矿山不见人，但见采运忙——“AI赋能工业新场景”系列报道之一
天津水泥院无人矿用卡车在山东青州中联矿区进行作业。
编者按 日前，工业和信息化部公布了《人工智能赋能新型工业化典型应用案例名单》，遴选出人工智能在矿山、港口、服装制造等多个领域的典型应用场景。本报今日起推出“AI赋能工业新场景”系列报道，展现人工智能加持下工业领域的新景象。
在露天矿山上，司机开着矿用卡车在曲折的山路上穿行，车后尘土飞扬，这是传统露天矿山采运场景。随着科技飞速发展，在AI技术的强力赋能下，露天矿山采运向全流程无人化转变，实现了质的飞跃。
近日，装备集团天津水泥工业设计研究院有限公司的“AI赋能露天矿山采运全流程无人化应用案例”入选了工业和信息化部公布的《人工智能赋能新型工业化典型应用案例名单》。
露天矿山采运全流程无人化场景融合5G通信专网，采用AI、无人驾驶等技术，形成“车、云、地、网”矿山无人运输系统解决方案，实现了矿山装载、运输、称重、卸载全流程无人化，显著提升了作业安全性和效率。
传统露天矿山采运困境亟待破解
长期以来，传统露天矿山采运都采用台阶式开采工艺。在作业过程中，首先穿孔爆破，随后矿石由工人操作挖掘机装入大型矿用卡车，再由卡车司机运至破碎车间。所有环节都离不开人工操作，整个现场还需配备管理人员，负责生产管理。
然而，这种传统露天矿山采运场景存在弊端。
“在传统露天矿山采运场景下，安全问题始终是悬在工人头顶的达摩克利斯之剑。”装备集团数字化研究所副所长孙利波解释，“工人每日都在几十米深的矿坑作业，塌方、滑坡等地质灾害就像‘头顶悬剑’，时刻威胁着他们的生命安全。”
同时，人工操作的效率受工人经验、技能和体力的制约，波动极大。新手工人因操作不熟练，常常会影响整体作业效率。在成本方面，多班制生产需要大量司机，人工成本持续攀升，再加上工人流动性大，管理和培训的难度也随之增加。
此外，运营数据难以实时监控和反馈，调度优化总是慢半拍，导致资源浪费和效率损失。
孙利波表示：“这些问题严重制约了露天矿山行业的可持续发展，亟待通过技术创新推动智能化、无人化转型，提升露天矿山作业的安全性、效率和可持续性。”
先进技术实现采运全流程无人化
露天矿山采运全流程无人化场景依托人工智能、物联网、大数据等先进技术，实现了矿山作业的自动化、智能化与高效化，覆盖爆破、配矿、装载、运输、称重与卸载等关键作业环节。
在环境恶劣的露天矿山，离开了人，这些笨重的巨无霸矿车是如何成功完成复杂操作的呢？
“对于矿车这种庞然大物，精准的协同控制尤为重要，否则很容易出现事故。”装备集团数字化研究所所长助理王涛说。
工程师首先通过一系列感知技术，搭建了露天矿山采运全流程无人化场景的“数字模型”。他们运用激光雷达点云+热成像视觉+毫米波雷达，进行地形场景建模，精度可达±5厘米，为后续作业提供了精准的环境数据基础。
在露天矿山采运全流程无人化场景中，决策技术则扮演着“智能调度中枢”的角色——融合地形数据、设备状态、能耗参数等信息，通过优化算法动态规划运输路径，减少了行驶时间与人为操作失误。控制技术则构建了“精准控制闭环”——运用北斗RTK+惯性导航技术，实现高精度定位，定位误差小于等于2厘米；针对坡度、载荷变化的扭矩动态分配算法，通过自适应控制，提升燃油效率10%以上，有效降低了能耗。
借助5G专网，实现设备毫秒级响应，车路云协同，调度指令延迟小于15毫秒，确保了整个采运流程的高效协同。
在这些技术的加持下，与传统露天矿山采运场景相比，AI赋能的露天矿山采运全流程无人化场景优势明显，可实现露天矿山智能无人作业，让矿工告别“苦、脏、累、险”的同时还能实现降本增效。
王涛给记者算了一笔账。目前应用在禹州市成磊建材有限公司矿区的3台无人驾驶矿车和无人运输调度系统，实现了全流程无人化编组运行，无人驾驶矿车总计运矿量超过40万吨。“使用燃油无人矿车能够节约近10%运营成本，且矿山规模越大，车辆越多，无人化生产的经济效益越高。未来如果使用新能源无人矿车，还能进一步节约能耗，运营成本将大幅降低。”王涛说。
同时，露天矿山采运全流程无人化场景还支持远程实时监控和干预，便于管理和故障处理。基于大数据分析和实时反馈，还能够持续优化系统性能和生产效率。
除此之外，通过减少作业风险和环境污染，露天矿山采运全流程无人化场景还会为矿区周边居民提供更安全、更健康的生活环境。
整合技术促进规模化应用
“尽管AI赋能的露天矿山采运全流程无人化场景已经落地，但目前仍存在一些不足。”孙利波坦言。
技术门槛高是一大挑战。AI和自动驾驶等技术的研发成本高昂，技术难度大，需要大量资金和高端人才的持续投入；系统对数据依赖性强，其运行高度依赖高质量的数据采集和处理能力，一旦数据缺失或存在误差，可能严重影响决策的准确性。
此外，矿山环境复杂多变，现有技术在极端天气、复杂环境等场景下的适应性和稳定性还有待进一步提升。
尽管面临挑战，但孙利波依然坚信，AI赋能的露天矿山采运全流程无人化场景的应用前景十分广阔。
“未来，AI、大数据、区块链等前沿技术将进一步整合，持续提升场景的智能化水平。随着技术的不断发展，无人化采运模式的成本将逐渐降低，从而实现该场景的规模化推广，在更多矿山落地应用，有力推动矿山行业实现绿色化、智能化转型。”孙利波说。
与此同时，在国家“双碳”目标和新一轮科技革命的大力推动下，相关政策也将为矿山智能化发展提供强有力的支持。
目前，AI赋能露天矿山采运全流程无人化模式已经申请发明专利15项，获得7项软件著作权，在山东的青州中联水泥有限公司、河南的禹州市成磊建材有限公司和禹州市锦信水泥有限公司等多家公司得到应用。
王涛表示，可以预见，未来AI赋能的露天矿山采运全流程无人化场景将引领行业实现高质量发展。