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智慧礦山產(chǎn)業(yè)生態(tài)漸起 “無(wú)人化”為何掀起融資潮?

新聞來(lái)源:億邦動(dòng)力日期:2022-05-10




    寬敞明亮的礦區遠程控制“太空倉”里,礦卡司機王先勇坐在主令控制器前,他面前的6塊液晶顯示屏上,同步著(zhù)8公里外露天礦山的繁忙景象:挖掘機穩步開(kāi)采,無(wú)人駕駛礦卡組隊從旁有序穿行。


    無(wú)論是滇南地區夏季多雨、冬季多霧的熱帶季風(fēng)氣候,還是內蒙北部零下42°C的極寒低溫天氣,都無(wú)法阻攔這幅場(chǎng)景正在全國大大小小的礦山上展開(kāi)。另一邊,瞬息萬(wàn)變的資本市場(chǎng)上,與“智慧礦山”相關(guān)的項目也明顯密集起來(lái)。


    據不完全統計,僅去年8月份,就有5家“智慧礦山”解決方案服務(wù)商獲得融資,且注資額都突破了億元人民幣大關(guān)。


    華西證券劉菁指出,以2022年目標4000座煤礦為計算基礎,按照每座煤礦一次性投入5000-20000萬(wàn)改造費用粗略計算,“智慧礦山”未來(lái)市場(chǎng)規模至少在2000-8000億。由此可見(jiàn),資本大筆涌入并不稀奇。



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    在他們設想的礦山“無(wú)人化”藍圖上,“機進(jìn)人退”是必然。


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    日前,某創(chuàng )始人陳龍教授,針對“智慧礦山”中最重要的環(huán)節之一——無(wú)人駕駛環(huán)節展開(kāi)了對話(huà),作為深耕行業(yè)10多年的資深專(zhuān)家,他為我們剖析了這個(gè)神秘行業(yè)大爆發(fā)時(shí)期的細枝末節。



礦山走向“無(wú)人化”


    在許多與礦山相關(guān)的報道里,“老齡化、用工荒、招工難”被描述為礦山“無(wú)人化”的真正推手,但陳龍表示——這只是表象。



    礦區遠離城市,人煙稀少,偏遠的地理位置和艱苦的工作環(huán)境嚇退了不少年輕人。與此同時(shí),雖然科學(xué)的防護措施已應用到了礦工的生產(chǎn)生活中,但與特殊工種相關(guān)聯(lián)的職業(yè)病與安全事故風(fēng)險仍不容忽視。同時(shí),年輕一代對于個(gè)人職業(yè)長(cháng)期發(fā)展的關(guān)注度不容忽視,具有一定成長(cháng)空間的“技術(shù)工人”崗位比重復簡(jiǎn)單勞動(dòng)的工作崗位對其更具吸引力。


    如何實(shí)現人與自然和諧共生,讓礦工更舒適地工作?“無(wú)人化”無(wú)疑是最優(yōu)的解決方案。陳龍強調,礦工應該被轉移到溫暖明亮的室內,隨著(zhù)國家工業(yè)企業(yè)科技創(chuàng )新的持續開(kāi)展,他們也應該轉崗成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)工人。目前,這一幕已經(jīng)實(shí)現。


    同忻煤礦綜采隊的張?chǎng)?,原本在采煤一線(xiàn)“手動(dòng)”放煤。從前,包括他在內的4個(gè)放煤工,每天需要對工作面上的100多個(gè)放頂煤液壓支架進(jìn)行上萬(wàn)次操作,不僅體力消耗大,工作環(huán)境艱苦且須嚴防安全風(fēng)險,而且工作效率受到工人的熟練程度、工作經(jīng)驗及身體狀態(tài)等多重因素的影響,存在波動(dòng)風(fēng)險。如今,只要參數不出意外,他只需要一臺電腦,一個(gè)鼠標,輕輕動(dòng)一動(dòng)手指就能完成上述工作。


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一位“智慧礦山”從業(yè)者表示,礦山走向“無(wú)人化”,從經(jīng)濟效益和市場(chǎng)空間兩個(gè)維度看,也是板上釘釘的事。



