智慧矿山前景广阔 工程机械制造商大有可为

矿产资源是国民经济建设和社会发展的物质基础。现阶段我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资源来源于矿产资源。矿山机械是矿山开采过程中不可或缺的重要设备，对于矿产资源的开发和利用发挥着重要的作用，其投入的重要性不言而喻。

随着新一代信息技术的快速发展，数字化、智能化技术与矿业的融合进程不断加速，工程机械企业矿用装备的大力创新研发支持，智慧矿山建设已成为国家、行业和企业共同关注的热点话题。经过近年来的快速发展，我国的智慧矿山领域也取得了重大突破。从技术的提升，到企业需求认知的转变，再到实践的落地，我国智慧矿山领域已经探索出了一条数字化转型、智能化建设，以及企业在新动能转化体系下的转变之路。

智慧矿山建设目标及内涵

智慧矿山以现代信息、控制技术和先进装备为基础，其内涵包括实现固定设备无人化、物流管理智能化、回采工序自动化、生产管理信息化，使矿山安全、绿色、高效运营，最终构建智能化无人矿山。

图1 智慧矿山建设目标解析

图2 智慧矿山建设内涵

智慧矿山的建设过程主要包括以下几个方面：

1.数字化：对矿山进行信息化建设，将生产数据、管理数据、信息流、资产运营等进行数字化管理，实现对矿山整体情况的全面掌控和及时监测。

2.智能化：通过人工智能技术，提升矿山的自主决策、自动化、自适应等能力，实现快速响应和灵活应变。

3.物联网：通过安装传感器，实现对矿山的实时监控，提高生产效率和产品质量，减少能源消耗和生产损失。

4.云计算：通过云端技术，实现矿山运营的高效化、智能化管理，提升矿山的竞争力。

5.绿色环保：通过矿山生产过程中废弃物的回收和能源消耗减少，实现对环境的保护和可持续发展。提高矿工工作安全性，减少矿山灾害风险。

智慧矿山的建设既是矿业创新发展的必然趋势，也是可持续发展的重要举措。随着信息技术的不断升级和发展，智慧矿山建设也将不断推进和完善，成为未来矿业发展的重要引擎。

主要实现途径：以智能装备和机器人为基础，以数据和算法为核心，全面提升矿井感知、数据处理、装备系统、智能控制能力、突破智能化关键技术，通过数据驱动实现智慧矿山。

国内外智慧矿山发展历程

国外从上个世纪90年代陆续从国家层面提出并实施了智慧矿山和采矿自动化技术的研究计划，《中国制造2025》为信息化和工业化两化深度融合引领和带动制造业的发展。

图3 智慧矿山发展历程

图4 国内外典型智慧矿山建设案例分析

在智慧矿山机械设备方面，国外比较领先的企业有卡特彼勒、小松、沃尔沃、白俄罗斯的别拉斯（BELAZ）等工程机械企业。

国内目前参与矿区无人驾驶研发及制造的企业主要有五类：①大型采矿企业，如洛钼集团、神华集团、中金集团等；②矿用车生产企业，如北方股份、中国中车、徐工集团等；③数字矿山装备企业，如东方测控、迪迈科技等；④智能驾驶创业公司，如西井科技、踏歌智行、慧拓智能等⑤其他企业，如跃薪智能等。

