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2023年案例征集活动正在进行中，征集方向包含五类通用案例（行业融合创新类、企业经营管理类、企业数字基础设施类、数字技术创新类、解决方案类）和三类专题案例（新一代人工智能技术应用类、数据要素价值挖掘类、“双化协同”创新类），截止时间为8月底，欢迎广大企业积极参与。 洛阳栾川钼业集团股份有限公司（简称“洛阳钼业”）始建于1969年，2004年和2014年进行两次混合所有制改革后，公司目前是民营控股、国资参股的股份制公司,2007年于香港联合交易所上市,2012年于上海证券交易所上市。洛阳钼业隶属于有色金属矿采选业，主要从事基本金属、稀有金属的采、选、冶等矿山采掘及加工业务和矿产贸易业务,目前主要业务分布于亚洲、非洲、南美洲、大洋洲和欧洲五大洲，是全球领先的钨、钴、铌、钼生产商和重要的铜生产商，亦是巴西领先的磷肥生产商，同时洛阳钼业基本金属贸易业务位居全球前三。在境内拥有河南栾川三道庄钼钨矿、上房沟钼铁矿以及新疆东戈壁钼矿；境外运营位于巴西的铌磷矿、刚果（金）的铜钴矿、澳大利亚的铜金矿及瑞士的埃珂森金属贸易公司。洛阳钼业位列2022《财富》中国500强第74位，2022《福布斯》全球上市公司 2000 强第 918 位， 2021 全球矿业公司 40 强（市值）排行榜第 15 位。同时是国家级高新技术企业和国家企业技术中心，拥有博士后科研工作站和两个省级工程技术（研究）中心。（一）基于5G的矿山智能装备及智能管控系统开发与运用的主要背景全球各行业发展已进入智能化新时代，物联网、大数据、5G网络、远程控制等信息化、数字化、智能化技术正在深刻改变着传统行业，矿山运行智能化也必然成为一种发展新趋势，成为全球矿业领域的技术热点和发展方向。为了实现我国从矿业大国转变到矿业强国，塑造新时代中国矿业新形象，矿山建设必须走创新之路。同时，随着国家“五大”发展理念的不断深入和环保管控政策的持续深入，对企业安全、绿色、创新等高质量发展的要求不断加大，革新矿山开采模式、绿色、生态、智能发展是我国矿业的必由之路。在全球智能化新时代、我国经济高质量发展的大背景下，矿业面临着诸多挑战：产品价格处于低位、资源开采越来越深、作业环境恶劣、矿业人员老龄化严重、人才短缺，人力成本攀升，安全环保要求越来越严格等，智慧矿山的发展成为企业降本提质的重要手段。从1999年数字矿山概念的提出到2010年智慧矿山概念的形成，再到今天5G技术迅速发展，形成了稳定的技术架构基础，再利用5G网络低延时、高速率的特点，为超远程精准控制技术提供了保障。可以说，目前从技术、装备和矿山的基础条件方面，建设无人矿山的条件已具备。（二）基于5G的矿山智能装备及智能管控系统开发与运用的主要构成基于5G通信的智慧矿山，由洛阳钼业联合西安建筑科技大学、河南跃薪智能机械有限公司、中南大学等单位进行技术攻关和研发，主要包括露天矿智能装备和露天矿智能管控系统两大部分。
图1 智慧矿山示意图 洛阳钼业按照生产设备操作遥控化→遥控操作远程化→无人操作智能化的步骤，逐步建立了一套高效、实用、安全的露天矿穿孔、铲装和运输等智能装备。洛阳钼业三道庄矿曾由于历史原因长时间无序开采，空区隐患重重，曾被地质专家宣判无法运营，洛阳钼业与国内10余家科研院所合作，实施空区处理技术，该技术获得国家科技进步二等奖。2016年为进一步解决地采空区隐患，公司与河南跃薪公司合作，成功研制智能遥控露天采矿生产线，实现对采空区近距离遥控作业。