地下矿山设备订单继续向智能化升级 自动装载与远程控制进入规模化应用

   2026-08-26 4
核心提示:山特维克8月25日获得Kamoa Copper新一批地下矿山设备订单,合同金额约2.75亿瑞典克朗,共包括19台地下卡车和装载机,其中两台装载机将配置AutoMine自动化系统。随着地下矿山持续扩大机械化和远程作业范围,车辆控制、定位、传感、安全联锁、工业通信以及设备状态监测正在成为矿山装备中越来越重要的组成部分。

地下矿山设备正在从单纯追求装载能力和运输能力,逐渐向自动化运行和远程管理延伸。8月25日,山特维克公布一笔来自Kamoa Copper的大型地下矿山设备订单,项目将用于刚果民主共和国Kamoa-Kakula铜矿,订单金额约2.75亿瑞典克朗,并计入2026年第三季度订单。按照进一步公布的设备配置,此次将交付12台Toro TH663i地下矿用卡车和7台Toro LH621i地下装载机,其中两台LH621i将配置AutoMine自动化系统。首批4台卡车预计在2026年第四季度交付,随后13台设备将在2027年第一季度到场,最后两台装载机计划于2027年第三季度完成交付。

Kamoa-Kakula并不是第一次使用山特维克自动化设备。山特维克车辆自2019年起已经在该矿区运行,此次新增订单完成后,矿区正在使用的山特维克地下卡车、装载机和钻机总量将超过100台。今年5月,Kamoa Copper还另外订购了3套AutoMine Lite系统,加上矿区原有系统,自动化生产能力将扩大到4套AutoMine Lite。这个变化比单独采购两台自动装载机更值得注意,因为它说明矿山并不是把自动化设备作为一次性的试验项目,而是在已有运行经验基础上逐步扩大使用范围。对于地下矿山来说,从一台设备远程操作发展到多套自动化系统长期投入生产,背后的控制和通信体系也必须同步扩大。

地下矿山长期是自动化设备比较适合发挥价值的场景之一,但应用难度同样很高。设备需要在狭窄巷道内运行,环境中存在粉尘、振动、坡度变化和视线受限等情况,车辆还可能与其他作业设备共享运输路线。普通地面工厂里的AGV通常依赖相对固定、平整的通道,而地下装载机面对的是更加复杂的机械工况。设备不仅要知道自己位于什么位置,还需要持续判断巷道边界、前方障碍物以及其他车辆状态。自动化系统真正需要解决的不是“车辆能不能自己向前开”,而是在持续生产中能否稳定完成装载、运输、卸载和返回等完整循环。

AutoMine Lite主要用于单台地下装载机或卡车的自动化运行,操作人员可以在远离设备作业区域的位置监督和控制设备。相比传统驾驶方式,人员不需要长期进入设备正在装载或者运输的区域,这也是地下矿山自动化首先带来的改变。矿山生产过程中,爆破后的工作面、狭窄运输区域以及设备交叉运行位置本身就存在较高作业风险,如果能够把部分驾驶和操作工作转移到远程控制室,人员与大型机械直接接触的时间可以减少。不过,远程操作并不是简单增加摄像头和无线遥控器,而是需要车辆本身具备完善的自动控制、环境检测和安全逻辑。

以LH621i装载机为例,这是一款额定装载能力21吨的大型地下设备,整机运行重量接近59吨,设备尺寸和惯性决定了它不可能像小型移动机器人一样依靠人工随时纠正方向。自动化运行时,转向、制动、速度和车辆位置必须由控制系统持续管理,同时还要根据设定路线和环境信息避免与巷道墙体发生碰撞。山特维克AutoMine体系中的部分功能已经加入自动转向和墙体避让能力,设备在运行过程中通过环境扫描判断巷道位置,再结合车辆状态完成移动控制。这类功能能够发挥作用的前提,是车载传感器、控制器和执行机构之间长期保持稳定通信。

传感器因此成为地下自动化车辆中非常基础的一部分。车辆需要获取速度、转向角度、设备姿态、执行机构位置以及周围环境信息,发动机、传动系统和液压系统本身也需要大量压力、温度和状态检测。传统人工驾驶设备即使部分检测信号出现异常,操作人员仍然能够通过声音、振动或者实际观察发现问题;自动化设备运行以后,控制系统更加依赖传感器给出的数据判断车辆状态。如果一个关键位置反馈出现错误,就可能直接影响设备动作,因此传感器可靠性和故障诊断能力会随着自动化程度提高而变得更加重要。