目前国内外智慧矿山发展差距

资源管理数字化方面：国外基本实现地质建模，开采过程的三维数字化管理；国内的大部分矿山处于地质建模阶段，矿山资源的数字化、采准开采设计应用效果不佳。

采掘装备智能化方面：国外基本实现采矿装备大型化和部分智能化应用；国内整体自动化程度较低，资源禀赋条件决定采矿工艺实现采掘智能化难度较大。

运营管理智能化方面：国外建立采选运营管控中心，实现集中管控；国内则是分阶段建设系统，各系统不同厂家造成数据格式差异大，系统分散，信息融合程度差。

安全与经济效益方面：国外一线作业人员少，生产及管理效率高；国内一线作业人员多，生产及管理效率较低。

智慧矿山建设面临的普遍问题

缺乏智慧矿山顶层规划。建设信息化系统“各自为政”，未实现统一规划设计；“集团公司-矿业公司-矿山”三级管理体系未实现智能化管控。

装备系统自动化程度低。受资源禀赋、开采技术条件的影响，矿山装备自动化水平参差不齐；劳动效率低、招工难，减人及安全需求强烈。

信息化系统融合度差。系统多、平台不统一、统一管控难度大；数据繁杂、缺乏挖掘分析。

管理制度及模式落后。矿山地理位置分散，管理不便；组织机构复杂，管理效率低。

国内各工程机械企业相关规划

三一智矿

2018年10月三一智矿科技有限公司在北京注册成立，三一智矿的“出身”决定了拥有“重工”基因的它，有能力完成无人化前装设备的生产。

2019年，三一智矿的智能化产品SKT90Ei无人驾驶纯电动宽体车下线，并亮相北京煤机展。2020年三一智矿与青海紫金集团就建设露天无人样板矿达成合作，并于12月实现无人驾驶宽体车与遥控挖掘机协同作业。2021年7月，无人驾驶智能调度平台V1.0发布，无人驾驶常态化运营。2022年智慧矿山实现商业化运营，9月无人驾驶安全员下车，10月智矿云上线。2023年三一智矿提出智慧矿山解决方案，露天矿山综合管控系统在4月份正式交付，不仅签订了特变电工天池能源露天煤矿60台无人驾驶矿卡订单，更是拿下与新疆骏瑞超500台无人驾驶矿车的合作订单。

短短五年时间，三一智矿便依托三一重工长期深耕市场的优势，在传统机械产品的基础上有能力为自身的智慧矿山方案“量体裁衣”，打造可常态运营的落地方案。

SKT90E纯电动宽体车

在智慧矿山的构建中，硬件设备如无人驾驶卡车、智能化挖掘机、监控设备等扮演着基础载体的角色，是实现智慧矿山的物理基础，其背后的“灵魂”则是核心智能化云端技术和数据驱动的决策系统。三一智矿选择与中国领先的云服务商腾讯云深度合作，打造了5G远程实时操控产品及解决方案。腾讯云有音视频传输这样的核心技术，可以实现时延100毫秒以内，显著提高了矿卡远程驾驶的安全性。

除此之外，为了应对矿车在无线信号不稳定环境中移动时画面传输的难题，腾讯云采用5G与音视频传输技术，自主研发了一系列解决方案，获得客户高度认可。

三一智矿的成立，在矿山行业中首次实现整个无人化前装设备的研发和商业化运营。三一智矿整合集团及外部资源，创建了一套行业内和客户都认可的智慧矿山解决方案。

山推股份

山推目前正积极布局5G与工业互联网、智能制造、人工智能的深度融合，助推“中国制造”向“中国智造”转变，为智慧矿山建设注入强大动力。

山推SD90-5E推土机

依托工程机械行业建立的第一个工业5G商用化技术示范基地，山推将5G通讯技术、智能控制技术与大功率推土机紧密结合。全新的4D光场5G智能遥控推土机在SD90-5矿山推土机的基础上，采用了先进的模块化设计，完美兼容机驾驶和遥控驾驶两种模式。在网络覆盖范围内，它可实现360度无死角移动，具有低延时、高宽带的特点。更重要的是，它突破了传统的操作方式，使设备远程操控和施工展示成为可能。

技术的创新不仅体现在遥控驾驶上。山推首创的“4D光场”及裸眼3D技术在此次产品中得到了广泛应用。通过这一技术，推土机工作场景的整个光场信息被完整收集，并通过裸眼3D屏真实地还原在驾驶员眼前。这使得驾驶员可以远程操控智能遥控推土机进行各种作业，从平整路面到搭建挡墙，从整理物料到无人驾驶，全面提升了作业效率和安全性。

山推的智能遥控推土机在人机分离、操作精度、驾乘视角、操控灵活度、精准度等方面展现出显著优势。这一创新不仅提升了推土机的工作性能，更引领了整个工程机械行业的技术进步。从传统的驾驶手操作到800米无线遥控推土机，再到如今的遥控驾驶施工的山推SD90-5E推土机，山推在软件运行稳定、人机交互顺畅、施工现场安全高效等方面实现了质的飞跃。

遥控驾驶施工现场

值得一提的是，山推开发的首台4D光场5G远程遥控推土机在内蒙古煤矿中成功应用，为智慧矿山建设增添了浓墨重彩的一笔。三台5G遥控推土机已稳定运行超过8000小时，设备状态表现优异。通过5G远程在线控制与精准同步操作工艺的结合，推土机在生产现场实现了超远距离的遥控驾驶，并高质量完成了平整、做坡、降高等作业任务。这一项目的成功实施不仅填补了当前极寒地区矿山设备无人化技术领域的多项空白，更在国内相关领域起到了示范引领的作用。

