露天煤矿无人驾驶技术应用发展报告

中国煤炭工业协会信息化分会等 编制 指导单位 中国煤炭工业协会 编制单位 中国煤炭工业协会信息化分会国家能源投资集团有限责任公司国家电力投资集团有限公司中国中煤能源集团有限公司中国华能集团有限公司新疆天池能源有限责任公司中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司赛迪顾问股份有限公司福建易控智驾科技有限公司 参编单位 中科慧拓（北京）科技有限公司北京踏歌智行科技有限公司上海伯镭智能科技有限公司北京路凯智行科技有限公司 序 煤炭是我国的主体能源，肩负着国家能源安全的兜底保障作用。近年来，我国煤炭行业在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下，践行“四个革命、一个合作”能源安全新战略，按照“数字中国”“网络强国”等战略部署，大力推进 5G、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与煤炭工业深度融合，深入开展“数字煤炭”建设，煤炭企业数 字 化 转 型 和 煤 矿 智 能 化 水 平 显 著 提 高， 有 力 地 支 撑 了 煤 炭 产 业 转 型 升 级 和 高 质 量 发展。煤炭行业数字化智能化政策、制度和标准体系不断完善，煤炭数字经济产业蓬勃发展，各类新技术、新平台、新模式与产业链各类场景加速融合并迸发出新的商机与活力；特别是无人驾驶、5G、机器人、人工智能大模型等在煤炭行业成功实现了商用落地，走在了各工业行业的第一梯队。 序 言Preface 露天煤矿是我国煤炭工业的重要组成部分。近年来，我国相继新建和核增了一批资源禀赋条件适宜，能够实现安全高效开采、生态环境友好、清洁高效利用、具有经济竞争力的露天煤矿，露天煤矿原煤产量占全国产量的 1/4 左右，比重大幅提升。与此同时，以无人驾驶、智能巡检、智能穿爆、智能装车、边坡监测、地质模型构建等为代表的数字化、智能化应用场景不断丰富，露天煤矿整体数字化、智能化水平显著提高。 无人驾驶技术在露天煤矿的推广应用，具有提升安全保障、降低运营成本、提升运营效率、助力绿色低碳以及保护职工健康的显著优势，正在快速覆盖应用到全国各主要露天矿区，从 2019 年至今的五年间，实现了年均倍速增长和实际商用落地，实际生产效率在部分矿区已接近有人驾驶水平，为煤炭工业数字化转型发展树立了标杆、闯出了新路，成为煤炭工业新质生产力发展的一张亮丽的新名片。 数字化智能化发展是一项复杂的系统工程，任重而道远。无人驾驶技术在矿区的成功实践，再次体现了数字化转型发展道路的正确性和必然性，证明了煤炭这个传统行业在数字经济浪潮下依然保持着“特别能战斗”的光荣传统和优良作风。希望全体煤炭人，坚定信念、勇往直前，在新时代、新征程上奋力谱写煤炭工业中国式现代化的新篇章！ （三）主要特征 –––––––––––––––––––––––––––––––––161、无人矿卡载重吨位以百吨级以下为主 ––––––––––––162、增程宽体车占据“半壁江山”––––––––––––––––––163、临工、同力和北方股份车辆份额领先 ––––––––––––16 CONTENTS目 录 引言01 ｜发展概况（一）发展背景 –––––––––––––––––––––––––––––––––031、政策密集出台奠定行业发展基础 –––––––––––––––––032、技术不断迭代助力行业走向成熟 –––––––––––––––––03（二）发展需求 –––––––––––––––––-––––––––––––––––041、产业政策导向 –––––––––––––––––––––––––––––––042、提升安全保障 –––––––––––––––––––––––––––––––043、降低运营成本 –––––––––––––––––––––––––––––––054、提升运营效率 –––––––––––––––––––––––––––––––055、助力绿色低碳 –––––––––––––––––––––––––––––––05（三）发展历程 –––––––––––––––––––––––––––––––– – 051、国外发展历程 –––––––––––––––––––––––––––––––052、国内发展历程 –––––––––––––––––––––––––––––––06（四）概况 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––070102 04 ｜成熟度评价模型及分类分析17 （一）成熟度评价模型 ––––––––––––––––––––––––––––18（二）评价示例 ––––––––––––––––––––––––––––––––––21 05 ｜典型应用案例23 （一）企业案例 - 国家能源集团 –––––––––––––––––––––24（二）单矿案例 ––––––––––––––––––––––––––––––––––271、新疆天池能源南露天矿（核定生产能力 4000 万吨 / 年）–––––––272、国能新疆准东露天矿（核定生产能力 3500 万吨 / 年）–––––––––283、国能准能黒岱沟露天煤矿（核定生产能力 3400 万吨 / 年）––––––284、国能北电胜利能源一号露天煤矿（核定生产能力 2800 万吨 / 年）–––295、国家电投内蒙古公司霍林河南露天煤矿 （核定生产能力 1800 万吨/年）–––306、国能神延煤炭西湾露天煤矿（核定生产能力 1300 万吨 / 年）––––––––31 06 ｜产业图谱32 02 ｜核心技术及解决方案08 07 ｜挑战与展望34 （一）基本原理 –––––––––––––––––––––––––––––––––091、环境感知 ––––––––––––––––––––––––––––––––––092、融合定位 ––––––––––––––––––––––––––––––––––093、控制决策 ––––––––––––––––––––––––––––––––––094、协同作业 ––––––––––––––––––––––––––––––––––10（二）通用架构 –––––––––––––––––––––––––––––––––101、智能云控平台 ––––––––––––––––––––––––––––––––112、车端无人驾驶系统 ––––––––––––––––––––––––––––113、线控平台 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––124、协同作业系统 –––––––––––––––––––––––––––––––12（三）部署方案 –––––––––––––––––––––––––––––––––121、规划部署 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– 122、资源链接 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– 123、参数优化 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– 13 （一）面临的挑战 –––––––––––––––––––––––––––––––351、应用场景的推广问题 –––––––––––––––––––––––––352、极端环境的适应问题 –––––––––––––––––––––––––353、网络与数据安全问题 –––––––––––––––––––––––––364、无人矿卡的吨位问题 –––––––––––––––––––––––––365、行业标准的统一问题 –––––––––––––––––––––––––36（二）发展展望 –––––––––––––––––––––––––––––––––371、无人驾驶技术普及率将继续提高 –––––––––––––––––372、无人矿卡运行机制将进一步优化 ––––––––––––––––373、一体化智能管理或将快速落地 ––––––––––––––––––374、中国厂商出海发展将成就“新通路”–––––––––––––38 08 ｜发展建议39 （一）政策建议 –––––––––––––––––––––––––––––––––40（二）厂商建议 –––––––––––––––––––––––––––––––––40（三）用户建议 –––––––––––––––––––––––––––––––––40（四）科研机构建议 –––––––––––––––––––––––––––––40 03 ｜市场分析14 （一）市场规模 –––––––––––––––––––––––––––––––––15（二）主要厂商 –––––––––––––––––––––––––––––––––15 附件｜政策列表41 引言 煤炭是我国的主体能源和重要工业原料，在国家能源保供和基础工业运行中发挥着“压舱石”和“稳定器”的作用，煤炭产业的发展关系着国民经济健康发展和国家能源安全。习近平总书记强调，“富煤贫油少气是我国国情，要夯实国内能源生产基础，保障煤炭供应安全”。同时，随着我国经济高质量发展的扎实推进，全国能源消费保持较快增长，国内需求端也对煤炭的供应安全寄予更高希望。对此，国家有关部门开始推进煤炭产能储备等系列制度落地，着力增强煤炭的供给保障能力，推动我国煤炭及相关产业发展向高质量和可持续的方向迈进。 近年来，随着新一轮科技革命和产业变革的加速拓展，5G、人工智能、云计算等新一代信息技术与露天煤矿各场景加速融合，成为增强安全保障、提升生产效率、降低成本和风险的重要手段。在此背景下，以无人驾驶为代表的露天煤矿智能化建设步伐加快，露天煤矿的勘探、开采、运输、管理、环保等核心环节都得到了不同程度的转型和提升，“智能连续作业和无人运输”正不断完成阶段性验证并进行批量常态化运行，露天煤矿新质生产力发展逐步得到展现。 本报告以露天煤矿无人驾驶技术的发展背景和必要性为开端，围绕无人驾驶核心技术和解决方案、中国市场应用现状进行分析，对当前行业发展存在的问题以及未来发展趋势给出了研判。由于时间精力所限，本报告对于露天煤矿无人驾驶的研究难免存在疏漏与偏差，不当之处，敬请提出宝贵意见。 党的十八大以来，党中央、国务院及有关部门对安全生产工作作出一系列重要部署，我国露天煤矿，多位置偏远，条件艰苦，提升露天煤矿的安全供应保障能力势在必行。 （一）发展背景 1、政策密集出台奠定行业发展基础 煤炭作为我国主体能源，在维护国家能源安全中发挥着“压舱石”作用。近年来，国家高度重视无人驾驶技术在矿山领域的应用与发展，出台多项政策支持技术创新与实践应用。有关部门不断完善相关政策措施，印发建设指南，推动试点示范，指导地方和企业结合实际制定实施方案。2023 年 3 月，国家能源局发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，明确提出要“推进大型露天煤矿无人驾驶系统建设与常态化运行，支持露天煤矿采用半连续、连续开采工艺系统，提高露天煤矿智能化开采和安全生产水平”。同年 9 月，《中共中央办公厅 国务院办公厅关于进一步加强矿山安全生产工作的意见》强调，要大力推进矿山信息化、智能化装备和机器人的研发与应用，提升矿山安全生产水平。随后，工信部、国家发改委等五部委共同印发了《安全应急装备重点领域发展行动计划（2023—2025 年）》，该计划明确指出，在矿山（隧道）安全事故防范领域，需重点研发攻关相关装备，特别是环境精准感知和多维信息自主决策无人驾驶装备，为矿山无人驾驶技术的创新升级提供了明确指引。2024 年 5 月，国家能源局印发《关于进一步加快煤矿智能化建设促进煤炭高质量发展的通知》，针对露天煤矿，强调要重点推进自主采装、矿用卡车（以下简称“矿卡”）无人驾驶以及装运卸机器人化协同作业等智能化技术的应用。推动露天煤矿卡车无人驾驶编组化运行等重点生产环节的智能系统实现精细化、常态化稳定可靠运行。一系列政策措施相继出 台为露天煤矿无人驾驶技术发展注入了强劲动力，更为提升煤矿数字化、