2017年，在此基础上，加大技术攻关，挖掘机、钻机、矿用卡车实现远程操控，减少现场作业人员数量，改善作业环境，降低劳动强度，使作业人员从危险区域及恶劣环境中解脱出来，实现本质安全。2018年6月公司与河南跃薪联合研发，成功投入40余台纯电动矿用卡车，洛阳钼业成为国内首家纯电动新能源矿用卡车研制及规模应用企业，该车型具备能量回馈系统，在车辆制动或滑行时，将动能转化为电能并储存到电池中，既可以延长续驶里程，又减少机械磨损，减轻传统制动系统的压力，有效提高行车安全，与同等功率柴油运输车相比，能耗及维修费用降低50%以上；该车型充电1小时，可持续运行8小时以上，完全实现零排放。
图2 矿车能量回收系统 2018年，通过进一步研发，利用GPS定位、激光雷达避障等技术，洛阳钼业三道庄矿山实现了矿山装备由远程遥控向智能编队和无人驾驶升级转型。同年9月，公司与河南跃薪再次携手，将绿色发展新理念根植智能矿山领域，实现了新能源纯电动技术与智能装备的完美结合，利用该技术，研发投入了15台纯电动无人矿车，并实现了智能编队运行。该技术最大限度利用矿山现有设备，改装成本小于20万元/台，远低于主流市场价格，让智能驾驶在矿山企业规模推广成为现实，中国矿业从此进入“智能+绿色”新时代。（4）利用5G网络的特性，提升复杂环境下信号传输技术能力2019年洛阳钼业与华为、中国移动、跃薪智能等合作伙伴通力合作，在中国业内首次将5G技术应用在无人矿山领域，对原有智能采矿设备进行基于5G网络的升级改造，目前已建设5G无线通信基站共9座，建成5G APN数据专线三条，实现露天矿区5G全覆盖。利用5G网络的低时延、高可靠传输，空口时延1ms，端到端时延10ms以内，彻底解决了矿山特殊复杂环境信号传输的技术瓶颈，实现了基于5G网络的钻、铲超远程精准控制和纯电动矿用卡车智能编队运行。无人驾驶矿车运行速度从10km/h提升到30km/h，有解决原有控制系统时延较大、无人驾驶矿车行驶速度和区域限制较大的问题，无人采矿作业的精准度、稳定性和工作效率均得到了大幅提高，极大提高了矿区的生产效率。2019年6月在上海“亚洲移动通信大会”现场，操作人员借助5G技术实时操控1200km外的三道庄露天矿挖机进行作业，误差控制在十几厘米，延迟仅在几十毫秒，在各业界引起强烈反响。均衡稳定是矿石品质控制的核心。洛阳钼业三道庄露天矿承担五个钼选厂、三个钨选厂的供矿任务，配矿需综合考虑钼品位、钨品位、铜品位、氧化率、岩性等多重因素，实现均衡供矿难度极高。露天矿智能生产管控系统成功开发与应用，为达成这一目标提供可靠技术手段。该系统综合利用5G通信、物联网、互联网、云计算、组合导航、高精度RTK、图像识别等多门前沿技术，该将无人机动态建模、多金属多目标配矿、装运卸智能调度以及生产数据智能分析与管理集成为一体，构建了一套全方位新型现代露天矿智能生产管控决策系统。该系统具备的特色有：采用高精度RTK技术和无人机低空摄影技术，在智能航线模式下实现矿区地形数据的自动采集，实现对矿区高精度3D模型的构建；利用图像智能识别技术自动生成矿区道路路网模型，大幅降低测量人员现场作业劳动强度，提高基础数据采集效率，为后续无人驾驶和生产管控等实施提供地形可视化模型。利用3DGIS技术构建爆堆品位数据库，实现爆堆数据的可视化管理，利用高精度组合定位技术实时动态获取铲装位置出矿品位。该系统根据挖掘机的生产能力、当前作业区矿石品位、矿石岩性，结合碎矿站入矿量和品位要求，利用多金属多目标智能配矿模型自动生成当班最优配矿计划，最大限度利用低品位矿石资源，确保入选品位均衡稳定。