水泥矿区，自动驾驶的新战场

在自动驾驶领域，水泥矿区行业传出一个好消息！
泰国首个5G+自动驾驶智慧绿色矿山项目备忘录签约仪式在曼谷举办，泰国暹罗水泥集团、泰国AIS公共有限责任公司、泰国华为运营商、青岛慧拓智能机器有限公司及郑州宇通矿用装备有限公司的代表共同签署项目意向合作协议，国际欧亚科学院院士、中科院曼谷创新合作中心主任姜标应邀出席仪式并见证签约。
该项目中，AIS和华为将负责5G通讯网络建设，宇通将提供新能源矿车及充电设施，慧拓为项目提供智能化、无人化技术服务。
值得一提的是，这是中国对外输出的世界首个全矿无人化方案，慧拓作为中科院自动化所孵化的人工智能、智能控制领域“国家队”高新技术企业，代表“中国方案”正在打开自动驾驶技术出海的大门。
同时，水泥矿山也正成为自动驾驶技术深入应用的新战场。

01世界首个全矿无人化方案，源于丰富矿区经验

过去十几年，是我国快速迈向基建强国的重要时期，道路、房屋、桥梁等基础设施的大量建设，使得对水泥的需求极为庞大。

麦肯锡数据显示，中国是全球水泥制造第一大国，2019年全球水泥产能为37亿吨，中国约占其中60%。
实际上，从1986年起，我国水泥的产能和消费量就一直持续稳居世界第一。
经过几代人的努力，我国研制发明了六大体系、七大类共60余种特种水泥品种，广泛应用于水电、核电、煤炭、交通、石油、海工、国防等特殊工程领域，满足了国民经济建设的需要。
随着政府对生产作业安全要求越来越高，智能化技术也在加速引入。
国务院安全生产委员会印发的《“十四五”国家安全生产规划》要求，加大技术改造力度，推动工业数字化智能化绿色化融合发展。因此，我国矿区也紧跟时代，开启智慧化矿山新时代，积极引入包括5G通讯、新能源、自动驾驶等多项最新技术，力求实现智能化安全生产。
经测算，水泥矿山无人化市场规模近千亿元，国内多家知名水泥集团已率先开展全矿无人化改造。

目前国内水泥行业智能化成果领先的金隅冀东水泥、华润水泥等企业，经过全矿无人化改造后，保证了无人则安绝对安全，其作业效率也有着一定程度提升。

据悉，金隅冀东水泥5G+智慧矿山项目为国内水泥行业首个纯电动、数字化绿色智慧矿山项目。在与慧拓合作的项目建设过程中，金隅冀东水泥成功解决一系列矿区无人化难题。
具体来说，水泥矿山一个突出的特点就是卸料时有破碎站，一方面车辆需要排队进出破碎站，另一方面卫星信号会受到顶棚遮挡而无法精准定位。
为此，无人化团队首创了多源协同定位技术，采用IMU、轮速里程计、激光雷达等多种不同特性的传感器，结合多源数据融合与协同定位算法，最终解决了矿车因破碎站、山体遮挡等复杂环境中无GNSS和弱GNSS情况下的精确导航定位难题。
目前，无人驾驶运输车辆在矿区已实现安全、流畅地自动排队等候、入站卸料及出站、重载编组、全时段全矿“真无人”运行。
与此同时，华南地区领先的水泥及混凝土生产商华润水泥控股有限公司也正与慧拓合作，积极引入自动驾驶技术，打造世界首个一次性建成全矿无人化项目。

