天马传感器矿区，自动驾驶的下一个战场

发布时间：2024-10-08 12:10:06

矿区，自动驾驶的下一个战场

过去一年，中国自动驾驶行业不断加速发展。

相关政策的发布，使得开放场景中的自动驾驶商业化开始成为可能。譬如，百度Apollo和小马智行获准在北京开启自动驾驶商业化运营。

值得注意的是，相比开放道路，园区、港口及矿区等封闭场景的商业化进展似乎更为稳定迅速，不少玩家将商业化触角伸向海外。

正因如此，曾被人忽视的封闭场景开始吸引不少行业玩家的眼球。

也许是时候，重新审视封闭场景的自动驾驶了。

不容低估的近万亿元市场

当提到“自动驾驶”一词，人们第一时间联想到的往往是科幻电影片段中，主角乘坐自动驾驶在城市道路肆意驰骋的画面。尽管自动驾驶汽车如今开始融入人们的日常生活，但曾有人预计，自动驾驶汽车在开放道路的商业化应用，或将在10年至20年后才能实现。这意味着，电影场景真正成为现实或许仍然遥远。

然而在人们较少关注的封闭场景中，自动驾驶已经成为人类工作，甚至生活的一部分。

封闭场景自动驾驶，具体可划分为矿区、港口、干线物流、机场、物流园区、末端物流六大细分应用场景。其中，较为隐秘的矿区是自动驾驶最佳应用场景之一。

矿山，常与地广人稀、沟壑纵横等关键词一同出现，它们分布于远离人烟的偏远山区，占地面积常为几十平方公里。经过常年开采、挖掘之后，高耸的矿山中心地带逐渐演变为深至数十米的深坑，矿用卡车碾过石路后的灰尘缭绕成为这里的常见景色。

行驶中的无人矿卡

在灰褐色裸露的山地以及稀疏的绿色植物中，人类是这块荒凉之地中少有的活物，然而由于矿工平均年龄不断上升以及过于恶劣的工作环境，有意继续从事矿区工作的人数正在减少。

根据亿欧发布的《2021中国矿区自动驾驶研究报告》显示，矿山70%的劳动力是60后和70后，同时流动性极强，一般5~6年便会转岗，而偏远地区恶劣的工作环境如高原地区，其平均转岗时间为3年。

随着现有工人的老去以及人口老龄化带来的劳动力数量减少，矿山工作或将面临后继无人的局面。因此，承担替代部分人类工作使命的自动驾驶技术开始走进人们的视野。

如前所述，

矿山道路场景单一，结构简单的特点反而使得自动驾驶不受路权限制，为其提供率先落地的机会；而矿区有严格的运营交通规范，人员不可随意流动，减少的不可控因素，降低着自动驾驶的应用门槛。

此外，我国2017年发布的绿色矿山政策，为自动驾驶的应用提供更多应用机会。

亿欧相关报告数据，2018年我国大型矿山的数量约为4324座，且未来中国的大型矿山数量占比仍将持续提升，且绝大部分大型矿山为国有。

不断增加的大型矿山，为自动驾驶技术应用提供更多可能的同时，也意味着市场规模不断扩大。

根据亿欧智库调研测算，2030年中国矿区自动驾驶技术服务市场规模将达到129亿元/年，中国矿区自动驾驶运输服务市场规模将达到3912亿元/年。

中国矿区自动驾驶发展预测（图源：《2021中国矿区自动驾驶研究报告》）

而对于单个矿山项目而言，自动驾驶引入车辆后不仅能省去司机成本，同时车辆的运行效率还将因技术加持得到优化，从而进一步提升经济效益。

此外，运输作业中减少人员参与更将减少伤亡事故。根据国家监管政策要求，若矿区发生安全事故死亡，所属矿区需停产整顿，这将为涉事矿区将造成数千万甚至数亿元的损失。若事故严重，涉事矿区则会被吊销采矿许可证，管理者将承担刑事责任。

更为重要的是，我国为尽快在2060年前完成“碳中和”目标，近年来正在不断推广需要引入物联网、大数据、人工智能、云计算等技术的智慧矿山模式，而自动驾驶集多项技术于一体的特性，亦将助力智慧矿山的建设。

适宜的落地环境、积极的政策推动、广阔的市场需求以及可观的经济效益都证明着，矿区自动驾驶是一个长期被低估，不容忽视的好生意。

矿山自动驾驶，商业化加速

如今的中国矿区自动驾驶应用正呈现遍地开花之势，全国各地不同类型的矿区已引入自动驾驶技术以提升生产效率。如果回溯中国矿区自动驾驶发展历程，这一切不过在短短七年内实现。

