人化礦卡,半自動化挖掘機,智能化機群管理調度系統是目前慧拓智能的智慧礦山框架。

              路凱智行

              路凱智行

              路凱智行作為由國內知名投資機構順為資本、中關村發展前沿基金及達泰資本投資的“國家、中關村”雙高新技術企業,首創的新型智能網聯礦山無人駕駛整體解決方案結合露天礦生產管控、設備管控、礦山安全,通過云平臺對廠區工作機械進行管理。在管理過程中使用高精度地圖、北斗定位、5G低延時通信、車載冗余安全等技術,配合自主研發的各種AI調度算法,可實現全天候全作業場景覆蓋保障礦山生產穩定持續,軟件平臺采用北斗高精度地圖技術實現沉浸式情景交互體驗,具有高效率智能調度算法及預防性安全保障技術;感知算法基于圖像、點云、雷達的感知融合算法解決了灰塵、路面不平等造成的誤識別;基于RTK、IMU、輪速計、激光SLAM的融合定位算法解決了定位失效的問題;挖機、裝載機指點???、礦車動態路徑規劃算法,解決了裝卸載區變化頻繁的礦山實際需求。

              踏歌智行

              踏歌智行
               
              踏歌智行是一家專注于礦用車無人駕駛技術研究、產品開發和無人礦山整體工程化解決方案設計及實施的高新技術企業。在鋼鐵領域,踏歌智行在白云鄂博交付了全國第一個全礦無人駕駛項目,單礦總運營無人駕駛礦卡近20臺。在煤炭領域,踏歌智行項目已落地國電投霍林河、國家能源平莊煤礦、國家能源神華北電、包鋼白云鄂博鐵礦、海螺水泥、紫金巨龍、鄂爾多斯永順煤礦等。公司擁有目前國內最大的無人駕駛運輸運營車隊,上半年聯合北方股份中標平莊大型露天礦24臺無人駕駛新礦卡項目,該項目總標的3.96億元,也是迄今公開招標的最大單體項目。

              易控智駕

              易控智駕

              2018年易控智駕成立,同時在這一年,易控智駕完成了廠區內無人駕駛的全流程測試。2019年,易控智駕開始向礦區無人駕駛真實工礦測試,并在這一年完成了無人駕駛智能調度云平臺“蜂群指揮官”的上線,年底,易控智駕在礦區投入了4臺完整編組的無人駕駛礦車。2020年中旬,易控智駕在礦區投入的無人駕駛車輛達到了12臺。作為一家新成立的無人駕駛科技公司,易控智駕的礦用無人駕駛系統,露天礦無人駕駛集群管理平臺,礦用車無人駕駛技術,V2X通信技術等智能無人駕駛,管理體系為解決礦區的開采作業提供了相對完整的解決方案。

              伯鐳科技

              伯鐳科技

              伯鐳科技的智慧礦山解決方案集成了無人駕駛系統,工程機械遠程控制和調度系統,三維可視化展示系統,對礦山進行信息的可視化管理,從而實時監控人員,車輛,設備的工作狀態。并且,通過在礦山建立大數據網絡中心,基于可視化數據,協助管理者實時調度礦用車輛和工程機械的場景布局。目前,伯鐳科技打造了國內單項目最大無人駕駛車隊(30臺無人駕駛礦車),在煤礦、有色金屬礦、黑色金屬礦及砂石礦全品類都有成功案例;擁有全國最大的自動駕駛礦車生產和測試基地。2020年實現全天候無安全員生產,在內蒙古烏海市礦山投入了5臺自動駕駛礦用自卸車用于土石方剝離,伯鐳科技還計劃在該礦投入100臺無人駕駛礦用自卸車,實現整個礦區的無人駕駛運輸。

              優控智行

              優控無人礦車智慧作業調度協同管理系統主要由實時數據采集、傳輸系統、礦區無人化集群生產作業調度協同管理、調度系統管理終端、礦山環境三維建模與實時優化、無人駕駛單車智能系統、多通信組合系統、遠程駕駛模擬系統搭建等部分組成。今年5月,由優控智行、北京科技大學、內蒙古白音華煤礦、邁寶礦業聯合打造無人礦車項目成功上線。項目中無人礦車以優控自動駕駛域控制器為核心,北科大提供路徑規劃算法仿真,由優控完成車輛工程化改造和自動駕駛調試,并利用優控開發的智慧調度系統實施管理協同,最終完成的無人礦車達到各方預期目標。

              盟識科技

              盟識科技于2018年5月正式啟動運營,面向露天礦山等行業,自主研發“云、邊、端”遞階架構解決方案,為客戶提供智能運輸作業系統解決方案與運營服務,包括模塊化環境感知系統、高精全工況定位系統、高性能決策控制器、車輛域控制器、生產調度平臺、云服務平臺等關鍵技術。盟識科技采用了經典移動機器人控制技術與人工智能新技術的混合型遞階模塊架構,以保持系統可解析性,同時,以深度學習等人工智能技術增強系統各模塊柔性處理能力,實現系統本質安全與智能化。

              希迪智駕
               
              希迪智駕

              針對礦區場景應用,希迪智駕基于公司自動駕駛軟件系統打造了新一代純電無人礦卡。無人礦卡搭載華為MDC計算平臺,由寧德時代動力電池提供動力支持,由希迪智駕提供整體自動駕駛解決方案,在理想工況下,該礦卡最高可節省90%的人力、運營成本,實現礦山運輸車輛的無人化和電動化。純電無人礦卡由于無需人力操作,其運行成本只有電費和維護保養兩項,在水泥和砂石骨料礦山工況下,一年的平均電費只需5萬左右,同時因為電動車結構簡單幾乎免維護,其一年的維護保養費用也只需約1萬,兩項合計僅在6萬左右,無人純電礦卡取代傳統有人燃油礦卡后,最高可節省92%的運營成本。

              躍薪智能

              2015年開始,躍薪智能由礦山爆破工作轉向,開始著手嘗試無人礦山的項目,從近程遙控,遠程操控,到17年,躍薪智能便已經在礦區實現了使用單車無人駕駛技術進行開采作業,在這期間,躍薪智能礦用車由柴油燃料升級為電力驅動。同時,躍薪智能也是國內首個成功將5G技術應用到礦山開采領域的智能駕駛創業公司,2019年初躍薪智能集團成功用5G代替原有的4G技術,使得整個無人開采技術得到質的飛躍,并實現月開采量達到50萬噸的產能。這是國內首次將5G技術應用到礦山開采領域,為提高礦區無人車的安全性和開采效率做出了很大貢獻。

              得到運通

              得到運通

              專注于工礦企業智能無人化系統的技術研發、裝備制造、系統集成與投資運營,以增程式電動解決方案高效、低成本快入切入礦山場景,采集礦車駕駛數據進行駕駛模塊訓練,逐步升級成為智能無人駕駛平臺。大量采集駕駛數據用于機器學習、優化算法。深度理解礦山場景及礦山需求,結合特定場景要素設計無人駕駛解決方案。

              除了上述企業外,還有西井科技、拓疆者智能等無人駕駛企業擁有礦區自動駕駛解決方案,諸多創業公司的進入加劇了行業的競爭,但也正是這種競爭,不斷推動著技術的變革以及落地應用的加快。

              2021年12月29-31日,“2021中國低速無人駕駛產業聯盟發展年會暨無人車場景生態共建拓展大會”將在蘇州舉行,屆時會有行業專家專題報告,重點講解礦區無人駕駛解決方案的研究。
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