为贯彻落实党中央、国务院关于加快推动5G应用的相关部署要求，推进《能源领域5G应用实施方案》及《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》的相关任务，加速5G等新型信息技术与能源转型发展深度融合，国家能源局与工业和信息化部于2022年联合开展了能源领域5G应用典型案例征集活动，旨在激发能源领域各行业的创新活力，拓展能源领域5G应用场景，探索可复制、易推广的5G应用新模式、新业态，支撑能源产业高质量发展。本次能源领域5G应用典型案例征集活动聚焦6个方向，即：智能电厂+5G、智能电网+5G、智能煤炭+5G、智能油气+5G、综合能源+5G、智能制造及建造+5G，共收到198个能源领域5G应用案例，覆盖全国26个省、自治区、直辖市，以及14家能源领域、信息通信领域中央企业。经专家评审和复核，最终遴选出33个典型案例，形成“2022年度能源领域5G应用典型案例汇编”。
新疆哈密疆纳矿业
露天煤矿无人驾驶项目
一、案例概览
所在地市：新疆维吾尔自治区哈密市
参与单位：新疆疆纳矿业有限公司、中国移动通信集团新疆有限公司哈密分公司、华为技术有限公司
技术特点：应用基于矿区动态业务地图的云控管理系统、矿山 5G 虚拟专网技术、矿用卡车智能驾驶平台 MDC 三大核心技术，实现露天煤矿无人驾驶，提升煤矿运输效率和作业安全性
应用成效：露天煤矿“采运排”核心生产无人化率大于 80%，实现露天煤矿运输作业的本质安全；实现 24 小时全连续不停歇作业；单车节约人工成本 40 万/年；减轻粉尘、噪声、振动等工作环境对人体的伤害。
二、案例基本情况
新疆疆纳矿业有限公司（简称“疆纳矿业”）地处新疆大型煤炭基地淖毛湖矿区西北部，所属兴盛露天煤矿核定生产能力2300万吨/年，是国家二级安全生产标准化矿井，2021年被发改委列入保供煤矿名单。公司先后获评“国家级绿色矿山”、“国家级特级安全高效矿井”、“专精特新企业”和“高新技术企业”等多项荣誉称号。
运输作业是露天煤矿生产“穿爆采运排”中非常重要和复杂的工序，也是露天煤矿安全生产管理的重点和难点。传统运输方式下面临以下痛点：一是人员作业环境差。宽体车司机在高寒、酷暑、颠簸、扬尘等恶劣工作环境工作，在现场作业人员中占比超过70%；二是从业司机老龄化、招工留工难等问题凸出。为解决上述问题，疆纳矿业联合中移动、华为等企业开展5G+无人驾驶技术的应用研究，实现矿山无人化运输，提升矿山生产安全系数。
三、案例技术路线
为满足露天煤矿无人驾驶典型作业场景的需求，案例提出了“云、网、车”协同驾驶的解决方案架构，支撑实现矿用自卸宽体车作业过程中智能感知、无人驾驶控制、精准停靠、自动排卸等系列应用。其中“云”指云控系统，是矿山运输作业管理的核心大脑,负责无人驾驶系统的算法优化、系统调度、运维监管等智能模块管理。“网”指网络106通信，用于连接云控系统和车端智能系统，保证整个露天矿无人驾驶系统的正常运行。通过下沉UPF设备，实现大带宽、低时延、高可靠5G网络的真正落地，以保障无人驾驶业务正常开展；“车”指车端智能，在车端通过加装车载计算平台MDC、激光雷达、毫米波雷达、摄像头、组合惯导等智能设备和传感器模块，提升车辆的智能驾驶水平，实现车辆无人驾驶，满足综合调度需求。
露天矿无人运输解决方案系统工程框架
四、案例应用场景
该案例利用5G技术大带宽、低时延和高可靠的特性，先后落地无人驾驶中的车铲精准对位、基于高精地图实时更新的无人运输、排土区精准停靠、车辆智能调度等应用。
5G宽体车和挖机精准对位：实现采装区设备无人协同作业
