昨年8月、私は内モンゴルの露天掘り炭鉱に自律走行改造プロジェクトのためにチームと出向いた。これが、私が初めて自律走行型採掘トラックの世界に触れた瞬間だった。正直なところ、現場での体験は想像以上に印象的だった。重さ数十トンの巨大な採掘トラックが、完全にドライバーレスで積み込み、運搬し、ダンプしていたのだ。作業全体がシームレスだった。KEY-IOTのフィールド・エンジニアとして、このプロジェクトは自律型採掘車に対する私の考え方を完全に変えました。

露天掘り鉱山に自律走行トラックが必要な理由

鉱山の現場で1ヵ月を過ごした後、私はこの業界の苦悩を本当に理解することができた。

安全性が最大の問題だ。 激しい粉塵、極度の騒音、視界の悪さなど、露天採掘の環境は過酷です。このような環境で働くドライバーは、深刻な事故リスクに直面している。昨年の全国鉱業事故統計によると、輸送業務が事故の大部分を占めていた。安全管理者が私に語ったところによると、彼らが最も心配しているのは、疲労に対処する夜勤ドライバーだ。ひとつの事故が起きれば、鉱山全体が点検のために操業停止になる。

人件費は上昇している。 今現在、経験豊富なトラック運転手の雇用は月給$2,200ドルからで、3交代制なのでトラック1台につき最低3～4人の運転手が必要です。このクライアントはトラックを30台所有しており、これは年間数十万ドルの賃金に相当する。もっと大きな問題は？若者はこの仕事をしたがらないし、ベテランドライバーは定年を迎えている。採用は年々難しくなっている。

業務効率も重要だ。 人間のドライバーには限界がある。疲れるし、病気にもなるし、休憩も必要だ。需要のピーク時には、十分なスピードで規模を拡大することはできない。閑散期には、労働者に給料を払って休んでもらうことになる。自律型システムは24時間365日稼働し、リアルタイムで配車需要を調整し、輸送効率を劇的に高める。

自律走行型採掘トラックの技術アーキテクチャ

多くの人が、自律走行する乗用車の技術を採掘トラックに移植すればいいと思っている。それは完全に間違っている。採掘環境は市街地の道路よりもはるかに複雑で、求められる信頼性も桁外れだ。

このシステムにはいくつかの主要コンポーネントがある：

車両知覚システム
各トラックにはセンサーが搭載されている：3D LiDARは周囲の3次元地図を作成し、ミリ波レーダーは障害物を検知し、HDカメラは道路状況や交通標識を識別し、RTKディファレンシャル測位はセンチメートルレベルの精度を提供する。これらのセンサーは、毎秒数ギガバイトという大容量のデータを生成する。

車載制御システム
これはシステムの "頭脳 "であり、センサーデータをリアルタイムで処理し、運転判断を下し、ステアリング、スロットル、ブレーキを制御する。レイテンシーはミリ秒の範囲でなければならず、そうでなければ高速走行時に危険な状況に陥る。

通信ネットワーク
車両はクラウド配車センターとのリアルタイム通信を維持し、配車コマンドを受信しながら車両のステータス、位置データ、ビデオストリームをアップロードします。このため、非常に広い帯域幅、低遅延、揺るぎない信頼性が要求されます。

クラウド派遣プラットフォーム
すべての自律走行トラックを管理し、ルートを計画し、車両のスケジューリングを調整し、運行状況を監視する。

このプロジェクトでは SV900車両ゲートウェイ.

ネットワーク通信：自律走行型採掘トラックの生命線

ネットワーク通信は、システム全体の中で最も重要で、最も故障しやすいコンポーネントである。

必要な帯域幅
1台の自律型採掘トラックには、少なくとも6～8台のHDカメラ、さらにLiDARとミリ波レーダーデータ、制御コマンド、ステータスアップデートが搭載されている。アップリンク帯域幅のニーズは少なくとも100Mbpsに達する。リモートテイクオーバー機能（安全オペレーターが監視センターから制御する）を望むなら、帯域幅の需要はさらに高くなる。

レイテンシー要件
自律走行は驚くほどレイテンシーに敏感だ。時速60kmで100msの遅延は、車両がすでに1.67m移動していることを意味する。重さ数十トンのトラックにとって、その距離は安全と災害の分かれ目となりうる。私たちのプロジェクトでは、エンド・ツー・エンドのレイテンシを30ms以下にする必要がありました。

信頼性要件
採掘環境は、ネットワーク・カバレッジに大きな課題をもたらす。露天掘りの鉱山は、深さ30～50メートル、時には100メートルを超えることもある。基地局の信号はフルカバレッジを提供するのに苦労します。車両は常に信号のデッドゾーンや弱いカバレッジエリアに遭遇する。通常の4Gネットワークでは対応できないため、5Gが必要であり、その場合でもバックアップ・ソリューションが必要です。