工业通信在地下矿山自动化中同样属于核心基础设施。远程控制系统需要持续接收设备状态、报警和运行数据,同时向车辆发送任务或者操作指令。地下巷道并不具备普通开放场地那样的无线传播条件,隧道结构、转弯、设备遮挡都会影响通信覆盖,因此矿山自动化往往需要专门建设通信网络。单台车辆实现自动运行以后,如果后续继续扩大到多台车辆或者不同设备协同作业,网络可靠性、覆盖范围和数据延迟的重要性还会继续提高。设备本身再先进,如果频繁失去通信,也很难形成稳定生产能力。

安全控制则贯穿整个自动化区域。远程设备运行时,需要明确哪些区域允许人员进入,哪些区域属于自动设备作业范围。安全门、区域检测、交通管理以及车辆自身的制动控制需要形成完整逻辑。当人员或者其他设备进入受控区域时,系统必须能够按照设定规则限制车辆运行。多台设备共同作业后,还需要处理路线冲突和交通优先级问题,这也是地下矿山自动化从单机控制走向系统控制以后必须解决的内容。相比固定生产线,矿山设备的工作区域会随着开采进度不断变化,控制和安全系统还必须具备较强的调整能力。

工业连接产品在矿山装备中的使用条件也比普通室内自动化设备更加苛刻。车辆持续受到冲击和振动,传感器、控制模块和执行机构之间存在大量电源和信号线路,连接位置如果长期松动或者受到粉尘、水分影响,就可能产生间歇性故障。固定控制柜中一个松动端子已经足以造成停机,而安装在移动矿山设备上的连接部件还需要长期承受车辆运动带来的机械作用。因此,防护、锁紧、抗振和便于维修是连接器和线束设计中更加实际的要求。设备自动化程度越高,车上传感和通信节点越多,这类基础连接点的数量也会随之增加。

另外一个变化来自设备维护。大型地下矿用车辆投资较高,生产企业希望设备尽可能维持较高的可用率,任何长时间停机都会影响矿石运输。智能车辆内部拥有更多控制器和状态检测设备以后,维修方式也开始从完全依赖固定周期保养,逐渐增加运行状态判断。发动机、液压系统、传动装置以及其他关键部件的温度、压力和运行数据可以持续记录,如果某些参数开始偏离正常范围,维护人员就有机会提前安排检查。自动化系统本身虽然增加了电子和控制设备,但同时也提供了更多设备运行数据,这些数据如果得到正确使用,可以帮助矿山减少突发停机。

Kamoa-Kakula此次扩大自动化设备规模还有一个现实背景,就是矿区本身正在继续扩大生产。山特维克公开资料显示,该项目2026年铜产量目标为29万至31万吨,并计划到2028年把年产量提高到约50万吨。产量扩大意味着地下开采、装载和运输环节需要承担更高工作量,仅依靠增加车辆数量并不能自动解决生产效率问题,设备调度、连续运行以及人员配置都会受到影响。因此,在扩大设备规模的同时增加自动化系统,对于大型地下矿山而言属于比较自然的技术选择。

不过,此次订单也不能被简单解读为地下矿山即将全面进入无人化。19台新设备中只有两台装载机明确配置AutoMine,说明传统有人驾驶设备仍然占据主体位置。即使矿区拥有4套AutoMine Lite系统,也仍然属于在部分生产区域扩大自动化,而不是整座矿山已经完全无人运行。地下矿山地质条件、巷道布局、设备类型和生产方式差异很大,自动化程度需要根据具体作业区域逐步调整,这比直接追求“无人矿山”更符合当前实际情况。

对工控行业来说,这笔订单反映出的趋势相对清楚。过去大型矿山设备的核心竞争力主要集中在发动机、液压系统、承载能力和机械可靠性,现在控制器、传感器、工业通信、安全系统和设备诊断也正在成为整机性能的一部分。车辆越智能,电气和控制系统占据的作用越大,过去主要出现在工厂生产线中的自动控制技术,也正在大量进入矿山这种传统重型机械应用环境。

山特维克在Kamoa-Kakula持续增加自动化车辆和AutoMine系统,说明地下采矿自动化已经不再只是展示一台无人设备能够运行,而是在解决怎样让自动化设备真正参与连续生产。对工业控制产品而言,这类应用带来的需求不会集中在某一个PLC或者某一种传感器上,而是车辆控制、环境检测、通信、安全、工业连接和状态监测共同形成的一套完整系统。地下设备自动化程度继续提高以后,这些看起来属于传统工控领域的基础产品,会越来越深地进入重型机械内部。


 
 
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