目前,我國約有4000座大、中型礦山,雖然各礦山因煤質(zhì)差異貨值差距較大,但千萬(wàn)噸級礦山的日產(chǎn)值均達數千萬(wàn)元以上。如果礦區發(fā)生安全事故,將至少要面臨2至3個(gè)月的停業(yè)整頓,在此期間造成的經(jīng)濟損失難以估算。


從礦區日常運營(yíng)費用來(lái)看,因為“招工難”,礦區開(kāi)出的工資并不低,礦工年薪大多都在20萬(wàn)元左右,目前國內礦區司機實(shí)行“三班倒”制度,每臺車(chē)的人力成本約為五六十萬(wàn)元。除此之外,油耗和輪胎磨損都是看得見(jiàn)的成本,車(chē)輛的時(shí)速及往返頻次也會(huì )影響單位時(shí)間內的運輸總量。


可以說(shuō),經(jīng)濟效益撕開(kāi)了“無(wú)人化”的切口,從另一角度看,礦山在無(wú)人化和智能化的改造預算,對于提供相應“無(wú)人化”解決方案的服務(wù)商而言,不亞于一座“富礦”。


據了解,僅在平煤集團的改造項目中,單個(gè)采礦點(diǎn)的改造費用就高達2億元。各礦企采用的運輸設備——如載重60噸的寬體礦用自卸車(chē)(“寬體車(chē)”)和百?lài)嵓壋笮偷V用自卸車(chē)(“礦卡”),市場(chǎng)價(jià)都在百萬(wàn)和千萬(wàn)元級別,其改造費自然也屬于“重量級”,“吸金”能力驚人。


這意味著(zhù),僅是存量煤礦市場(chǎng)的改造規模和潛力,就足以支撐起一個(gè)萬(wàn)億市場(chǎng)。在這個(gè)有迫切改造需求的巨大市場(chǎng)面前,“國家隊”率先為其亮起綠燈:



2007年,政府號召“兩化融合、走新型工業(yè)化道路”,“智慧礦山”破土而生;


2015年,“中國制造2025”讓建設“智慧礦山”呼聲愈來(lái)愈高;


2016年,國土資源部發(fā)布《全國礦產(chǎn)資源規劃(2016-2020年)》,提出未來(lái)5年要大力推進(jìn)礦業(yè)科技創(chuàng )新,加快礦山數字化、智能化、自動(dòng)化建設;


2017年,國家出臺《安全生產(chǎn)“十三五”規劃》,強調“機械化換人,自動(dòng)化減人”,礦山無(wú)人化成當年熱詞;


2019年,國家煤監局發(fā)布《煤礦機器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》,再次明確將大力推動(dòng)煤礦現場(chǎng)作業(yè)少人化和無(wú)人化。


2020年3月,八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見(jiàn)》,要求到2025年,大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實(shí)現智能化。


2021年9月,新修改的《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》正式實(shí)施,在保持安全生產(chǎn)基本性條款不變的情況下,著(zhù)重強調了人在安全生產(chǎn)中的重要作用?!暗V山無(wú)人化”發(fā)展步入快車(chē)道。



零下42°C極寒的挑戰


    與國內市場(chǎng)相比,歐美國家對“無(wú)人礦山”的理念更為熟悉,早在上世紀90年代就引入了“無(wú)人礦卡”的概念。然而,伴隨中國工業(yè)的飛速發(fā)展,礦山從勞動(dòng)密集的原始階段發(fā)展到“機械化換人、自動(dòng)化減人”,再到今天的“數字化少人、智能化無(wú)人”階段,中國只用了十幾年。



用陳龍的話(huà)總結就是,起步晚,但發(fā)展快。甚至,在某些核心技術(shù)上,我們已經(jīng)不輸歐美了。


他以國家能源集團寶日希勒露天煤礦改造項目為例,為我們勾勒出一幅極寒地帶“智慧礦山”的基本面。這個(gè)位于內蒙古呼倫貝爾草原中部,冬季最低氣溫可達零下42°C的礦山,已實(shí)現兩項“世界首個(gè)”和三項“國內首個(gè)”,填補了當前極寒地區礦山設備無(wú)人化技術(shù)領(lǐng)域的多項空白:


