9月17日下午,內蒙古自治區鄂爾多斯市達拉特旗大唐集團寶利煤礦(以下簡稱“寶利煤礦”),海拔1420米,一輛編號為“567”的黃色礦山卡車,裝載著40噸煤,從遠方緩緩駛來,揚起一陣嗆人的塵土。挖煤、運輸、卸載……空氣中彌漫著礦山特有的粉塵、噪音。和人們常見的大型礦車不同,紅星新聞記者發現,“567”礦車上沒有駕駛員。

↑投入運營使用的無人礦車
也是這一天的下午,習近平總書記正在鄭州煤礦機械集團股份有限公司(以下簡稱“鄭煤機”)考察調研。他強調,要堅定推進產業轉型升級,加強自主創新,發展高端制造、智能制造,把我國制造業和實體經濟搞上去。
近年來無人駕駛在科技圈炙手可熱,并讓谷歌、百度、特斯拉等全世界優秀科技公司趨之若鶩。然而時至今日,因種種復雜的場景、駕駛條件所限,真正的大規模運用仍難以落地。但在大型礦山,這一切正在改變——連司機都不用,科幻作品中的無人礦山已經走進了現實。

↑寶利煤礦,正在作業的大礦車
正在拉煤的巨型卡車沒司機
車上裝有雷達相機GPS定位系統
正臨雨季的鄂爾多斯零零星星下了幾天的雨,北方高原的風刮起來以后,記者和同行的人都不自覺地捂住口鼻,以免風塵進入肺中。
作為年產100多萬噸的大型煤礦,寶利煤礦方圓7.7平方公里,站在半山腰向遠處望去,視野所及是一片已經剝離泥土層的厚厚煤炭層,起碼有幾個足球場大小。據了解,寶利煤礦附近有十多個類似的露天煤礦。
這個煤礦擁有真正的、已經投入使用的無人礦車。
整個寶利煤礦看不到多少人影,只有一輛輛載重量從幾十噸到上百噸的大型礦車在緩慢爬行。這里面有4輛是慧拓智能機器有限公司的無人礦車,都是經過改裝的徐工藍星系列重型卡車,其中3輛黃色巨型卡車來回運輸著夯土或者煤。在旁邊的場地上,一輛白色的無人巨型卡車在訓練。“它已經訓練了一個月,即將投入運行。”現場工作人員、35歲的包頭人蘭帥告訴紅星新聞記者,開這輛車根本不用掌握方向盤,也不用踩剎車油門,隨時注意車子運行安全就行了。“如果遇到緊急情況,致使車輛在運行中出現安全隱患等問題,就把車輛立即轉換為‘手動’方式,迅速消除車輛的安全隱患,從而保證車輛安全運行。”一個月來,蘭帥還沒能履行過自己真正的職責。

↑無人礦車原理圖
“你可不要小看這輛車。” 慧拓智慧機器工程師潘子宇說,屏幕上除了顯示有運行軌跡的地圖,還隨時對車輛運行的各種數據進行采集與分析。車上安裝有4個激光雷達、4個毫米波雷達、5臺相機、1套GPS定位系統等。
紅星新聞記者發現,無人礦車通過精確的導航系統,自動行駛在礦山運輸路線上,速度并不快,但比其他有人駕駛的礦車更為勻速,不會猛轟油門、猛踩剎車,這種相對“溫和”的駕駛方式,減少了機器、輪胎的損耗,節省了燃油。

↑用于信號傳輸的5G設備
駕駛室里沒有人,副駕駛位置安放了一臺電腦在記錄并處理各種數據,通過5G技術與幾百米外的控制中心聯絡。
在用簡易工棚搭建形成的控制中心里,慧拓智能機器開發人員袁勝向紅星新聞記者演示了遠程控制無人卡車:一輛無人礦卡在假定出現故障后,袁勝通過電腦遠程切入卡車上的操作系統“接管”這輛卡車,再通過中心的控制系統,將故障卡車從作業現場安全“開回”指定地點。

