世界5G大会组委会-焦煤千业水泥5G绿色无人矿山

一、产品功能及原型设计理念和框架

该项目基于5G专网、以应用层、能力层、网络层、感知层四层架构为依托、重点突出5G、绿色、智能三大特色、着力打造挖机钻机远程操控、运输车无人驾驶、无人机精准测绘、工程机械协同作业四项应用的5G+绿色无人矿山的解决方案。

方案架构

项目落地4个场景，包括5G+远程挖掘操控、5G+无人矿卡自动运输、5G+无人车自动编队运行、5G+无人机精准测绘实现企业降本增效，零排放、零停工、零污染。

①   5G+远程挖掘操控：

使用中国移动5G专网+工业网关，最终实现了网络时延在30毫秒以内，满足矿区无人化采掘场景需求。

②   5G+无人矿卡自动运输：

通过对矿卡进行无人化改造，使用5G专网+边缘计算+北斗定位，最终实现速度提高到30KM/h，定位精度20厘米以内。同时用纯电动代替传统柴油运输，二氧化碳排放为零。

③   5G+无人机精准测绘：

5G方式实现三维数据实时回传，快速进行分析、判断和决策。有效解决了传统方式靠人工进行测量人力成本高、数据不及时，资料不齐备的问题。

二、创意特色及技术性能

1，5G技术实现多个场景突破：该项目通过5G技术实现远程挖掘操控、无人矿卡自动运输、无人车自动编队运行、无人机精准测绘等多个应用场景的突破。

2，中国移动5G工业级工业网关首次使用：首次将移动自主知识产权的5G工业级网关使用到矿车的无人运输和远程操控上，传输现场高清视频和远程操控作业指令，使用效果良好。相比于传统的4G、微波网络，通信质量显著提高，有效降低时延。

3，本项目具有完全自主知识产权，与国外同类技术相比整体技术达到了国际领先水平：创新性的研发了多金属多目标全要素智能精细化配矿技术应用于露天矿配矿计划；研发了无人驾驶多车协同智能调度技术来管控大规模无人驾驶卡车的开采运输；研发了“基于云服务的露天矿无人开采一体化管控平台”来进行露天采矿生产组织；与国内外同类产品相比，该项目首创性地研发了矿用新能源纯电动无人驾驶卡车并应用于露天开采生产中。

三、与5G结合性及强相关性及产业联动效应

1，5G强相关性方面

   5G技术：运用5G专网+边缘计算+北斗定位，降低传输时延和定位精度，实现挖机远程操控和运输车无人运行；基于5G+v2x车联网技术，融合车载轮速传感器、惯导系统、激光雷达和机器视觉等多源信息，基于矿用卡车运动微分模型的航迹推算方法，实现了车辆自动避障、编组；利用5G无人纯电矿卡代替传统柴油车运输，实现CO2零排放；同时上坡空车用电，下坡反向充电，实现能量回收。

   5G终端：已实现矿区60台电动卡车的5G无人驾驶，13台挖机、10台钻机的5G远程控制等应用。

   应用场景：实现 5G+远程挖掘操控、5G+绿色无人纯电矿卡自动运输、矿卡自动编组、5G+无人机精准测绘。

2，产业联动效应方面

   形成5G绿色无人矿山整体解决方案，提高生产安全性、提升生产效率、降低生产成本，促使矿山行业向无人（少人）化、绿色化、智能化发展。

   5G远程控制系统、5G自动驾驶、5G工业数据采集等技术不仅对矿山、水泥行业适用，对流程化工厂行业亦可复制推广

   结合5G高端技术，实现矿山行业智能化、无人化开采的同时，推进物联网、激光雷达、机器视觉、大数据、人工智能、无人驾驶技术、边缘计算、虚拟现实等前沿技术的进步。

   该项目的相关示范将为5G与各行业深度融合提供技术样本和奠定良好基础，促进我国5G产业发展与商用服务保持领先，推动5G产业化成果得到应用，加快形成5G及交叉领域基于自主知识产权的国际领先的产业集群。

四、5G与AI、v2x车联网、大数据等技术的融合

1，基于AI无人驾驶车辆面对恶劣天气、行人动作、紧急突发状况的预判处理都不尽如人意，存在一些安全隐患。本项目从底层技术将5G和AI深度融合，基于高精地图、5G网络和北斗卫星定位，能实现厘米级精准定位，车辆传感器可实时感知周围车辆、行人、障碍物等信息，5G网络可实现超视距、超强感知和感知共享，能克服恶劣天气对传感器的影响，实时传输大量数据，实现全天候、全场景、360度的智能感知。

2，利用5G网络超高速率超低时延特性，基于v2x车联网技术，融合车载轮速传感器、惯导系统、激光雷达和机器视觉等多源信息，基于矿用卡车运动微分模型的航迹推算方法，实现了车辆自动避障、跟车、会车及自主路径规划，保障各车辆安全有序行驶。

3,“基于云服务的露天矿无人开采一体化管控平台”来进行露天采矿生产组织等工作，实现了露天矿区无人驾驶卡车的自主运行、多金属多目标精细化配矿、无人驾驶多车协同智能调度，构建了一套高效、实用、安全的多金属露天矿无人采矿智能生产管控系统。所有车辆，挖掘机，破碎站，充电站，磅站的运行状态，都实时通过5G网络传送到管控中心，供调度中心处理,实现车辆自动编组，协作配合，提高车队运输效率。

五、项目价值及市场分析

通过该项目实施，助力千业水泥降本增效：一是省人力，人员减少50%以上；人工成本每年节约1500万。二是提效率（单车自动驾驶提升至30km/h、运输时长由16h升24h）；促效益，直接经济收益4800万/年。三是人员伤亡降至零。

该项目针对露天矿矿山行业工作环境恶劣、人员安全问题突出等行业痛点，实现了露天矿产区铲、装、运的全程无人操作，形成了一套5G绿色无人矿山整体解决方案。

目前已对全省82家露天矿逐个进行调研推广，达成合作意向12家，落地实施项目4个，金额达到了2000万。

放眼全国有3000余座千万吨级的露天矿亟待改造，每座矿山智能采矿装备需求约1亿元，市场空间3000亿元；整个露天矿开采运营服务市场价值6000亿元/年！报告数据显示，其中仅矿山无人驾驶市场，2021年，我国矿区无人驾驶市场规模3.55亿元；随着5G、车联网等技术的发展，加上国家绿色矿山相关政策的推动，我国矿区无人驾驶进入发展快车道，预计在2025年我国矿区无人驾驶市场规模将突破200亿元，年复合增长率高达100%；报告预估整个行业潜在市场空间可达2320亿元。

六、创新商业模式

多种商务合作模式可选择：

1，每个项目单独收费。按照单个项目为单位，建设标准5G智慧矿山综合解决方案标准化产品库，由企业决策订购每个项目进行单独收费的模式。如：洛阳钼业。

2，资源方投入基础建设，承包方负责运营费。由资源方投入项目所需的5G及其他相关设备的基础建设费用，承包方负责项目运营产生的网络维护、现场支持、故障处理、独立升级等费用的模式。如：焦煤集团。

3，每吨矿石提成。按照矿石产量分成的商业模式，针对年产量大于1000万吨、500-1000万吨、300-500万吨、300万吨以下的项目分别采用不同价格的矿石产量分成模式。如：富川矿业。

4，多业主方共同承担。按照多方业主不同比例合资共同承担建设5G智能项目的基础建设及后续相关运营费用的模式。如：雄安水电八局砂石骨料项目。