矿区生产作业处于动态变化中，挖掘设备在生产作业时需要经常移动，其绝对定位与相对姿态都处于不断变化的状态。这将导致矿车找铲时间长和装载位置精准停泊的难题。
而华润水泥引入自动驾驶技术后，无人驾驶矿车通过自动计算走铲距离、实时更新装载点位置，能够准确地找到挖机铲臂的位置并自动规划路径倒车入位，实现自动找铲，更高效、安全地完成装载作业。
此外，无人驾驶矿车还可根据不同路况智能匹配速度，并逐步优化至最优速度。同时，每台矿车配备的防车辙管理程序，也能减少道路养护需求，缩短道路平整周期，间接提升作业效率。
在全矿无人化改造的同时，制定无人化生产作业流程及运营管理标准也是该方案的重要部分。
因此，两大矿区在完成全矿无人化改造后，真正实现了水泥矿在“采、运、排”环节全链条的无人化，可极大程度避免人员伤亡事故，并实现降本增效。
丰富的水泥全矿无人化改造经验，形成快速、规模化批量复制的水泥行业整体解决方案，最终实现水泥矿出海的“中国方案”。
值得一提的是，此次泰国5G+自动驾驶智慧绿色矿山项目不但采用中国矿区无人驾驶技术，还从项目建设到运营生产全周期覆盖，是一套完整的闭环全矿全链条无人化解决方案。
具体而言，慧拓提供“1OS+1P+N”的智慧矿山无人化全矿、全链条的整体解决方案，将矿山生产的各个环节与自动驾驶系统打通，实现矿山的现场监督管理、调度优化、生产计划，甚至战略方向、决策规划。
1OS指包含核心算法、统一接口、派生支撑的底层平行驾驶操作系统，完美解决矿车及工程机械设备无人化;1P指平行工业智联网支撑平台，将服务中心、调度中心、生产中心、数据中心互相打通，围绕矿企生产、规划、检测和管理的智能服务。实时监测地质数据、矿产资源、选矿数据、尾矿和环境等数据，提供设备健康管理、任务调度管理、紧急预警等服务；N则指与其配套的智慧矿山无人驾驶产品，如智能调度与监控、露天防碰撞、V2X智能路侧协同、无人运输仿真、远程遥控座舱等，进一步解决全链条无人化问题，提供全矿流畅高效地无人生产运营服务。
慧拓此次除了向泰国水泥项目输出无人化改造完整方案外，同时与华为、宇通三方强强联合打造生态链，在保证设备与系统的适配性同时，进一步提升了水泥矿无人化改造速度。
据悉，慧拓与主机厂宇通深度合作，达成新能源宽体车前装交付，提供与无人驾驶工况适配的车辆线控底盘设计，形成全工况适配的前装车线控技术，项目大大缩短了工期，可以快速实现落地，而华为将为无人驾驶矿车提供5G通讯服务，保证无人驾驶车辆通信的稳定运营。
随着华为、宇通、慧拓等中国企业的合作打造生态链，共同将中国领全球的水泥全矿无人化改造方案规模化应用至泰国，这将我国技术发展史上的又一大历史节点！

02矿区数据多样性，加速无人化落地应用

纵观全球，中国是世界上首个落地水泥矿山全矿无人化项目且已成功出海的国家。而国外研发的无人驾驶技术多应用于煤炭、有色金属矿，暂未落地水泥矿区。

中国水泥矿无人化改造之所以领先世界，其重要原因离不开中国智慧矿山无人化场景广，案例多，改造经验丰富，已覆盖煤炭、有色、冶金、水泥等四大行业。包括国家能源集团、国家电投、中国大唐、中国宝武、中煤集团、山东能源集团、陕煤集团、江铜集团、云锡集团等众多能源矿企积极与自动驾驶公司合作，为矿区自动驾驶发展积累了大量不同的道路及环境数据。

以煤炭行业举例，我国煤矿分布广泛，且道路环境多样，多样化的场景为自动驾驶技术迭代积累了丰富的道路数据，可加快技术迭代速度。
譬如内蒙古高原密布煤矿，冬季高海拔气压、狂风、暴雪的天气环境极大程度考验着自动驾驶车辆的抗寒稳定性以及道路识别能力；而南方矿区夏季高温多雨、冬季多雾的潮湿环境，将损耗自动驾驶车辆零部件，降低电子元器件的灵敏度，增加在道路泥泞的精准控制操作难度。
因此，自动驾驶公司在深入不同环境的矿区，针对特殊的地理环境、气候气压等因素提出了不同的适应性解决方案，并积累道路数据，进一步优化解决方案。
而水泥矿与煤矿同为封闭矿区场景具有共同性，使得在煤矿积累道路数据迭代的自动驾驶技术，有了水泥矿的应用基础。
不过，两者之间的差异性也决定了，虽然煤矿无人化改造如火如荼，但水泥矿可更早实现全矿无人化快速落地，发展速度更快。

首先，水泥矿一般不设置排土场，只有采-运两个环节，场景较为简单，而露天煤矿需要先剥离废石运至排土场，再将采出的矿石运至破碎站，相对复杂。自动驾驶技术经过在煤矿的锤炼后，相对简单的水泥矿场景将更容易迅速落地。
其次，相对于露天煤矿数百台甚至上千台的作业车辆，水泥矿规模小得多，自动驾驶车辆将较少受到其它车辆干扰，能快速编组提高运输效率。更为重要的是，水泥矿山无人化改造通常购买前装车辆，无需线控化改造，只需结合系统及算法部署调试，更易实现全矿无人化改造升级，周期仅半年至一年左右。
目前水泥矿区前装车辆普遍为新能源纯电动车辆，该类型车辆运输水泥重载下坡时，还可回收动能用于车辆发电，甚至可在不充电情况下持续运营一星期，相对传统车辆更环保。
经过在煤矿、水泥矿等矿区的持续技术应用，我国矿区自动驾驶技术已明显提升，已在水泥矿区实现全矿区无人化，并能快速规模化复制。同时，也证明了自动驾驶技术可减少矿区安全风险，提高生产效率，并节省能源消耗。
这一成果，加速了我国“十四五”规划发展，同时也能对海外输出中国先进技术。