↑電腦上顯示的無人礦車行駛軌跡
記者體驗:
從新奇緊張到輕松平淡
無人礦車開得像個老司機
紅星新聞記者經許可后爬上了一輛載重量達90噸的巨型礦車,體驗了一次完整的無人礦卡作業流程。
為消除記者疑慮也為保證安全,有多年駕齡的礦車老司機李東亮陪同記者坐在駕駛位上。但他并不會主動駕駛卡車,雙手根本不用去握方向盤,還一臉輕松地東張西望。在他的右手邊,是兩排密密麻麻的各類按鈕。其中兩個按鈕引起了記者的注意,一個是“手動”按鈕、一個是“自動”按鈕。緊挨著按鈕的是一個電腦屏幕上顯示著車輛運行軌跡的地圖。
紅星新聞記者發現,巨型卡車的方向盤在自動轉向,帶著卡車沿著既定路線低速前進,整個行駛非常平穩且判斷精準。在進入作業區前有一個長下坡,其后又經歷一個大拐彎,體積龐大的無人礦卡自行剎車、減速、轉向,總體上都能輕松應對,加減速過程也令人不覺突兀。
在“自主避障”這個環節,紅星新聞記者注意到,無人礦卡面對較大障礙物時選擇了自動繞行;但當規劃線路上出現幾個淺坑時,無人礦卡并沒有選擇避讓——也許是電腦覺得淺坑根本沒必要避讓,而是直接強行碾壓過去,于是一陣顛簸突如其來。
“遇到這種淺坑如果是換作人來駕駛,一般會選擇輕打方向盤繞開。”陪同的司機李東亮認為。

↑如果遇到緊急情況,車輛可立即轉換到‘手動’方式
與人類的駕駛習慣相比,無人礦卡的駕駛行為以算法為主,車輛控制權由計算機系統負責,在保證道路交通安全的前提下,會對各種情況采取任何必要措施。但是有人駕駛的汽車,通常還會考慮車輛駕乘的舒適度。
當然,自動駕駛系統憑借渾身的先進傳感設備,對周圍信息接收更加充分,作出決策也就越從容有度。而且,如果礦區有粉塵或夜間作業,攝像頭很難發揮作用,但還能依靠雷達保障,無人礦卡仍可實現360°無死角感知,這一點是人類司機操作難以實現的。
在紅星新聞記者約半小時體驗過程中,電腦控制下的無人礦卡完成了自主避障、倒車入位、重載爬坡、精準?俊⒆詣觾A卸等一系列動作,整個過程一氣呵成,完成系列操作堪比多年駕齡的老司機。
而對記者來說,整個體驗流程從最初的新奇、緊張,到后面的輕松、平淡,甚至感覺有些“無聊”。因為無人礦卡如同老司機的開車技術,運行平穩、讓人放心,才讓人在一種放松的狀態下感到無聊。

↑投入運營使用的無人礦車
煤礦管理層怎么看礦車無人化?
這兒有一本經濟賬
無人化礦車,在煤礦管理人員看來如何?是否受到他們的歡迎呢?
9月18日下午,在大唐寶利煤炭有限公司的辦公室里,紅星新聞記者見到了現場管理經理劉少賓。32歲的劉少賓告訴紅星新聞記者,作為央企,大唐在煤礦開采中更看中安全性。“如果是無人化的運輸或開采,安全性這一塊就能夠大大提高,這無疑給企業吃了一顆定心丸。”
“如果使用了無人化運輸,還可以為企業節約很多成本。”在劉少賓看來,煤礦公司的最大成本就是剝離成本(注:指露天煤礦為生產接續進行表土(巖)剝離的生產過程所帶來的成本),占到總成本的80%左右。“這里面包括土方、人員工資、稅率、綠化等等。”

↑技術人員講解無人礦車的原理
對于無人化礦車,劉少賓給紅星新聞算了一筆賬——
第一、大大節約了人工成本。目前,一個煤礦的剝采面需要配備4輛寬體自卸車、1輛車要配2名司機,每個司機工資+社保等基本在10000元/月。“待無人化技術完全成熟后,8個司機一個月節約的成本至少有8萬到10萬元。而巨型礦卡一臺車更需配備4名司機,無人化后一個月可節約成本至少16萬元。””
第二、方便企業現場管理。“作為企業,最難管理的就是對人的管理。”劉少賓說,如果實現了無人化運輸,將極大方便企業的現場管理。
第三、安全性將極大提高。一個礦場如果出現了安全事故,要么面臨著巨額的經濟賠償,要么可能就會面臨著被關閉的危險。使用無人化運輸,至少安全性將大大提高。
據介紹,寶利煤礦雖然屬于大唐公司,但是運輸和施工的業務均由內蒙古華威礦業工程有限責任公司通過招投標的方式承包了兩年。華威礦業現場經理丁偉告訴紅星新聞記者, “今年4月,我們與慧拓合作引進了4輛無人化礦車,現在來看其成效非常明顯。”
煤礦業內人士還給記者舉了個例子,澳大利亞力拓采礦公司使用無人卡車后,運行成本比有人車輛便宜約15%,自動化運輸車隊的使用最大限度減少了延誤與維護,并延長了輪胎壽命,降低了燃料消耗相關的成本。從生產率的角度來看,自動鉆機與人工鉆機相比,由于更少的中斷(例如換班)導致停機時間縮短了10%。而我國礦山運輸行業有2000多家,總計運輸車輛20萬臺以上,大約需要配備40萬名司機,實現無人化運輸每年將節省數以億計的勞動力成本。
雖然上述的賬目看起來非常的劃算,但是在礦車司機李永、郝建鴻看來,這好像不是一個好的兆頭。 “原以為網上的無人化、自動化等高科技技術離我們很遠,但是沒想到這么快就走到了我們眼前。”李永有個擔憂,“萬一無人化運輸完全代替了我們,我們的飯碗會不會就沒了。”