联合西安建筑科技大学开发“自动派车及车铲协同作业效率优化项目”，依据智慧矿山和软件工程的相关理论和方法，进行系统的优化分析设计，按照需求分析、概念设计、系统设计和详细设计的开发方法，结合云服务下露天矿智能管控平台，采用基于自动派单模式，对车辆智能派单、车铲作业效率优化等关键技术进行系统开发。运用智能感知技术实现设备实时位置显示、历史轨迹回放以及满载、空载、等车等工作状态识别；利用群智能优化算法构建实时调度优化模型，进行最优路径选择、全局及局部车流规划；作业人员或无人设备利用移动终端实时接收调度指令；系统动态跟踪当前作业设备的实时运行情况，对生产过程的突发情况进行动态预警及调整。
图3 卡车智能调度 研发配矿、调度、称重、流程化智能管控技术，在卸载称重时实现卡车、出矿点、出矿品位、吨位等数据智能识别，所有数据实时汇总至云平台中心数据库，系统自动将数据与配矿、调度指令进行实时比对，对未按要求进行装-运-卸操作的卡车进行自动提示，应用后大幅降低了计量劳动强度，保证了配矿及调度执行准确性。对铲、装、运的全生产流程下的数据进行实时采集并上传到云平台大数据中心，可实现装载点、破碎站、铲装设备任务完成情况实时数据监控。利用大数据分析及可视化技术对破碎站钼钨入矿量、入矿品位、吨公里、计划完成情况进行动态汇总和可视化分析，对于异常情况系统会进行智能预警提示，为生产管理人员掌握矿区总体生产和科学决策提供了依据。（三）基于5G的矿山智能装备及智能管控系统开发与运用的主要成果情况1．矿用新能源无人驾驶车辆体系结构设计与集成控制技术新能源矿用自卸车的无人卡车底层及车身控制技术；矿区道路下矿用电动无人驾驶能效控制技术；基于矿区装-卸的无人双向行驶运输控制技术。根据矿区无人驾驶车辆的功能要求，研发了露天矿区道路下新能源纯电动矿用无人驾驶技术，对应建立具有感知层、决策层、控制层和执行层的无人驾驶车辆分层体系结构，实现了露天矿区域内卡车的环境感知、自主运行及自主避障；运用模块化的设计方法，研制新能源无人驾驶车身硬件平台，完成车辆的转向、油门、制动、急停改造，以及底层控制电路板、车身控制算法及各种传感设备的集成，搭载独有的能量回收系统，重点解决了矿用电动无人驾驶动力不足的问题，矿山路况下能量可回收25%-30%，矿车续航里程增加40%，一次充电可满足8小时运输需求，运输效率大幅提升22%，且完全实现零排放，与同等功率柴油运输车相比，能耗及维修费用降低50%以上，同时也大幅减少司机等劳动力成本，综合运输成本降低约为70%，成本大幅下降。研发了矿区道路下无人驾驶车辆能效控制技术和双向运输控制技术，解决多项矿区道路条件下无人驾驶卡车自主运行的技术难题。
图4 纯电动矿车与柴油车经济性分析 2．基于5G的矿区复杂环境下无人驾驶自主运行及避障技术基于5G的远程遥控挖机远距离低延时控制技术；基于5G的无人驾驶卡车行驶指令集群中央控制技术。首次将5G技术应用在无人矿山领域，利用5G网络的超高速率、超低时延的特性，彻底解决了矿山特殊复杂环境信号传输的技术瓶颈，无人车运行速度从10km/h提升到30km/h，实现了1000公里外铲装运超远程精准控制，攻克了遥控挖机远距离遥控延迟长、实用性差的难题，改变了单台无人驾驶卡车行驶指令控制模式，成功解决了无人采矿无线通信数据传输量大、时间延迟长等问题，研发的基于5G通信的露天矿区无人装—运指令集群控制技术，成为国内首个应用5G无线通信技术于无人采矿高速数据传输的矿山。利用车载轮速传感器、惯导系统、激光雷达和机器视觉等多传感器的信息，研发可基于多种技术的组合导航在矿区中的定位应用；研发基于矿用卡车运动微分模型的航迹推算方法，大大减少定位误差；研发无人机动态建模技术，利用图像智能识别技术自动生成矿区道路路网模型，实现无人驾驶的局部及全局路线规划，再与障碍物检测技术相结合实现自主避障。