SV900：自律走行する採掘トラックのために作られたビークルゲートウェイ

 

このプロジェクトにSV900を選んだのは、いくつかの重要な特徴があったからだ：

デュアル5Gリンク設計
SV900はデュアル5Gネットワークをサポートしており、異なるキャリアのSIMカードを2枚同時に挿入できる。内モンゴルの鉱山では、中国移動＋中国聯通のデュアルSIMを使用した。坑道の東側はモバイルの電波が良く、西側はユニコムの電波が強かった。デュアル5Gセットアップは自動的に最適なリンクを選択し、中断のない接続を保証する。

フィールドテストの結果は素晴らしいものだった。シングル5Gリンクのダウンロード速度は800Mbps前後で安定しており、複数のビデオストリームには十分すぎるほどだ。さらに重要なのは、一方のリンクに障害が発生した場合、もう一方のリンクが即座に引き継ぐことだ。切替時間は200ミリ秒以下で、基本的に操作に影響はない。

M12航空コネクター
粉塵、振動、極端な温度など、採掘トラックの運転環境は非常に過酷です。標準的なRJ45イーサネット・ポートでは耐えられません。他のプロジェクトで民生グレードの機器を使用しているのを見たことがあるが、1ヵ月後には故障していた。

SV900は、耐振動性、防塵性、防水性といった工業用グレードの保護規格を備えたM12航空コネクターを採用しています。取り付けは簡単で、ロックリングを締めるだけで完了。超堅牢。このディテールは些細なことのように思えますが、長期安定動作には欠かせません。

マルチネットワーク・アグリゲーションSDK
この機能はかなりクールだ。SV900にはマルチネットワーク・アグリゲーションSDKが内蔵されており、両方の5Gリンクの帯域幅を組み合わせることができる。重いアップロードトラフィックを必要とするシナリオ（システムのアップグレードやログの同期など）では、シングルリンクの帯域幅では十分ではありません。

デュアル5Gアグリゲーションにより、アップリンク帯域幅は200Mbpsを超える。マイニングトラックシステムのOTAアップデートパッケージ（通常2～3GB）のダウンロードには、わずか10分以上しかかからない。シングルリンクなら、最低でも30分はかかる。

NTRIPプロトコルのサポート
これは、RTK高精度測位にとって非常に重要です。自律走行する採掘トラックには、センチメートル・レベルの測位精度が要求されます。RTKディファレンシャル測位が必要です。

RTKシステムは、NTRIPプロトコルを使用して基地局から差分データを取得する必要があります。SV900はNTRIPをネイティブサポートしています。設定は簡単で、ウェブインターフェースに基地局のアドレスと認証情報を入力するだけです。追加の変換装置は不要で、コストを削減し、故障箇所をなくすことができます。

5ポートM12イーサネット
採掘トラックには、自律走行コントローラー、LiDAR、ミリ波レーダー、カメラ、産業用PCなど、数多くのデバイスが搭載されており、それぞれがネットワーク接続を必要としています。SV900は、M12コネクター付きのギガビットイーサネットポートを5ポート備えています。豊富なポート数、信頼性の高い接続性。

RS232/485/CAN インターフェース
マイニングトラックには、イーサネットデバイス以外にも、車両CANバス、各種RS232またはRS485センサーなど、多くのレガシーシリアルポート機器が搭載されています。SV900はこれらすべてのインターフェースを統合します。1台のデバイスですべての接続ニーズに対応します。

私たちのプロジェクトでは、CANインターフェイスを使って燃料レベル、速度、ステアリング角度、その他の車両データを読み取った。RS485インターフェイスを使用して、風速、温度、湿度をモニターするウェザーステーションを接続しました。これらのデータにより、配車システムはより賢い判断を下すことができる。

実戦配備の教訓

このプロジェクトは、最初の調査から正式発表まで4カ月を要した。途中、いくつかの問題にぶつかったが、多くのことを学んだ。

ネットワーク計画が重要

採掘を開始する前に、私たちは専門的な機器を使って詳細なネットワーク調査を行い、鉱山の敷地全体で5G信号のカバレッジをテストしました。その結果、いくつかのデッドゾーンが見つかり、キャリアと協力して2つの基地局を追加し、最終的にカバレッジを改善することができました。

自律走行型採掘トラックのプロジェクトを行う人へのアドバイス：まずネットワークを把握すること。ネットワークが機能しないことを発見して、すべての機器が設置されるまで待ってはいけない。

デバイスの配置が重要

SV900をどこに取り付けるかは考えなければならない。低すぎると電波が遮られ、シグナルに影響する。高すぎるとアンテナの延長ケーブルでロスが発生します。私たちは結局、キャブ後方の機器ベイに取り付けることにしました。