↑正式訓練即將投入運營使用的無人礦車
無人化背后:
司機陸續離開,有大礦場一半礦車無人開
今年48歲的山西人郝建鴻,是大唐集團寶利煤礦運輸隊的現場代理班長。郝建鴻向紅星新聞記者感嘆道,技術好的司機越來越難招。如今煤礦的司機仍是十年前、二十年前的司機。
“現在的司機隊伍,流動性太大。”據郝建鴻介紹,一年來礦場上50多臺運輸車,有些車子至少要輪換3至5個司機。礦上運輸隊共有9個班,大約需要100多人。“這里面包括運輸煤礦的、運輸土方的等等。”
來自黑龍江的李永45歲,主要在礦場上運輸土方,已經干了好多年了。 “這個群體的人員這些年幾乎沒有變動過,隨著年齡增長大家不斷跳槽離開,又沒有年輕人加入。”李永說,目前在他手機里有6、7個微信群,每個群約100多名司機,“群里每天談論的主要話題就是跳槽,人人都希望換一個工作,工資高、工作環境好、老板好。”
根據對寶利煤礦多名巨型礦車司機的采訪,紅星新聞記者發現,目前煤礦司機的薪資已經較2010年左右翻了一倍以上,技術比較好的運輸司機基本工資一般在7000元/月至8000元/月,挖掘機司機工資已經達到1.2萬元/月左右,且包吃包住。
“很多礦場的運輸卡車都空著,沒有人開。”慧拓智能駐鄂爾多斯負責人龐小剛說。當地行業內部人士向紅星新聞記者透露,鄂爾多斯一家超大型的民營企業,自身擁有1000多輛運煤的巨型礦車,但常常會遇到一半礦車因缺少司機而被迫閑置的情況。
礦山往往地處偏遠,工作環境惡劣,安全事故多發,如今年輕一代很少愿意從事礦山上的工作。
紅星新聞記者了解到,鄂爾多斯市人社局今年1月1日還在其官網上發布了《鄂爾多斯市生產制造型企業技能人才隊伍建設存在六方面問題應予關注》。該文件指出,生產制造型企業技能人才隊伍建設存在的問題急需關注。

↑慧拓智能CEO陳龍
商業邏輯:
剛需+痛點,無人礦車每拉一車就有一筆收入
中國科學院自動化所復雜系統管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍教授告訴紅星新聞記者,寶利煤礦投入實際運營的無人運礦車,其背后是通過自主創新,基于平行駕駛理論的礦山無人化管理系統以及端到端的礦區無人運輸解決方案。王飛躍教授此前曾表示:“到采礦現場看一看,那里惡劣的環境,你就會發現,礦山場景是人們對無人駕駛應用的真正剛需。”
慧拓智能CEO陳龍說:“礦區的智能化無人化,不僅是自主創新技術發展的最新成果,更是煤礦人力現狀必然提出的技術要求,實際上勞動力短缺也是我們主要解決的行業痛點。”
在寶利煤礦現場,紅星新聞記者觀察到最直觀的,是3臺無人礦車在工作。它們的背后,用慧拓智能研究院副院長高玉的話說,就是一套礦山無人化解決方案。“包括運輸車的無人化,挖掘機的無人化,集群調度的無人化以及未來井下的無人化。雖然我們做的東西名字中有礦山,但多數情況下是一個叫做機械自動化的,你可以把它理解為大型的工程機械AGV自動化。”
也就是說,無人礦卡實際上屬于無人駕駛的細分領域,是無人駕駛在礦場運輸車上的商業運用。
資料顯示,2014年,SAE International(國際汽車工程師協會)就制訂了一套自動駕駛汽車分級標準,將其分為L0-L5幾個等級。行業內有專家認為SAE分級之外,有必要再加一個維度,就是按照地域再行劃分,也就是地理圍欄(Geofence)的概念。地理圍欄進行了Geo1~Geo5的簡單分級。在這個地理圍欄的分級中,礦山無人、低速、車流少的場景的環境被劃分為Geo1級,也就是最先實現無人駕駛的領域。
礦場被公認為最適合無人駕駛率先落地,礦場又有無人化駕駛的剛性需求。正是基于這樣的判斷,陳龍和他的團隊早早就判定,礦區將是無人車最先落地的最佳場景。
還有一個原因,陳龍則很直接的告訴紅星新聞記者,從商業邏輯的角度來說,無人礦機也是可以最快得到回款的領域。“我們的礦車每拉一車,我們就有一筆收入”。