研发了5G技术下的无人采矿大规模高效装运控制数据传输网络，解决了无人采矿过程中传感器数据交互频繁、多模数据传输速率要求高、响应时间要求短等技术难题，提高了工业数据传输的可靠性。研发了基于高精度定位技术配矿品位动态提取技术；构建了多金属多目标露天矿全要素精细化配矿模型；提出了基于MOPSO-PIO混合智能求解算法。针对多金属伴生露天矿配矿的特点，对影响生产配矿的常规性定量化要素和非常规性定性化要素进行全面深入分析，利用机器学习分析各要素与选矿回收率之间的内在关系，研发了多金属多目标露天矿精细化智能配矿技术。提出了相应的高维多目标智能优化求解算法；在不同时间粒度下，将生产过程实时数据作为模型计算动态参数，自适应调整不同时间段下的配矿计划，实现了三道庄露天矿钼、钨、铜、岩性、氧化率等多因素影响下精细化配矿管理，多利用贫矿及低品位伴生矿石量2.4亿吨，减少剥离岩石1.452亿吨，减少排土场占用面积0.68亿m³，实现了配矿计划的智能动态生成，矿山应用后，在稳定钼品位的基础上，大幅度降低钨品位波动，钼钨综合品位波动率由原来的8.35%降低到3.62% ，将综合品位波动率降低5%以上，提高低品位伴生矿产资源综合利用率10%以上，大幅提高资源综合回收利用率。研发了多金属多因素作用下的贫矿与低品位矿精细化配矿技术，解决多金属露天矿品位波动大、资源综合回收率低的技术难题。数据驱动下的露天矿多车协同智能调度及车流规划模型；基于多目标遗传算法的智能调度求解算法；基于机器学习的卡车行为状态预测及智能决策技术。在车铲定位、运输过程及实时路网等数据基础上，以多智能体协同作业为对象，增加智能派单式调度管理模式，对原有的系统界面、系统交互方式以及异常状况的处理进行相应调整开发，综合考虑生产能力、故障状态、路径、排队情况等，构建了多目标露天矿智能调度模型，并根据历史数据和经验数据提出相应的进化优化求解算法，实现露天矿多智能体协同作业规划。提出智能调度过程中数据驱动的工业大数据建模与分析方法，对多智能体在不同天气、道路特征下的运输行为进行预估分析，实现了多台无人驾驶车辆自主智能调度，并通过车辆自动派单，解决了车辆排队等待时间长、效率低等问题。设备综合利用率大幅提升，运输效率提升22%，实现了多智能体协同作业的全局路径规划和局部路径规划，运输成本降低约10%。在研发了在智能体协同运输智能调度模型基础上增加了智能派单式管理模式，解决无人驾驶多智能体无法协同生产组织，同时减少车辆排队时间等技术难题。5．研发了云服务下的露天矿无人开采一体化管控决策平台基于移动物联网的工业大数据全流程数据感知及决策技术；基于移动端露天矿扁平化调度管理模式及应用技术；基于云服务的露天采矿生产工业大数据集成管理。以大数据技术为支撑，以JavaWeb、微信小程序为开发方式，研发了一种云服务模式下的露天矿无人开采管控系统。该系统采用Google Map、物联传感等前沿技术实现各种生产信息的传输与展显，在无人驾驶卡车位置轨迹的基础之上，通过车辆自动运行，给出调度决策依据，自动智能调配车辆运行，自动化完成生产的精细化配矿和车辆的计量统计，将设备状态、计划完成率、工效及能效等数据，通过智能数据关联分析技术，实现了生产大数据决策分析，最终实现了露天矿无人开采智能管控。基于移动物联网技术研发了多项作业过程和作业设备数据感知方法，解决采矿作业过程无法同步感知及进行智能决策分析的技术难题，创新了露天矿无人开采管理模式。智能生产管控决策系统与智能装备融合，基于5G通信，构成了洛阳钼业的智慧矿山。经过近两年的稳定运行测试，年生产能力达到450万吨，年新增产值1.6亿元。