世界首個(gè)極寒(零下40攝氏度以下)環(huán)境無(wú)人礦卡編組運行示范項目;

世界首個(gè)5G SA獨立組網(wǎng)露天煤礦無(wú)人駕駛項目;

國內首個(gè)200噸級以上礦用卡車(chē)無(wú)人化改造項目;

國內首個(gè)實(shí)現全天候三班無(wú)人化編組運行項目;

國內首個(gè)實(shí)現礦用卡車(chē)無(wú)安全員編組運行項目;


該礦區地理位置偏遠,極寒環(huán)境更增加了勞動(dòng)作業(yè)的強度與難度,當地礦工這樣描述:“哈一口氣,眉毛就結冰了。在這種環(huán)境下工作,不僅人遭罪,車(chē)也常罷工?!睒O寒天氣下,“臟重險”都是煤礦工人的大敵,需要“智慧化、無(wú)人化”把工人們推回溫暖的室內。


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陳龍說(shuō),零下四五十度的環(huán)境對智能化設備的性能是嚴峻的考驗,大家都能感受到低溫對自己手機帶來(lái)的影響,為確保車(chē)輛設備正常運轉,須解決的問(wèn)題更加復雜。首先,在寒冷的冬天,發(fā)動(dòng)機尾氣時(shí)常凝結成冰霜,易被車(chē)輛誤認為是障礙物;其次,車(chē)輛傳感器在極端天氣影響下也經(jīng)常不聽(tīng)使喚。



第一個(gè)問(wèn)題還不難克服,優(yōu)化算法,多傳感器融合就可以解決問(wèn)題;第二個(gè)問(wèn)題因涉及到車(chē)輛傳感器,是一個(gè)較復雜的問(wèn)題,不僅要對設備進(jìn)行嚴格的篩選,還需做好保溫工作。





一位工作人員介紹道,無(wú)人駕駛礦卡上安裝使用的各個(gè)部件,都需要經(jīng)過(guò)耐低溫性能測試,測試通過(guò)后才可使用。此外,他們開(kāi)發(fā)了無(wú)人駕駛溫控系統,可以實(shí)時(shí)檢測設備工作溫度及工作狀態(tài),保障設備在最佳溫度區間工作。

過(guò)往工人們駕駛采礦車(chē),四班三倒,在幾公里的路上來(lái)回裝卸,光換班就要耗時(shí)一個(gè)多小時(shí)。無(wú)人駕駛作業(yè)的普及對他們來(lái)說(shuō)意義重大,不僅解放了“雙手”——5臺卡車(chē)可節省人力約20人,而且提升了采礦效率——基本不需要占用換班時(shí)間,節省出來(lái)的時(shí)間可直接用于運輸作業(yè)??梢哉f(shuō),在氣候條件惡劣的地區,機器代替人工是必然趨勢。


  目前,該項目已實(shí)現零下42度極寒天氣情況下,220噸無(wú)人駕駛礦卡5車(chē)編組連續運行、全天候不間斷作業(yè),運行時(shí)速達到業(yè)內最高的每小時(shí)40千米,超過(guò)有人駕駛規定的每小時(shí)30千米,無(wú)人駕駛運輸綜合效率不低于有人駕駛,并形成了無(wú)人駕駛卡車(chē)與挖掘機、遙控推土機、平路機等輔助作業(yè)車(chē)輛完整的露天煤礦無(wú)人運輸作業(yè)系統。



至于為什么從極寒地區著(zhù)手做礦山“無(wú)人化”改造,陳龍坦言,在我國內蒙北部還有不少礦山地理環(huán)境與氣候條件均與寶日希勒露天煤礦相似,亟待“無(wú)人化”的推進(jìn),大型央國企在海外投資或運營(yíng)的礦山,也有一部分處于極寒地區?!叭绻@種級別的難題克服了,那么相關(guān)技術(shù)在地理環(huán)境與自然氣候條件相對較好的礦區就很容易落地?!标慅堁a充道。



