矿业分析｜露天矿区无人运输系统的未来之路（国际）

随着采矿作业环境日益复杂,行业越来越需要采用数字化和自动化技术。

无人运输系统(AHS)能够实现采矿卡车的无人驾驶,是实现采矿作业自动化的重要一步。AHS被视为实现采矿作业数字化、优化和自动化的关键技术。AHS将提高矿山的总体设备效率,降低单位产出成本。

对矿业而言,AHS既是一个战略机遇,也是一个管理挑战。

采矿业自动化运输始于1990年的小松矿业以矿山现场管理软件为基础。小松矿业分别于2007年和2008年在智利和澳大利亚进行了商业部署。随着自动驾驶汽车在市场上日趋成熟和商业化，物联网 (IoT)、人工智能、机器学习、分析和无线连接已越来越广泛。

在采矿业，自动化运输矿卡和其他移动设备的采用和趋势不断增加。如今，许多公司在矿场拥有自动驾驶矿卡、火车和装载机车队，但大多数都还处于使用这些车辆的测试阶段。

目前采矿自主化工作的一个很好的例子是马里Resolute Mining的作业。整个过程,包括钻探、装填、爆破、装载和运输,都是通过一个自主系统完成的。这降低了每盎司黄金的生产成本135美元,并将开采成本降低了30%。

自主化矿山作业的主要好处是安全性,因为采矿业每年由于死亡、受伤或失踪的人数超过15,000人。另一个好处是生产力增加和成本降低,因为卡车可以24/7工作,减少矿山的人力需求。

但是在部署无人驾驶卡车之前,核查人口统计数据至关重要,因为在某些地区,人力成本要比其他地区低得多。所以,进行费用效益分析非常重要。

采矿公司（尤其是美洲、澳大利亚和欧洲的采矿公司）认为，自主运输系统 (AHS) 是一种更便宜、更安全、更可靠的矿山运营选择，因为劳动力成本很高，或者采矿风险增加。

此外，自主运输系统将提高效率和生产力，同时保持安全性和可持续性，从而实现雇主和雇员的双赢。

启用自主装运系统的一些其他新兴趋势将包括地理参考技术,这将借助全球导航卫星系统(GNSS)技术。

人工智能、物联网和其他机器学习技术以及用户界面解决方案提供商在价值链中也将发挥重要作用。

价值链中还有许多解决方案提供商,将提供适当的软件解决方案以及简洁的用户界面,以便为自主装运的运营提供顺畅的体验。

以下列出了主要竞争对手在当前市场情况下的发展情况：

◆卡特彼勒– CAT提供Cat® MineStarTM Command for hauling,使矿工可以在现场用更少的人来移动更多的物料。AHS解决方案有助于提高效率和近乎持续的运作。CAT声称它可以将矿山的运营成本降低20%,并将生产力提高30%。它还声称可以减少50%的事故。它在2013年开始商业化。该解决方案已经运送了超过10亿吨的矿石。

◆小松– 小松提供 FrontRunner AHS 以实现有效的矿山管理。该技术将小松的电动矿卡与 Modular Mining 的 Dispatch 车队管理系统相结合，并允许装载机、平地机和推土机进行交互，以优化矿山运营。它配备了 GNSS、集成控制器和先进的传感器。支持 AHS 的运输卡车可以通过远程操作的控制中心进行控制。实施 FrontRunner 技术的矿业公司已运输了超过 35 亿吨的物料。

◆日立– 日立于 2013 年在澳大利亚发电公司 Stanwell 位于澳大利亚东部的 Meandu 煤矿开始了 AHS 解决方案的首次试验，并于 2017 年完成。初始范围包括为日立 EH5000AC3 卡车车队供应和调试 AHS，并成功2020 年 5 月部署在澳大利亚煤矿的AHS。日立的 AHS 解决方案利用其智能矿用卡车系统和Wenco 提供的车队管理系统。

◆斯堪尼亚– 斯堪尼亚和力拓正在西澳大利亚测试新一代自动卡车。第一个测试阶段于 2018年 8 月开始，使用 Scania XT 自动自卸卡车，该卡车与实际操作分开工作。这款名为斯堪尼亚 AXL 的全自动无驾驶室概念卡车于 2019 年 10 月首次亮相，该概念车由智能控制系统进行转向和控制，其内燃机由生物燃料提供动力。

◆山特维克– 山特维克于 2020 年3 月推出了 AutoMine for Trucks，这是一种用于地下采矿中自动运输应用的解决方案。其创新的切换技术使卡车能够在地下和地面导航模式之间实时切换。此外，卡车用AutoMine还可以连接到该公司的矿山信息管理解决方案Sandvik OptiMine®，以改进生产计划，自动将任务分配给AutoMine，并将生产任务的状态报告给信息管理系统。

◆沃尔沃– 该公司的自动运输系统产品 TARA 运输解决方案包括 TA15 电池电动自动运输车。沃尔沃正在寻求将 TA15 自动运输车商业化，该运输车采用电池电动传动系统运行。这款无缆卡车配备了 GPS、激光雷达和传感器，可以避开障碍物并与其他 TA15 卡车连接，以实现最佳装载并提高运输效率。沃尔沃提供了六辆自动驾驶沃尔沃 FH 卡车，用于在挪威 Brønnøy Kalk 矿山运输石灰石矿山。

◆ASI – ASI 总部位于犹他州。他们为自主采矿作业提供与 OEM 无关且可改造的解决方案。他们于 2006 年首次在美国西部的一个铜矿部署了运输卡车，并于 2011 年开始开发解决方案。尽管在当前的市场情况下，他们的市场份额有限。尽管如此，他们的系统仍在全球运行超过 13,000 辆自动驾驶车辆，其中包括用于采矿、农业和国防的 70 种 OEM 车辆类型。ASI 提供高度模块化的自主解决方案，并通过其与 OEM 无关的命令和控制平台 Mobius 进行增强，该平台可用作综合集成平台和自主平台。

AHS 得到了广泛采用，这是采矿业的颠覆性趋势。截至 2020-2021 采矿年末，共部署了 855 辆自动采矿卡车（不包含中国）。

尽管从长远来看，AHS 对于采矿业来说似乎是一座坚不可摧的堡垒，但它仍然面临一些挑战。

无效的运输道路维护可能会导致自动运输卡车减速或停止。为了改善运输道路维护，必须检查导致这些缓慢或预防事件的因素：

◆邻近性——在自动驾驶车辆附近运行的水车或平地机

◆失去牵引力——道路过度浇水导致车辆失去牵引力

◆车辙– 传感器将不良路况检测为障碍物

◆灰尘– 当灰尘含量过高时会限制速度

自动驾驶汽车有不同程度的自动化，自动运输卡车系统也是如此。它有四个操作级别：驾驶员辅助、远程控制、远程操作和完全自主。

大多数正在开发和创新的卡车主要是完全自动驾驶。全自动运输卡车将与以下系统配合使用，这些组件的发展也将降低自动运输系统的性能：

◆套件传感器 – 一组传感器收集环境并将其中继到车载系统，以向运输卡车提供周围环境感知。随着具有更高灵敏度和智能的高度发达的传感器进入市场，运输系统将更好地运行，运输卡车将在正确的时间停止和更换。

阳光创译=国际矿业服务平台