03政策市场双推动，水泥市场后劲足

当提到水泥行业时，许多人常常会以近期行业周期性表现判断未来发展情况，认为发展已进入拐点。事实是，水泥行业在多方面因素的支持下仍有较大的发展空间。

首先，我国政策的大力支持，为水泥行业发展注入一剂强心剂。
《“十四五”原材料工业发展规划》发展目标指出，到2025年，包括水泥在内的原材料工业保障和引领制造业高质量发展的能力明显增强。
其中，水泥等重点原材料大宗产品产能只减不增，产能利用率保持在合理水平。重点领域产业集中度进一步提升，形成5—10家具有生态主导力和核心竞争力的产业链领航企业。
这一政策直接要求，我国水泥产能未来将进一步提高，行业将继续保持高速发展。
市场方面，一线城市一向被认为是基础建设的主要目标，但近年在“乡村振兴”的口号下，许多人将未来的发展目标转移至乡镇地区。
截至2019年，我国城镇化率已达60.31%，远超世界55.71%的平均水平，但这并不意味着增长将趋于缓和。
新华网指出，我国城镇化率有望在“十四五”时期有望突破65％。
此外，城市群的建设需要大量基础设施拉近城市间的彼此联系。
资料显示，十四五”规划纲通过了19个国家级城市群的发展规划，而这些城市群将承载我国75%以上的城镇人口。
庞大的人口需要大量基础设施精细化支撑，这又将是水泥行业发展的新契机。
正如此次全矿无人化整体方案快速规模化复制至泰国矿区，我国水泥行业凭借先进技术，也有打开海外市场的可能性。
在国家建设“一带一路”的带动下，我国水泥行业已具备了“走出去”投资的条件。一个例子是，我国水泥行业在海外投资相应项目已有十余家企业，共320条生产线。
而这仅是开始，随着“一带一路”的纵深发展，我国水泥技术有望进入更多国家，开辟更多新兴国家市场。
目前，我国水泥行业正在进入转型升级阵痛期，随着调整完毕，未来水泥行业仍将一片光明。
水泥矿的市场空间依然广阔，但如何更安全、高效、绿色地生产作业是许多矿区的难点。
业内周知，矿区作业极其注重安全性。根据国家监管政策要求，若矿区发生3人及以上安全事故死亡，所属矿区必须停产整顿，这将为涉事矿区造成数千万甚至数亿元的损失。出现严重事故，涉事矿区将被吊销采矿许可证，管理者需承担刑事责任。
因此，尽可能减少运输作业中的人员参与，可一定程度上避免人员伤亡事故。除了亟需提升作业安全性之外，矿区“用人荒”问题也愈发严重。
人民邮电报曾报道，某矿区给出三十个招聘司机指标，实际只招到四个司机，最终上岗的司机仅有三位。可见，矿山“用工荒”严重至引起了媒体的注意。
若引入自动驾驶技术，矿区可在一定程度上可减少用人量，减轻矿区的用人压力。同时，也将促进矿山紧跟国家政策，加速矿山智慧化转型。
值得一提的是，深耕矿区无人化改造的慧拓，是中科院自动化所孵化的智慧矿山技术和服务提供商。
中科院以面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，率先实现科学技术跨越发展，率先建成国家创新人才高地，率先建成国家高水平科技智库，率先建设国际一流科研机构，其在长期发展中面向国家重大需求，输出了载人航天、基因编辑、无线通信、自动驾驶等技术，以各种形式贡献其自己的力量，而水泥全矿无人化的成功，无疑是中科院满足国家需求的又一例证。
当然，水泥矿区成功实现全无人化改造，或将为技术发展提供更多可靠的经验及道路数据，助力中国自动驾驶技术走向世界。

水泥行业，未来可期

中国制造业智能化发展，离不开我国政策的强大支持。
国务院发布的《十四五数字经济发展规划》中指出，到2025年数字经济将迈向全面扩展期。我国水泥行业作为中国经济发展的重要支柱，是传统行业推进数字化转型的关键领域。
目前行业整体已走上了先进制造业和环保型产业的高质量发展之路，产能规模、效益贡献、能效环保及资源利用等方面处于世界先进行列。
时至今日，已有一大批相关产业得到迅速发展，其中自动驾驶在制造业中发挥降本增效、绿色环保的作用尤其显著。
相信在以中国自动驾驶企业为代表的科技公司的助力下，全球水泥行业将迎来全新的发展，市场空间也将更为广阔。