    中國中煤能源集團有限公司全資子公司——中煤西安設計工程有限責任公司露天路橋所負責人武講2020年在采訪(fǎng)中表示:“無(wú)論是礦企的發(fā)展需求還是政策的導向,露天煤礦要實(shí)現無(wú)人化運輸是大勢所趨。未來(lái)也會(huì )有越來(lái)越多的傳統企業(yè)主動(dòng)啟動(dòng)智能化改造?!?/span>


為什么礦企愿意張開(kāi)雙臂,接受“智慧化”改造?陳龍從應用角度進(jìn)行了分析:“相較其他駕駛環(huán)境,如公路、物流園區及工廠(chǎng)等,礦區有獨一無(wú)二的優(yōu)越性:作業(yè)空間完全封閉,駕駛區域障礙物少,礦車(chē)以低速運行。而采礦業(yè)因為歷史悠久,流程已基本成熟規范,因此無(wú)人駕駛在落地過(guò)程中,易獲得支持和鼓勵?!?/p>



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此外,政策也來(lái)“幫忙”。


日前,國家礦山安全監察局下發(fā)《國家礦山安全監察局綜合司關(guān)于全面開(kāi)展煤礦“電子封條”推廣建設的通知》,要求到2022年3月底前,要完成所有在冊煤礦“電子封條”的建設和聯(lián)網(wǎng),實(shí)現在線(xiàn)監管全覆蓋。這意味著(zhù)“智慧礦山”將大面積覆蓋,對于隱身于大眾視野的“智慧礦山”市場(chǎng)而言,崛起的信號燈已經(jīng)亮起。

另一位從業(yè)者在接受訪(fǎng)談時(shí),則從“落后就要挨打”的角度,分析了“智慧礦山”推進(jìn)速度驚人的原因?!昂芏嘀行〉V區幾年前還揚言不要‘數字化’,幾年后發(fā)現自己提供的方案落后,屬性和產(chǎn)業(yè)都達不到要求,吃了‘啞巴虧’,趕緊做設備升級,以免自己因產(chǎn)能不足而被迫關(guān)停?!?/span>

麥肯錫數據顯示,“智慧礦山”將為“領(lǐng)跑者”帶來(lái)累計122%的現金流變化,卻只能為“跟跑者”帶來(lái)10%的現金流變化。先人一步,不為別的,就為了穩住先發(fā)優(yōu)勢。



從“數據,碳中和趨勢”看懂礦山未來(lái)



數據

縱觀(guān)各行各業(yè)數字化的發(fā)展歷程,幾乎所有的成功經(jīng)驗都與統計相關(guān),而統計的本質(zhì)就是從數據里找規律。沒(méi)有數據,再聰明的科學(xué)家也很難找到方法讓機器變得更聰明。這對于部署了無(wú)人駕駛的礦卡與寬體車(chē)也如此。


在陳龍看來(lái),數據驅動(dòng)無(wú)疑是解決礦山無(wú)人駕駛的最佳技術(shù)路徑之一。數據的合理采集與運用,都在幫助人類(lèi)了解眼前的一座座礦山。


他認為,車(chē)輛本身就是一個(gè)龐大數據庫,排放數據、健康數據及運行狀態(tài),車(chē)輛產(chǎn)生的所有數據都能夠為車(chē)輛下一階段的狀態(tài)、耗損及保養管理等提供參考,甚至,在不同環(huán)境下車(chē)輛該跑多少時(shí)速,都可以通過(guò)車(chē)體數據分析獲得。



對于國家來(lái)說(shuō),與能源密切相關(guān)的數據都是寶藏資源。大大小小的礦山通過(guò)操作平臺積累下的數據能夠充當“左右手”,為國家提供大規模能源開(kāi)采規劃、執行及決策的依據,包括交易價(jià)格、日開(kāi)采量及年開(kāi)采計劃量等關(guān)鍵信息,以確保能源不斷供,保障人民基礎生產(chǎn)生活。


既然數據是石油,那么,如何提煉出來(lái)是另外一個(gè)重要問(wèn)題。


在某公司的北京辦公室內,有一間平行仿真實(shí)驗室。偌大的房間里,30余塊大屏幕有序地上下排列,展示著(zhù)30余座礦山的平行仿真界面。屏幕的正前方,三輛形態(tài)各異的仿真礦卡頗為吸睛,屏幕里,仿真礦卡勻速奔馳著(zhù),墻上的大屏幕記錄下車(chē)輛的每一幀動(dòng)作。