同力重工

同力重工作为非公路宽体自卸车行业的开创者和引领者，在2014年成功研发⾏业⾸台纯电动非公路宽体⾃卸⻋；在2018年成功开发⽆⼈驾驶非公路宽体⻋自卸；在2023年成功研发行业首台甲醇混动非公路宽体自卸车，并实现新能源非公路宽体自卸车行业年度市占率第一。如今，同⼒重工智能化新能源产品市场累计保有量已超千台，应用的各类矿⼭已近百座，遍布祖国东西南北甚至海外、高山平原、沙漠雨林、内陆沿海，实现了露天矿⼭运输场景的全天候覆盖。 

同力重工新能源宽体自卸车

2022年，同力重工成立全资⼦公司陕西同⼒重⼯新能源智能科技有限公司（简称“同力科技”），专注新能源与智能化产品的专业研发、⽣产、制造、销售与服务。

同力科技依托同⼒重工在⾮公路宽体⾃卸⻋⾏业的产品技术积淀，在开发、生产、供应链、市场和服务全体系的规模化优势平台基础上，建⽴独⽴⽽重点突出鲜明的业务运营体系：通过以电动化和智能化技术应⽤为核⼼竞争⼒，在载重60吨级、70吨级、85吨级和91吨以上级车型产品实现全覆盖，具体有纯电动充电版、侧置换电版、顶置换电版、柴油混动版、甲醇混动版、天然气混动版、氢能动力版和无人驾驶版等多系列产品。持续创新性地为用户提供⾼性价⽐的绿⾊智慧矿⼭运输设备解决⽅案。 

2021年，同力重工登录北交所并成为北交所价值TOP10企业。伴随同力重工进入规模高质快速发展轨道，同力重工在产品正向开发能力建设方面加大投入，目前已建成国内最大的非公路宽体自卸车应用开发实验室，建成“建模仿真、整车道路载荷模拟试验、动力系统试验和无人驾驶车辆标准化标定”等相关开发能力，有效缩短了新产品的开发验证周期。

徐工机械

作为中国高端矿业装备先行者，徐工积极响应国家智慧矿山战略，持续深耕矿用装备无人驾驶技术的创新研发，致力于为行业提供高效、安全、智能的矿山无人驾驶解决方案。徐工无人驾驶矿用车、挖掘机等成套化装备在神延煤矿、平庄煤矿、华润水泥矿等多个矿区运营。

徐工XDE240矿用自卸车

其中，31台无人驾驶的徐工XDE240矿用自卸车成功在神延西湾露天煤矿编组应用。凭借先进的技术和高效的运营模式，徐工无人矿卡有效助力西湾露天矿提升生产效率、降低运营成本，同时极大地减少操作风险、保障人员安全，成为徐工无人驾驶技术迈向成熟阶段的重要标志。

中联重科

中联重科矿山机械是中联重科重要的战略发展产业板块，建有国家级技术中心。回溯历史长河，中联重科有着悠久深厚的矿山基因，最早可追溯到1956 年成立的建工部机械施工总局设计室，这是我国工程机械、矿山机械行业最早的科研单位。

电传动矿用自卸车ZTE210

2024年1月21日，由中联重科自主研制的首台百吨级全国产化电传动矿用自卸车ZTE210在湖南长沙荣耀下线。ZTE210的成功下线，彻底了改写我国百吨级电传动自卸车核心部件长期依赖进口的局面，也标志着中联重科矿机板块正式挺进高端矿业装备市场。

中联矿机独辟蹊径，创造性地采用纯电动矿用宽体自卸车+架线的双源动力方案，用电网供电的方式解决动力电池续航不足的问题，车辆无需专门充电或换电，可实现无限续航，彻底解决行业痛点。中联矿机的ZT115DPEV车型，以纯电的ZT115EV车型为基础，额定载重70吨，增加了从外部取电的受电弓和控制组件。当行驶到架空线区间时，升起受电弓，从架空线取得的电流以驱动车辆，同时给动力电池充电。当离开架空线区间时，车辆状态切换至正常行驶，此时运用与纯电车辆无异。通常，架空线供电只在固定路线的坡道上单侧架线，为车辆重载上坡提供动力。

中联矿机的纯电动矿用宽体自卸车+架线的双源动力方案不仅解决了动力电池的续航问题，同时也能提高运行速度，增加生产力。通常在一个工作循环中，连续坡道上重载上坡是运行速度最慢的环节，普通车辆一般只有8~11km/h的速度，而中联ZT115DPEV采用了更大功率的双电机以及4挡自动变速箱，重载连续坡道（10%坡度）上的速度＞15km/h，从而缩短了循环时间，提高了产能。

未来，为了满足能源的需求，国内企业必须要创新矿山机械制造技术，全面提升矿山机械数字智能化水平，助推行业发展新变革，培育行业发展新力量，构筑行业发展新优势，全面推进智慧矿山建设。