アンテナは絶対に屋根に取り付ける必要があり、金属面から少なくとも5cmの間隔が必要です。私たちは専用のアンテナブラケットを使いました。

電力システムには保護が必要

採掘トラックの電気系統は複雑で、起動時の電圧変動や瞬時電流が大きい。SV900は9-36Vの幅広い電圧入力に対応しており、強力な適応性を持っていますが、デバイスを保護するために電圧レギュレーターを追加するのが賢明です。

我々のプロジェクトでは24V電源を使用し、間にDC-DCレギュレーターを挟むことで、24V±0.5Vの安定した出力を確保している。約1年後、SV900の電源関連の問題はゼロになりました。

ログ保管は超便利

SV900はフラッシュログストレージをサポートしており、デバッグ時に非常に便利です。問題が発生した場合、ログをエクスポートして解析することで、根本原因を素早く突き止めることができます。

採掘トラックが突然接続を失ったことがあった。SV900のログから、ネットワーク遅延が切断直前に数百ミリ秒まで急増し、その後完全に低下したことがわかりました。そのログを通信事業者に提出したところ、基地局の故障であることが判明しました。ログがなければ、この種の問題を診断することはほとんど不可能です。

定期メンテナンスについて

SV900は信頼性が高いとはいえ、定期的なメンテナンスは欠かせません。毎月の点検をお勧めします：

• デバイス表面のほこりを取り除く
• アンテナの接続が安全であることを確認する
• デバイスのログに異常がないか確認する
• ネットワーク・パフォーマンスをテストし、スピードとレイテンシーが正常であることを確認する。

これらの作業は複雑ではないが、失敗を効果的に防ぐことができる。

実績データ

プロジェクトが始動して6カ月以上が経過した。私は最近、フォローアップ訪問を行い、運用データを収集した：

ネットワーク・パフォーマンス

• 平均ダウンロード速度：750Mbps（デュアル5Gアグリゲーション）
• 平均アップロード速度：120Mbps
• エンド・ツー・エンド遅延：平均18ms、99パーセンタイルで26ms
• ネットワークの可用性：99.7%（1日のダウンタイム4分未満）

システムの安定性

• 採掘トラック30台、SV900 30台
• 稼働期間：6ヶ月
• デバイスの故障0
• ネットワーク中断による安全確保3 (すべてのキャリアの基地局の問題)

経済効果

• 輸送効率の向上35%（手動操作との比較）
• 人件費の節約：~年間～$730,000米ドル（90人の運転手を削減）
• 安全事故0件（以前は年平均2～3件）

顧客は非常に満足しています。現在、第2段階の採掘トラック20台を自律走行に改造する計画だ。

自律走行型採掘トラックの技術動向

このプロジェクトの経験から、自律走行型採掘トラック技術は急速に進化している。注目に値するトレンドがいくつかある：

5Gアドバンスト（5.5G）アプリケーション
現在の5Gネットワークは機能しているが、極端なシナリオではストレスを受ける可能性がある。5G-Aはより広い帯域幅と低遅延を提供し、将来的には標準になるだろう。

SV900は軽量5GバージョンのRedcapネットワークに対応しています。低速シナリオでは電力とコストを節約し、鉱山現場の補助設備に最適です。

エッジコンピューティングの統合
コンピューティングタスクの一部を車両や鉱山サイトのエッジサーバーに移すことで、ネットワーク遅延への依存を減らすことができる。SV900はOpenWrt上で動作し、適切なコンピューティング能力を備えているため、将来的には軽量なエッジアプリケーションを扱うことができる。

車両対インフラ（V2I）協調
スマート化が必要なのは車両だけでなく、道路も同様だ。鉱山では、リアルタイムでトラックと通信するインテリジェントな路側装置が導入され、より豊富な環境認識データが提供されるようになるでしょう。SV900の複数のイーサネットポートは、このニーズに最適です。

最終的な感想

自律走行型採掘トラックは、知覚、意思決定、制御、通信などを含むシステムエンジニアリングの挑戦である。すべてのコンポーネントがしっかりしている必要がある。ネットワーク通信は最も派手な部分ではないかもしれないが、絶対に最も基本的で重要なものだ。

SV900車載ゲートウェイは、このプロジェクトで優れた性能を発揮しました。デュアル5G設計、産業グレードの保護、豊富なインターフェース、NTRIPサポート - これらの機能は、単なる仕様書の水増しではなく、実世界のニーズに合わせて慎重に設計されています。

もしあなたが自律採掘トラックや同様の車両プロジェクトに取り組んでいるのであれば、SV900を検討することを強くお勧めします。私たちStar VMAXは、ソリューションの設計から現場での試運転まで、全面的な技術サポートを提供することができます。

鉱山のインテリジェント化は止められないトレンドであり、自律走行技術はさらに成熟していくだろう。フィールドエンジニアとして、この変革の一翼を担うことに大きなやりがいを感じています。今後、もっと多くの実地経験を皆さんと交換できることを楽しみにしています。