“每進(jìn)入一個(gè)礦區,我們都會(huì )為其配置一個(gè)操作系統,系統連接設備,承接后臺指令。通過(guò)數據積累,可以為類(lèi)似礦山的“無(wú)人化”改造提供日開(kāi)采量、開(kāi)采狀態(tài)及安全系數等參考值?!标慅堁a充道。


“數字化、無(wú)人化、智慧化之所以能夠在千年礦山身上實(shí)現,底層的支撐框架就是數據?!标慅埧偨Y道。



碳中和



碳中和、碳達峰目標的提出給能源企業(yè)帶來(lái)了“減碳”重任,當被問(wèn)及這是否會(huì )影響“智慧礦山”項目的推進(jìn)時(shí),陳龍斬釘截鐵地回答:“這對我們來(lái)說(shuō)反倒是件好事。開(kāi)采和運輸向智能化、綠色化轉型,當車(chē)輛變成電動(dòng)化、氫能化的時(shí)候,它與無(wú)人駕駛更適配?!?/p>


他繼而談道,碳中和、碳達峰要求在發(fā)展光伏及氫能等新能源的過(guò)程中,控制煤炭增量,也就是說(shuō),目前中國煤炭40億噸的日開(kāi)采量會(huì )在較長(cháng)的一段時(shí)間里,保持相對穩定的水平。煤炭作為中國主力能源,占比的絕對值大幅變動(dòng)的幾率很小。


此外,“智慧礦山”的對象不僅是煤礦,還包括鐵礦、有色金屬礦及石灰石礦等非煤礦山,中國的礦山改造任重而道遠。當礦山實(shí)現“智慧化”后,將有助于對開(kāi)采工藝進(jìn)行優(yōu)化,控制碳排放,實(shí)現碳回收?!耙虼?,無(wú)論從哪個(gè)角度看,‘智能化’與‘綠色化’都是相互輔助支持,而并非削弱阻礙的?!标慅堈f(shuō)。



未來(lái)


“這個(gè)行業(yè)正處于1到10000的爆發(fā)期?!蔽磥?lái),還將繼續深耕能源行業(yè),從運營(yíng)服務(wù)到平臺建立,為行業(yè)提供更多更廣更深的價(jià)值創(chuàng )造空間。具體包括:



加大全新前裝無(wú)人剛性寬體車(chē)和井工礦無(wú)人化系統等創(chuàng )新技術(shù)研發(fā);

加大投入并推進(jìn)多個(gè)全礦無(wú)人化項目的實(shí)施,深度覆蓋煤炭、冶金、有色及水泥四大行業(yè);

擴大建設全國各礦區運營(yíng)支持中心網(wǎng)絡(luò ),加快智能工業(yè)運營(yíng)平臺建設與應用;

聯(lián)合合作伙伴,積極拓展海外業(yè)務(wù),實(shí)施全球化戰略。



盡管在普通大眾的認知里,無(wú)人駕駛離生活還很遙遠。但對于這一高科技領(lǐng)域的從業(yè)者來(lái)說(shuō),如何讓運輸設備在每一個(gè)生產(chǎn)及生活場(chǎng)景里都實(shí)現自動(dòng)駕駛,既是帶來(lái)難題的挑戰也是不容忽視的機遇。



陳龍表示:“我國礦區地理環(huán)境復雜,將無(wú)人礦山成熟的落地經(jīng)驗遷移到港口與園區,實(shí)際上是將一個(gè)復雜系統的成熟經(jīng)驗遷移到其他類(lèi)似的封閉場(chǎng)景,具有良好的適配性?!?/p>


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如果說(shuō)2019年是“智慧礦山”的無(wú)人駕駛元年,今年,領(lǐng)先玩家們已從技術(shù)提供商進(jìn)化為“解決方案+運營(yíng)服務(wù)”的綜合角色,在切入礦山領(lǐng)域后,集中火力,凝結技術(shù)結晶,持續為產(chǎn)業(yè)“無(wú)人化”賦能。






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