2014年至2016年，可被视为中国矿区自动驾驶的起步阶段。在此时期，多家专注于矿区场景的自动驾驶公司如慧拓、踏歌智行、伯镭科技等陆续成立，并已开始尝试研发相关产品。如慧拓联合徐工集团合作研发包括110吨无人矿卡在内的蓝星系列产品，北方股份开始涉足无人驾驶矿用车的研发。

2016年，国家发改委及国家能源局《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》，要求全国矿区进行无人化作业。乘着政策东风，我国矿区自动驾驶正式进入技术研发阶段。

与此同时，彼时国内正掀起一股不具备安全生产条件的矿区全面淘汰关闭潮。资料显示2016年至2021年1月，全国淘汰并关闭4800处煤矿，而大型矿山数量却不断增长。

大型矿山相对平整、宽阔的路面为无人化作业提供了良好的落地条件，多家自动驾驶公司在此期间开始与全国不同类型的矿区合作，将自动驾驶技术应用至矿区实际作业。目前，自动驾驶已经在国家能源集团宝日希勒矿区、华能集团伊敏矿区、宝武集团马鞍山南山矿区、白云鄂博矿区等多个矿区展开试运营。

得益于包括自动驾驶领域在内的众多公司推动煤矿生产过程的少人化、无人化，在 2016 年至 2020 年间，我国原煤产量持续提升，于 2020 年达到 39.0 亿吨。与此同时，死亡率却在逐年下降。资料显示，我国煤矿死亡人数从2016年的538人下降到2020年的225人，百万吨死亡率也相应地从0.156 下降到 0.058。

我国近年煤矿产量及人员死亡率情况（图源：民生证券研究院）

自动驾驶公司深入一线工作，实地考察矿区生产环境及切实需求，为技术真正走出实验室，应用至矿区作业生产打下了基础。经过数年的技术验证、磨合、调试与再次验证的循环，其部分产品逐渐真正成为矿区生产的一部分，实现自动驾驶商业化应用。

如今，矿区自动驾驶已形成三种不同的商业模式：

其一，为矿车后装，自动驾驶解决方案商与矿企或运输队合作，针对不同品牌、车型的矿用卡车进行线控改造，为矿区提供无人化车辆。

其二，为矿车前装，成为主机厂的前装供应商，为矿企和运输队提供无人化车辆。

其三，为自动驾驶解决供应商与矿企、运输队、主机厂合作完成矿区无人化的运营，并一同参与运输费用的分成。

值得注意的是，目前国内只有慧拓全部实现了三种模式，成为了国内唯一一家全栈式无人矿山技术和运营服务提供商。 而诸如易控等很多赛道内的其他玩家，要么只做运营商，要么做纯技术供应商。虽然后者相对更轻，但对于矿企来说，不仅车队从有人到无人需要一笔巨额的开支，矿区整体基础设施、设备的升级也很重要，因此从技术到运营的全方位赋能对它们来说就显得尤为重要。

据统计，慧拓2021年商业订单总额达5亿元，复购率超70%，保持行业第一。目前，其自动驾驶技术已落地三十余个矿区，参与了近八成的全国前十名煤矿的智慧矿山无人化项目，矿区自动驾驶也因此已形成一超多强的市场格局。

其中，国家能源集团大雁公司（宝日希勒能源）联合航天重型工程装备有限公司、慧拓合作的世界首个极寒工况5G+220吨无人驾驶卡车编组运行工程通过了中国煤炭工业协会的工业性示范运行安全评审和科技成果鉴定，实现两项“世界首个”和三项“国内首个”，填补了当前极寒地区矿山设备无人化技术领域的多项空白，在国内相关领域起到示范引领作用。

矿山运输作业，整体可分为采-运-排三个步骤，每一个步骤都对自动驾驶的感知能力提出要求。比如矿车载物行驶时，需要在滚滚灰尘中监测道路物体以及自动驾驶；倾倒废料时，除了需要精准停靠以防跌入数十米的深坑之外，还需检测废料是否排尽。另外，矿区广泛分布在极寒、高原、多雨环境中，这对自动驾驶零部件的抗寒、抗震、防潮等能力提出要求。

常年扎根复杂的矿区环境，各自动驾驶玩家在经年累月的丰富实践中，针对不同运输作业环节已推出各自的解决方案。

其中，慧拓基于30余年智能控制领域研究经验的王飞跃教授“ACP平行理论”下，自主研发了一套平行矿山操作系统。这是世界唯一全机型、国内唯一多矿种、全场景适配的智慧矿山操作平台。慧拓去年与陕煤集团小保当煤矿、中国电信共同建设5G+智慧井工矿区通过陕西省工信厅验收后，使其成为国内唯一一家同时提供露天矿无人化与井工矿无人运输场景解决方案的公司 ，一定程度体现着其技术实力。

