作者：陈亚男
矿产资源作为工业生产的能源与原材料来源，是推动国家工业巨轮滚滚向前的不竭动力，是国家工业化进程、经济结构优化升级中不可或缺的基础材料。因此，合理勘查、开发利用和保护矿产资源是各国长期发展战略的重要组成部分。在技术的不断革新浪潮中，智慧矿山的概念已从梦想走向现实，矿山自动驾驶技术作为这场变革的先锋，正在引领采矿业这一人类最古老的行业进入一个全新的工业纪元。
近年来，随着新一代信息技术的蓬勃发展及国家政策的有力扶持，智慧矿山建设已成为国家战略的部署重点。依托多年的科研积淀与基础设施建设，我国矿山自动驾驶技术体系日趋成熟，规模化应用的趋势日益显现。随着国内各大矿区对自动驾驶技术的应用逐渐深入，部分企业正积极放眼全球，寻求国际合作契机，将海外市场视作自身发展的新领域和业务增长的关键突破口。随着全球对高效、安全采矿技术需求的不断增长，中国企业将扬帆起航，驶向一片充满机遇与挑战的新海域——海外矿山自动驾驶。
海外拓展之因——矿山自动驾驶技术的国际机遇
我国煤炭资源分布广泛，占据全球约13.3%的煤炭储量，排名世界第四。然而，由于资源赋存条件较差，煤层埋藏较深，我国先天条件占优的露天煤矿比重不到12%，开采相对困难的井工矿占绝大多数。截至2022年底，中国露天煤矿产量仅占全国煤炭产量的23%，这一现实限制了自动驾驶技术在国内露天矿的应用潜力。
图表1：1913-2021年我国煤炭总产量、露天煤矿产量及占比变化（图表来源：《中国煤炭》世界露天煤矿发展综述）
相比之下，国外许多主要产煤国家如美国、澳大利亚等坐拥得天独厚的地质条件。这些国家的煤炭资源埋藏浅、厚煤层丰富，露天采矿业因此蓬勃发展。据统计，2021年国外露天采煤产量约为32亿吨，约占总产量的81%。其中，11个主要产煤国家的露天煤矿产量占比在50%以上，澳大利亚、俄罗斯露天煤矿煤炭产量占比在70%～90%之间，印度、印度尼西亚、德国、加拿大露天煤矿煤炭产量占比甚至高达90%以上。从露天煤炭储量来看，全球露天可采煤炭储量的70%以上集中分布在美国、俄罗斯、德国等国，海外露天矿市场蕴含巨大潜力。
图表2：1913-2021年国外煤炭总产量、露天煤矿产量及占比变化（图表来源：《中国煤炭》世界露天煤矿发展综述）
鉴于国内厂商在露天矿自动驾驶技术方面相对成熟，海外市场，尤其是人力成本高昂、矿业发达的欧美、亚太地区，以及资源丰富但急需提升开采效率的南美、非洲等地，对自动驾驶技术的应用需求尤为迫切，预示着广阔的海外市场前景。
国外矿山自动驾驶领军企业发展之路
国外矿山自动驾驶研发起步较早，商业化应用已有超过十年的历史。早在20世纪80年代，全球知名工程机械和矿山设备制造商卡特彼勒就启动了自动驾驶自卸矿用卡车的研发，并于1996年推出首台自动化矿用自卸车。随后，卡特彼勒推出的MineStar系统在2013年于西澳实现商业化部署。
最近，卡特彼勒与自由港麦克莫兰展开合作，为其位于美国亚利桑那州巴格达铜矿的33台Cat 793卡车搭载Cat MineStar Command应用，在未来三年内将使整个车队转变为自动驾驶。截至2023年12月，该系统已在三大洲支持15个客户运营620多辆自动驾驶卡车，累计运输超过63亿吨物料，行驶里程达到2.3亿多公里。
图表3：卡特彼勒Cat 793大型矿用卡车
日本小松公司也于1996年研制首辆自动驾驶卡车，通过自动化运输系统(Autonomous Haulage System, AHS)实现无人操作，利用控制装置、GPS卫星定位、无线通信技术和软件取代驾驶员。小松于2005年开始AHS试验，并于2008年首次在智利铜矿实现商业化部署，后又与力拓合作，将该系统引入澳大利亚铁矿石项目，实现远程1500公里外的指挥中心控制。截至2024年2月，小松FrontRunner自动驾驶运输系统(AHS)已在全球5个国家的23个矿场部署了超过700台自动驾驶非公路矿卡，其中包括100多台载重量高达400吨的980E-AT矿用自卸车。据统计，AHS卡车已累计运输超过75亿吨矿料。
图表4：小松在智利洛斯布隆塞斯铜矿部署AHS系统
在此之后，ASI、日立、沃尔沃等公司纷纷加入矿山自动驾驶技术研发行列。当前，海外已有超过10家企业布局矿区自动驾驶，矿车自动驾驶技术在北美、西澳、南非等地已初具规模。截至2022年，全球露天矿山运营的自动驾驶卡车总数达到1068辆，其中澳大利亚占比最高，达到了706辆。卡特彼勒和小松作为海外自动驾驶卡车的主要供应商，占据了86.5%的市场份额。
图表5：国外矿山自动驾驶代表企业
中国矿山自动驾驶扬帆出海面临的挑战与未来展望
然而，在推进中国矿山自动驾驶技术走出国门的过程中，所面临的困难与挑战不容忽视。一方面，国内外矿山分布特点、设备配置需求存在差异，国外矿山通常规模庞大且产能集中，要求中国企业必须具备强大而全面的整体方案设计和技术改造能力；另一方面，国外广泛采用的100-400吨大型矿卡与国内主流的宽体车和后八轮车型差异显著，这就对我国企业的大型无人矿车单车智能技术成熟度提出了更高要求。此外，如何适应不同国家的法律法规和技术标准，以及提供符合当地特色定制化服务，是中国矿山自动驾驶企业能否在全球市场取得领先地位的关键所在。
只有克服上述困难，中国矿山智能化技术才能充分利用全球露天矿市场的巨大商机，乘风破浪驶向更加广阔的国际市场，开启全球矿业智能化的新篇章。
作者：陈亚男
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