白云鄂博，蒙语意为“富饶的神山”，其稀土资源居世界第一，铌资源居世界第二，享有世界“稀土之都”的美誉。2019年5月，全球首个无人矿卡编组的5G+应用在此地发布，“5G智慧矿车无人驾驶”成为新一代移动互联网技术与工业完美结合的一个范例。6个月过去了，矿卡无人驾驶运输系统正在这里平稳运行，放眼矿区井然有序，无人驾驶矿车运转稳定，繁忙依旧。
时间倒回2018年，一年前，这里的景象却完全不同。那时的白云鄂博矿区因工作环境艰苦，工作条件差、人员安全风险大，几乎无法招聘到新的司机。随着原有司机老龄化以及有限的人工长时间作业，导致生产效率大幅度下降，而矿区的维护、管理成本却在逐年加大。招工难、效率低、成本高、风险大，种种问题已经严重影响到这个建矿60余年矿场的进一步发展。这座世界最大的露天稀土矿，迫切需要一场智能化的升级改造。
随着5G技术走上时代舞台，中国移动内蒙古公司联合包钢集团、华为公司以及踏歌智行等合作伙伴共同携手，落实国家“智慧矿山”发展行动，在世界最大的稀土矿—白云鄂博矿区实施5G智慧矿区无人化运输建设，实现矿卡车辆的无人驾驶和采矿设备的无人操作，以及矿山生产运营、调度自动化管理。
“‘智慧矿山’项目需要完成三个核心系统建设，第一是无人驾驶，第二是无人机测绘，第三是调度系统，而这三个系统的正常运行都要依靠5G网络传输。我们目前已基于5G网络，使自动驾驶系统代替司机驾驶矿车，并通过远程操控技术驾驶铲车。同时，我们开展无人机测绘，将地理的数据回传，分析、建立数字模型，通过数字模型优化采矿过程中的管理，解决每天要采什么地方、采多少、放多少炮的问题。基于前两个系统回传数据，包钢可监控整个生产过程，并对整个调度系统进行优化，使其生产效率达到最佳。”包钢（集团）公司副总经理兼包钢股份董事长李德刚表示。
要实现5G智慧矿区无人驾驶技术应用和智能化管理，需要解决几个主要问题——高速安全的网络保障、矿卡车辆自动驾驶解决方案的设计、远程智能调度监控平台的搭建、信息化管理平台及应用的建设、矿车的更新改造。对于占地面积广阔、地形复杂、人车混行的矿区而言，每个要点都是难题。为推动智能矿区建设，内蒙古移动发挥行业引领作用，携手包钢（集团）公司，与北京踏歌智行科技有限公司协同，并融合华为、百度、北京航空航天大学各方技术力量，充分发挥各家在“云、管、端、边”方面的技术及资源优势，率先切入矿区场景并成功研发从感知、决策、控制的无人驾驶技术，研发了全球首个在用矿用汽车无人驾驶运输系统，在国内首个实现无人驾驶矿用车编组的工程应用，核心技术自主可控。
“云”-搭建云平台，不断强化5G边缘计算能力与核心云计算能力，打造自动驾驶分级决策“大脑”，进而满足自动驾驶对高性能计算的需求；搭建远程智能调度监控平台，建设“5G+北斗”的车车-车网-车地通信系统，完成位置的精准计算与车辆实时调度，有效提高特殊环境下矿车作业效率，最终实现矿山生产运营自动化管理。
“管”-截至目前共投入5G专网设备7套，基础配套6套，传输线路7皮长公里，完成信令传递和远程控制等功能；依托自研核心平台提出的分级决策自动驾驶解决方案，融合GPS、视觉感知等技术，利用车载传感器、路测传感器的多层面数据，构建多维时空模型，确保车辆的环境感知；通过构建露天铁矿石石方、铁矿原石运输矿卡无人驾驶作业集群，最大程度减少工程现场作业人员数量，有效确保人员安全。
“端”-采取原有传统矿卡车辆进行无人驾驶改造、新无人驾驶矿卡车辆并入的方案，最大限度利旧，降低成本。本次改造的矿卡高6.8米、载重170吨，无人电铲车长13.5米、宽度近8米、重达150吨。改造后，均拥有有激光雷达、毫米波雷达、差分GPS定位、5G-V2X无线通讯等多项先进技术，能够实现车辆远程操控、车路融合定位、精准停靠、自主避障等功能，有效提高特殊环境下矿车作业效率，降低作业风险。
“边”-对无人驾驶来说，边缘计算是必需。在车车、车路信息的处理能力上大幅提升。边缘计算服务（IME）依托于内蒙古移动5G网络基础设施，能够实现AI场景化服务到5G网络边缘的高效部署和毫秒级的计算任务响应。通过5G边缘计算和AI的深度融合，势必将加速AI技术在各行各业的应用化赋能，将会让更多产业享受到5G+ AI带来的技术红利。
5G网络是项目实施的基础，此次在白云鄂博矿区部署了业界领先的5G基站设备，利用2.6GHz频段，使信号可有效覆盖空旷的矿区。“此项目采用了ASIC专用芯片，资源利用率高，功耗低。设备前传采用eCPRI架构，仅需要两根光纤，极大地节省了光纤资源。同时，我们利用64T64R宏站设备，能够支持4/5G共模，带宽灵活配置，可满足矿区的多样性需求。此外，包钢矿区的无人车应用对于时延的要求非常高，传统的组网方式已经不能满足其对时延的要求。因此，我们引入了MEC边缘计算技术，这样便可使矿区内无人矿车上的传感器收集到数据后无需再出公网，直接在矿区内部闭环处理，在物理层面大大减少了传输路径的长度，结合SA网络可以将端到端时延控制在10ms左右，有效满足了无人矿车应用对于时延的要求，为白云矿区自动驾驶、高清视频回传等业务提供了安全、可靠的连接保障。”华为相关技术人员表示。