慧拓近期宣布完成的近3亿元C轮融资，也证明着其技术实力及商业化能力已经得到业界认可。

C轮融资，对于自动驾驶公司而言可谓一项里程碑。如果翻看行业内自动驾驶公司的投融资事件，70%的自动驾驶公司融资轮次在B轮之前，而对于矿区自动驾驶玩家更是罕见。今年1月13日宣布C轮融资完成后，慧拓再次创下矿区自动驾驶赛道单笔最大融资纪录，且成为首个宣布完成C轮融资的矿区自动驾驶玩家。

矿区自动驾驶率先实现商业化，使之成为自动驾驶商业落地难的大背景下，别具一格的存在。

跨界融合，矿区玩家新玩法

近期自动驾驶最值得关注的现象之一，莫过于自动驾驶玩家不断突破边界，尝试新的商业化可能。

Robotaxi玩家开始加快布局，从开放道路攻入封闭场景。譬如，文远知行公布无人货运业务，小马智行切入干线物流场景等，而百度更是大举进入了矿山赛道。这在一定程度上说明着，封闭场景已经成为一块甜美的蛋糕，吸引着更多自动驾驶玩家分食。

尽管开放场景对于自动驾驶综合要求更高，但从开放场景进入封闭场景，并不意味着降维打击，尤其于矿区而言。

首先，不同于开放场景中，自动驾驶公司需要通过各种手段抢夺善变的用户，矿区是一个相对封闭的To B市场，需要切实为项目方解决问题才能赢得客户的信任。

其次，矿区复杂的环境为自动驾驶的应用落地带来不少难题，并非一朝一夕就能将原有技术迁移并顺畅应用，而是需要针对性开发一套适用于矿区的自动驾驶解决方案。而矿区自动驾驶解决方案的得出，来自于矿区自动驾驶公司日积月累的项目实践以及丰富的经验积累。

以矿用卡车改造为例。一辆矿用卡车动辄价值2000万元至3000万元，单车成本极高，自动驾驶公司必须在不影响矿区正常生产的情况下完成矿用卡车改造。这对自动驾驶公司的技术，以及对车型结构认知有着极高要求。此外，改装后还涉及调校、技术验证、磨合等环节，整个改造周期较长，直接拉升了自动驾驶公司测试及运营成本。

即便完成对某一品牌车型改造，来自开放场景的跨界选手若决定长期在此领域耕耘，还需完成对市场主流数十款品牌车型的线控改造适配，才能尽可能多获得项目机会。

而矿区的项目获得，则是一个抢位战。

采矿业关乎国计民生，可以说是国民经济的命脉之一，具有政治性，公益性，安全性的特点，以国有企业为主干力量。他们对自动驾驶公司以及技术有着极高的要求，而在现有矿区自动驾驶玩家中，慧拓作为中科院孵化的“国家队”科技企业，相比其它公司更具信任优势。

此外，原有玩家过去几年已经通过项目方的技术验证以及磨合，获得了绝大多数项目，留给后来者的项目机会不断减少。

因此，矿区自动驾驶玩家已经在技术、工程市场份额等方面构建自身的护城河，难以被外来者轻易撼动。

事实上，不仅于开放场景玩家试图行业融合，包括慧拓在内的封闭场景玩家在技术积累足够后，亦有相关动作。

据悉，慧拓依托矿山封闭场景成功落地经验和技术积累，2021年开始，在园区物流与智能网联建设等多个封闭、半封闭场景展进行商业化落地延展。

去年3月，慧拓与航天科工十院旗下贵州航天天马公司在园区物流领域展开合作，以天马物流车为平台、慧拓开发的愚公系统为基础，实现物流车实时监控与综合调度，并已开发园区无人驾驶物流车。

同时，慧拓目前已完成域控制器、远程驾驶系统、V2X车路感知协同系统、线控VCU、防碰撞系统等产品的研发和批量交付。

基于技术，矿区自动驾驶玩家正在创业新的商业化可能。

总结

矿区智能化，早已不是一件新鲜事。上个世界90年代，卡特彼特公司就已在美国的矿山中布置扫描雷达系统及大量传感器，实现矿用车自动驾驶。此后日本小松公司也不断进行自动驾驶矿用车的尝试。

经过20多年的验证，自动驾驶已充分证明可应用于矿区。而我国因几年前国内自动驾驶技术发展，才出现国产自动驾驶矿用车。尽管我国的矿区自动驾驶起步时间较晚，但在国家政策的大力支持以及各企业积极推广之下，我国的矿区自动驾驶进程发展极快，现已与国外技术水平一致。