该项目于2019年4月通过中国有色金属协会专家组鉴定，整体已达到国际先进水平，其中矿用新能源电动无人驾驶卡车、5G无人采矿管控等技术已达到国际领先水平。该项目使洛阳钼业在智能采矿方面成为了有色金属行业的领军者，也为我国露天矿山实现无人开采新模式提供了思路。1.新能源纯电动矿用无人驾驶技术方面，车辆运输效率大幅提升22%，大幅减少司机等劳动力成本，综合运输成本降低约为70%，从能耗、人工、维修、折旧等方面与同功率的柴油车相比每年可节约运行成本38.3-16.24=22.06万元，三道庄露天矿生产需要无人电车200台，年节约运行成本4400万元。3.多金属多目标露天矿精细化智能配矿技术，实现了三道庄露天矿钼、钨、铜、岩性、氧化率等多因素影响下精细化配矿管理，多利用贫矿及低品位伴生矿石量2.4亿吨，减少剥离岩石1.452亿吨，年可多回收残矿80余万吨，按照200元/吨计算，新增产值16000万元。4.露天矿无人开采多车协同及智能管控技术，实现了多台无人驾驶车辆自主智能调度，设备综合利用率大幅提升，运输效率提升22%，实现了多智能体协同作业的全局路径规划和局部路径规划，运输成本降低约10%，两项合计，年节省成本4400万元。在露天矿开采领域，国内大部分露天矿生产仍然依赖于传统的采矿方法和运输方式，随着老龄化日益严重，矿山劳动力成本也不断攀升，且传统汽车运输劳动强度大、安全保障措施不足，安全事故频发。露天矿无人采矿装备及智能生产管控一体化关键技术的研发，新能源电动卡车使得矿山的运输成本大幅降低，实现环保零排放；首创性地5G无人采矿技术应用，彻底解決了矿山特殊复杂环境信号传输的技术瓶颈，钻、铲、装超远程精准控制和纯电动矿用卡车智能编队运行；无人驾驶技术使得生产效率将显著提高，并大大降低因为安全生产事故导致的人员伤亡，实现企业安全本质化和降低矿工职业危害；智能生产管控系统的应用，为形成金属露天矿开采新模式奠定了基础。项目可在金属、非金属露天矿山进行推广应用，尤其是在一些作业环境恶劣或特定条件下的矿区，如具有高放射性的矿山，如铀矿、钍矿等，具有天然放射性，在开采时对人体具有极大伤害，以及在环境较为恶劣的矿山，高海拔地区的矿山，如位于西藏、青海等高海拔地区的矿山等极具推广应用价值。该项目将为我国露天矿无人高效开采提供重要的理论及应用依据，为露天矿无人驾驶及无人开采的行业技术规范和国家标准提供宝贵的参考依据。该项目的研发将极大推动传统矿山企业转型升级及降本增效，对推动我国露天开采领域的科技进步具有极其重要的作用和意义。该技术于2018年10月在洛阳钼业矿山公司实现了产业化应用，应用情况如下：1.具备能量回收系统的纯电动无人驾驶矿用自卸车，与智能调度系统无缝对接，接收智能调度指令，自动执行动态配矿计划，并建立覆盖矿区范围的移动及联通5G网络，实现无人驾驶汽车单个破碎站独立供矿，在智能化矿山建设中取得阶段性突破。2.智能调度系统通过引入人工智能技术，在电铲和卡车上安装智能数据采集终端和智能传感器，实时采集和分析电铲、卡车生产过程数据，并通过智能优化算法，深度学习技术，实现卡车运输过程及电铲铲装过程的行为预测及智能管控，系统应用后运输设备运行效率提高15%以上。3.多金属多目标精细化配矿在稳定钼品位的基础上，大幅度降低。4.实践表明该技术成熟，完全能够满足我矿正常的生产需要，降低了生产成本，提高了员工的安全保障程度。同时对加快我国露天无人矿山的建设具有重要推动作用，在露天开采领域具有很强的竞争力和广阔的前景。
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