北京踏歌智行科技有限公司CTO黄立明指出：在矿区做无人运输系统部署与调测，需要面对很多技术挑战。矿区道路多扬尘，矿区24小时作业温差大，因此在环境感知方面，我们从传感器选型、整车合理部署、感知及融合检测等方面做了有针对性的开发设计，在前、后向感知方面采取多源感知融合方式，消除了矿区不利的道路环境对感知的影响，避免了对道路目标物的漏检测或者误检测所造成的行车安全问题，通过对道路两侧挡墙的可靠准确检测，形成可行驶区域，将车辆控制在安全行驶范围内。同时，无人运输系统涵盖多种需联网的作业车辆、V2X通信基础设施、差分定位基站基础设施以及云端集群管控，通过与内蒙古移动和华为共同努力，依托5G通信网络技术优势，实现了通信的高可靠、低延时、高带宽等目标，确保了云端集群管控的高效、可靠。
北京航空航天大学航空科学与工程学院王衍洋在谈到此项目时对记者说：基于5G技术的网联无人机为智慧矿山的建设，提供了新的视角。首先，无人机在航拍飞行中，将倾斜摄影或LIDAR采集的数据实时发送到云端进行建模处理，及时为矿山提供最新的高精度DEM、DOM、DLG、DSM等模型；其次，通过无人机搭载高清摄像进行实时转播，可以从空中对生产现场、矿坑边坡、无人矿车运行情况等进行灵活快速的安全生产监控；最后，依据建立的精确三维GIS模型既可以实现采矿量、堆场石方量等生产数据的准确统计，也可以实现边坡监测、辅助爆破点规划等功能，还可以为露天矿区地质环境治理提供规划支持。
“百度作为集成商，我们针对包钢5G自动驾驶项目需求，提供了包括硬件在内的车联网边缘计算PAAS平台——OTE Stack 解决方案。主要满足矿区自动驾驶网络通信需求，降低自动驾驶网络时延。在此平台基础上，未来可推动车路协同、园区智能交通等项目。OTE Stack提供边缘API网关，实现5G能力和百度AI能力的开放与融合，实现超大规模的多集群管理。”百度相关人员告诉记者。
截至2019年10月，已实现矿区4台无人矿卡和2台电铲作业编组的无人驾驶作业，累计无人驾驶行驶里程达5000多公里，无人运输循环1300余次。最终将实现17台矿卡以及7台电铲无人驾驶生产作业，矿车“无人化”占比将达65%，并将无人驾驶矿卡从半班作业过渡到整班作业，逐步开启夜班作业，追平人工驾驶的工作效率，全面实现主矿区无人驾驶的全矿应用。矿车“无人化”后，包钢集团将从人员、能源、耗材等全方面降低企业成本，在智能化管控下，矿区综合效益将提升10%以上，节能环保、降本增效水平将得到明显提升。相信，在我们可见的不久未来，白云鄂博矿区将成为一座集安全、绿色、智慧、人文及科学于一体的智慧矿区。
“无人驾驶矿车项目将主要运用到露天矿区智能化运输方面。通过构建铁矿原石运输矿卡无人驾驶作业集群，减少工程现场作业人员数量，提升矿区生产作业的安全性，最终实现矿区生产运营的智能化、自动化管理，进一步降低企业运营成本，对矿山开采具有重要意义。项目落地包头，我们希望能够助力包头市政府创建全国工业制造人工智能应用试点。5G时代已经到来，内蒙古移动也将积极推动产业集群互动，在人工智能、‘智慧园区’‘智慧办公’‘智慧金融’‘智慧交通’等信息化领域方面发力。”包头移动公司总经理唐旭文对记者说。
千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。从2018年8月项目启动，到解决方案发布；从矿区5G试验站正式开通，到智慧矿区无人驾驶应用发布会顺利召开，智慧矿区无人驾驶应用项目每个阶段稳步推进的背后均融合了中国移动最前沿的生态理念。2019年7月，该项目入选中国移动“5G示范龙头项目”，并于2019年11月14日亮相2019中国移动全球合作伙伴大会，作为为内蒙古地区第一例5G商用模式案例向全国推广。内蒙古全区煤矿523处，矿区难点相似，未来案例复制前景广阔。目前，该模式已在鄂尔多斯、通辽、太原、四川等陆续推广。
后续，中国移动内蒙古公司将与包钢集团、华为公司、北京踏歌智行科技公司等合作伙伴共同携手，以提升“智慧矿区”无人驾驶应用项目的稳定性、适应性和企业效益目标为基础，进一步加快推进大规模工程应用。依托中国移动自身5G网络优势，加大5G多模通信技术与无人驾驶运输系统技术的深度融合，共同推进“智慧矿山”建设，同时不断完善方案，积极开展方案推广，真正实现该解决方案复制、应用，让中国移动5G+切实转化为服务工业信息化的重要生产力。 (记者：李欣欣 通讯员：岳敏)