尽管技术应用落后别国，但国内庞大的市场空间使之成为新的蓝海市场，国内数量众多的矿区亟需智能化改造，这为自动驾驶提供了更优越的市场条件。

另外，矿产资源因其国有资产的特殊属性，对项目参与者身份有着明确限制，而国内自动驾驶玩家有着近水楼台之利，可充分针对国内各矿区的环境发挥各自技术优势。

在各项利好政策的推进与技术成熟下，矿区自动驾驶的春天正提前到来。

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电子天平的传感器有哪些种类？哪种传感器更好？

传感器是电子天平的重要元器件，关乎着电子天平称重的灵敏度、精确度，可以说是电子天平的“心脏”器件。电子天平发展至今，其传感器的种类也经过了历次更迭，不同构造、不同原理的天平传感器，其性能、价格也是千差万别。

以下我们来了解一下电子天平主流的传感器类型：

1、电感式传感器

电感式传感器是利用电磁力与被测物体的重力相平衡的原理来测量称重的。天平秤盘通过支架连杆与线圈连接，在称量范围内，当被测物的重力通过连杆作用在线圈上，这时在磁场中若有电流通过，线圈将产生一个电磁力，流经线圈内部的电流I与被测物体的质量成正比，因此只要测出电流I即可知道物体的质量。

电感式传感器构造简单，成本较低，适用于对精度要求不高的电子天平。

2、电容式传感器

电容式传感器的称重原理是：利用电容振荡电路的振荡频率F与极板间距d的正比例关系，当在称重台加载负载时，两个极板间的距离发生变化，电路的振荡频率也随之变化，测出频率的变化即可求出负载的质量。

电容式传感器耗电量小，具有较高的信噪比和系统稳定性，动态响应快，成本低，适应性强，可在高低温、强辐射等恶劣环境下工作。但其输出阻抗高，负载能力差，精确度较低，约为1/200~1/500。

3、电阻应变片式传感器

电阻应变片式传感器的原理是利用金属材料在压力和张力作用下会发生电阻值变化的现象，将被测的非电量转换成电阻的变化，再经过转换电路变成电量的输出。其优点是精度高，测量范围广，结构简单，体积小重量轻，使用寿命长，性能稳定可靠，价格低廉。缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。

应变片式传感器在天平上的工作原理：称盘空载时，应变片的阻值相同，电压通过桥式电路后输入到放大器的电压为零。当天平称盘上有负载的时候，应变片被拉伸或受压，其阻值增大或减小。这样一来，经过桥式电路后有一微小电压输入到放大器。这一数值经放大，微处理器处理后显示出来，即被称物体重量。

使用电阻应变片式传感器制造的电子天平，精度可达万分之一，量程较大，从几公斤到几十吨都可应对。

4、电磁平衡式传感器

电磁平衡式传感器利用电磁力平衡原理制作而成，测量时其导向机构在被称物的重力作用下，因变形而产生位移，位移经杠杆放大后，使与杠杆相连的线圈在静磁场中移动，光电装置测出线圈偏离了原来的平衡位置。由电路控制部分给线圈一定的补偿电流，通有电流的线圈在磁场收到电磁力作用，使杠杆恢复到平衡位置。将这个与被称物相对应的补偿电流由电路控制部分进行转换处理，即可测得被称物的质量。

电磁平衡式传感器结构复杂但精度很高，采用电磁平衡式的电子天平可达到百万分之一以上的精度，受温度变化的影响较小，使用寿命长。

5、单体传感器

超级单体传感器，是将一块特种合金在10000rpm的超高速三维加工中心上一次加工成一个除磁缸和线圈之外的完整的传感器。由于其使用单一材料，膨胀系数一致，温度漂移小；传感器无连接簧片，连接强度高，无内应力，不像分体式传感器那样具有簧片断裂的风险。

使用超级单体传感器的天平具有更高的精度（最高分辨率可达亿分之二）、更快速地响应、更加稳定的示值读数、更加坚固且耐用，并且受环境温度影响极小。

6、单模传感器

单模传感器是将一块特种合金利用线切割进行二维加工的称重传感器。它的横梁组成方式是外加杠杆，由于非一体化结构，比较敏感，四角误差不可外部调节。

以上就是电子天平中常见的几种传感器类型。由于成本和精度等原因，目前应用最广泛的是应变片式传感器和电磁平衡式传感器，天马仪器这两类传感器的电子天平都有。在选购电子天平时，传感器的种类是影响天平价格和性能的重要原因，若您想了解某台天平使用的是哪种传感器，可以咨询天平厂家。

天马传感器矿区，自动驾驶的下一个战场