该场景依托5G低时延的特性，宽体车位置与挖机姿态数据实时上传至云端。云端智能算法平台精准监控车辆的位置和姿态，并结合车端智能检测等技术，实现宽体车与107挖机的自动精准对位，避免人工驾驶的误操作引起的对接不准、高设备损耗等问题，在改善一线员工作业环境的同时，实现减人增效。
矿用宽体车和挖机精准对位
5G高精地图实时更新: 无人驾驶精准导航适应恶劣路况
通过毫米波雷达、激光雷达、摄像头等车载终端，实时采集采装区、运输道路、排土区的动态变化的环境信息，并通过 5G 网络回传至云端控制平台，进行高精地图的动态更新。该场景基于高精地图信息数据，实现车辆在运输道路上的动态跟随、避障等系列功能，满足不同道路环境、恶劣天气环境下的运输需求。
基于高精地图实时更新的无人运输
5G排土区精准停靠: 异形排土场识别, 实现智能均衡排土
在5G技术低时延特性的赋能下，终端定位设备将矿用宽体车位置与姿态数据实时传递到云端，同时动态变化的挡墙数据也实时传递到云端。云端智能算法平台实时分析数据后精准下发车辆停靠位置和姿态的指令信息，实现宽体车的自动精准停靠以及在排土区的智能均衡排土等功能，保障排土区无人驾驶的安全。
排土区精准停靠
5G车辆智能调度: 云控调度平台下的智能调度
依托5G网络将车载传感器的实时位置、告警故障等信息实时传递到云控调度平台，云控调度平台统一对车辆进行调度，并通过高可靠的5G网络下发调度指令，实现车辆的智能管理与调度。该场景下，云控调度平台通过5G网络可以完成多台车辆的智能调度与监控，降低调度人员现场109作业需求，实现矿区运输作业的降本增效。
车辆智能调度
五、案例主要成效
（一）经济效益
该案例主要取得以下经济效益：一是提升无人化水平。装运排核心环节生产无人化率大于80%，大幅降低现场人员作业风险，避免因安全事故造成矿山降产、停产等大额经济损失；二是降低人力成本。无人驾驶运输大幅节省换班时长，实现24小时全连续不停歇作业。每车节约人工成本40万/年；三是提升投资收益。与传统驾驶方式比较，无人驾驶综合投资回报可提升20%。未来部署电动无人矿卡后，电能替代燃油，还可获得更高收益，能耗成本可降低80%（84万/车/年），投资回报提升20%。
（二）环境和社会效益
该案例通过技术创新解决当前矿山运输生产中存在的痛点问题，为行业变革和规模复制推广树立标杆，并带来系列收益：一是响应国家智能矿山建设要求，促进露天煤110矿产业升级换代。通过打造领先的露天煤矿无人驾驶系统，提升露天煤矿生产工艺的技术先进性，助力煤矿运输自动化和精细化管理；二是运输作业无人化，助力安全生产。通过大幅度减少作业现场人员，降低事故隐患，规避事故带来停工停产损失。同时免除粉尘、噪声、振动等工作环境对人体的伤害，减轻煤矿工人的职业病风险。
六、案例经验和推广前景
绝大部分露天矿山多采用间断开采工艺和半连续开采工艺，这两种工艺场景下，运输成本在整体开采成本中占比较高，场景智能化改进价值高。该案例基于5G的无人驾驶应用采用了典型的间断开采工艺，积累的经验可以推广到同类开采工艺矿山中。同时，露天煤矿开采技术工艺不仅应用于煤矿行业，在铁矿、有色金属、水泥石灰岩等行业也有非常广泛的应用。当前在疆纳成功应用的无人驾驶系统具备在同行业以及其它行业复制推广的基础。
近些年，国家对矿产资源综合开发利用、环境保护、开采工艺、技术装备、安全管理等方面的要求越来越完善。大力发展露天矿无人运输乃至无人开采技术，以此革新露天矿开采模式、减少作业人员、提高生产效率和安全性，是当前我国露天矿开采的必然选择和必经之路。总体看来，从国家政策到产业趋势，从开采技术工艺到技术成熟度，疆纳矿业5G+无人驾驶系统都有着较好的推广前景。