↑寶利煤礦,正在作業的礦車
中國礦山智能化尚處早期
已經有多個企業布局
紅星新聞記者檢索發現,國內外礦山機械的無人化均處于初級階段,國外采礦目前已經發展成以運輸卡車無人駕駛為龍頭的自動化采礦階段。自動控制鉆機-穿孔作業、無人駕駛礦用卡車、GPS卡車調度系統、邊坡位移實時監測等已經應用嫻熟,較為知名的公司有:Caterpillar、Komatsu、Hitachi 等。
而國內礦山智能化尚處早期階段,但已經有多方公司布局其中。
中國工程機械排頭兵徐州工程機械集團有限公司早在2018年就在寶馬展展示其平行智慧礦山整體化解決方案。此方案由徐工和慧拓聯合研發完成。今年7月,中國黃金集團(中國最大的有色礦公司)更與徐工集團和中鐵十九局簽訂合作協議,聯合打造露天礦山無人化運輸系統示范工程。
鄭煤機也是一家做礦山機械智能化的企業。
9月18日,紅星新聞記者從鄭煤機處獲悉,鄭煤機所開展并主導的“高端液壓支架國產化”研究已經取得了具體的成效,并創造多項“世界第一”。此外,其自主研發的電液控制系統已取得市場領先地位;“智能工作面開發部分”新技術也已在煤礦試點并逐步推廣。鄭煤機2019年半年報顯示,今年上半年公司的煤機板塊訂貨、回款額均突破歷史最高紀錄,且從國際市場來看已獲美國、俄羅斯等多個市場訂單。
同時,中國兵器工業集團內蒙古北方重工業集團北方股份公司(600262.SH,以下簡稱“北方股份”)、中國中車集團有限公司(601766.SH,簡稱“中國中車”)等礦用車生產企業,以及神華集團有限責任公司(以下簡稱“神華集團”)這樣的大型采礦企業也都早已入局。
9月25日,北方股份證券部工作人員對紅星新聞記者表示,目前有2臺無人駕駛電動輪礦車銷售給包頭鋼鐵(集團)有限責任公司旗下的鐵礦,“就是拉礦的運輸車輛,已經有2臺投入使用了。”
與慧拓智能同屬智能駕駛創業公司的無人礦車研發公司,還有踏歌智行、西井科技等企業。

↑正在演示的礦區無人化系統
踏歌智行的聯合創始人周華升告訴紅星新聞記者,公司研發的“露天礦無人運輸系統技術”成果,已經被相關行業的多位專家肯定,認為核心技術自主可控。不過目前尚處于研發階段,還沒有大面積的投產使用。
從研發到大面積推廣使用,無人礦卡還有一大段路要走。
紅星新聞記者調查發現,目前這一賽道的參與者眾多,但實際落地使用的無人礦車還極少。率先投入實際運營的慧拓智能,已經成為這一賽道的領跑者。在慧拓智能合作最緊密的寶利煤礦,目前有3臺無人礦車投用,1臺正做投用前調試,還有3-4處礦區處于試運營啟動中。慧拓智能CEO陳龍介紹,這個數字在今年底將增加到15-20輛。此外,慧拓智能也已經跟一個有色礦敲定了合作內容,會有更多的車輛落地。
陳龍認為,無人礦車還是對礦場提出了一定的要求:地勢相對平穩的露天礦場。之前國內產業鏈不成熟,上下游產業鏈技術發展還不足于支撐制造無人礦車也是一大原因。啟動無人化進程后,礦山管理思路的改變,無人駕駛商業化后國家新標準的制定也都需要時間。近期,慧拓聯合國能集團及航天重工等中標的國家工信部車聯網示范項目,將會為行業制定示范標準。
根據我國《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》,計劃到2020年,基本實現智能開采,機械裝備及智能化控制系統在煤炭生產上全覆蓋,重點煤礦區采煤工作面人數減少50%以上;到2030年,實現智能化開采,重點煤礦區基本實現工作面無人化、順槽集中控制!队媱潯氛雇2050年,要全面建成安全綠色、高效智能礦山技術體系,實現煤炭安全綠色、高效智能生產。
慧拓智能CEO陳龍告訴紅星新聞記者,2019年是中國露天礦山無人化的元年,在未來三年內,中國智慧礦山會大規模落地,慧拓作為一家靠科技創新驅動的中科院系企業,將勇做新時代科技創新的排頭兵,為國家制造業轉型升級做出貢獻。
紅星新聞記者 俞瑤 李偉銘 李晨