申報(bào)單位：中核資源發(fā)展有限公司-中核沽源鈉業(yè)有限責(zé)任公司

聯(lián)合申報(bào)單位：中核核信信息技術(shù)(北京)有限公司

主要完成人：劉偉、李世俊、高忠文、霍艷彬、沈立華、王冠

一、案例簡(jiǎn)介

2021年10月10日，沽源鈾業(yè)數(shù)字礦山項(xiàng)目順利通過(guò)驗(yàn)收，標(biāo)志著中核集團(tuán)首個(gè)“核+北斗”融合應(yīng)用項(xiàng)目在中國(guó)鈾業(yè)成功落地。本項(xiàng)目基于北斗高精度定位技術(shù)，融合物聯(lián)網(wǎng)、視頻、三維和GS等技術(shù)，采用“一個(gè)平臺(tái)+N個(gè)子系統(tǒng)”模式，通過(guò)研制露天采區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、傾斜攝影、地質(zhì)建模，人員安全管理和可視化展示等功能模塊，同時(shí)集成了尾渣庫(kù)邊坡位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和水冶廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)，形成“核+北斗”數(shù)字礦山綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分發(fā)揮北斗高精度定位和短報(bào)文通信優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)礦坑，尾渣庫(kù)和排土場(chǎng)位移監(jiān)測(cè)以及人員安全管理，采用的“一個(gè)平臺(tái)+N個(gè)子系統(tǒng)”構(gòu)建模式，具備良好的擴(kuò)展性，為后期系統(tǒng)進(jìn)一步完善提供了靈活的插件接口，通過(guò)數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)展示層等分層次模塊化構(gòu)建技術(shù)，確保了該系統(tǒng)的穩(wěn)健性，使該系統(tǒng)具有運(yùn)維難度低、運(yùn)維成本低、數(shù)據(jù)安全度較高等優(yōu)勢(shì)，在同行業(yè)處于領(lǐng)先水平。

二、技術(shù)方案

1)技術(shù)架構(gòu)：本系統(tǒng)服務(wù)于沽源鈾業(yè)礦坑、排土場(chǎng)、單鉬堆、尾渣庫(kù)、水冶廠和綜合辦公樓等區(qū)域，通過(guò)融合使用物聯(lián)網(wǎng)、北斗高精度定位、北斗短報(bào)文通信、高清視頻、GIS地理信息系統(tǒng)、智能感知、無(wú)人機(jī)傾斜攝影、礦坑三維建模、邊緣計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建多星融合的北斗高精度定位邊坡位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，搭建前后方網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通的地面固定網(wǎng)絡(luò)，打造基于容器、微服務(wù)的物聯(lián)感知基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山重點(diǎn)區(qū)域邊坡位移監(jiān)測(cè)和視頻監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中的人員、環(huán)境和安全、質(zhì)量等要素全面感知。依據(jù)統(tǒng)一的權(quán)限管理、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系要求，系統(tǒng)分為基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層及展示層。

2)系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由前端感知子系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、可視化展示及數(shù)字礦山管理平臺(tái)三部分組成。前端感知子系統(tǒng)采用云邊協(xié)同的方式與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，對(duì)全廠區(qū)域攝影、邊坡位移、視頻信息、人員北斗位置信息及人員健康信息等采集，并利用邊緣計(jì)算和智能技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。傳輸網(wǎng)絡(luò)為前端感知系統(tǒng)與數(shù)字礦山管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管道，利用有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(4G/WIFI/BT)保障信息傳輸?shù)募皶r(shí)性和穩(wěn)定性。數(shù)字礦山管理平臺(tái)為沽源鈾業(yè)數(shù)字礦山中樞神經(jīng)，由平臺(tái)軟件、視頻監(jiān)控引擎、人員定位引擎、平臺(tái)存儲(chǔ)、三維實(shí)景、尾渣庫(kù)邊坡位移監(jiān)測(cè)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水冶廠視頻監(jiān)控、綜合辦公樓視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及平臺(tái)服務(wù)器等部分集成。

3)功能架構(gòu)：系統(tǒng)圍繞“一個(gè)中心+N個(gè)子系統(tǒng)”展開(kāi)，將業(yè)務(wù)與可視化場(chǎng)景相結(jié)合，主要實(shí)現(xiàn)礦坑、排土場(chǎng)、單鉬堆、尾渣庫(kù)位移監(jiān)測(cè)，礦山視頻監(jiān)控、傾斜攝影三維實(shí)景，三維地質(zhì)建模，礦坑人員定位管理及可視化展示等功能。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

1)多源融合邊坡監(jiān)測(cè)與智能預(yù)警系統(tǒng)：露天鈾礦開(kāi)采過(guò)程中，邊坡穩(wěn)定性直接關(guān)系到人員安全和生產(chǎn)連續(xù)性。本案例針對(duì)沽源鈾業(yè)礦坑、排土場(chǎng)等高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，構(gòu)建了多源融合的邊坡監(jiān)測(cè)體系，覆蓋地表位移、內(nèi)部應(yīng)力、降雨量、土壤含水率等多維度參數(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析實(shí)現(xiàn)滑坡預(yù)警，為礦山安全生產(chǎn)提供全天候保障。多傳感器協(xié)同監(jiān)測(cè)，融合北斗高精度定位、土壓力計(jì)、雨量計(jì)、加速度計(jì)等設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)沽源鈾業(yè)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域協(xié)同監(jiān)測(cè)；云邊協(xié)同預(yù)警機(jī)制，北斗及其他傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)4G/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)回傳至數(shù)字礦山管理平臺(tái)，結(jié)合算法分析位移趨勢(shì)，異常時(shí)邊緣監(jiān)測(cè)終端和云端管理平臺(tái)同時(shí)自動(dòng)觸發(fā)聲光報(bào)警；全天候守護(hù)，北斗監(jiān)測(cè)站采用120W太陽(yáng)能板+150Ah儲(chǔ)能電池，能夠支持連續(xù)15天陰雨條件安全運(yùn)行。

2)全場(chǎng)景三維可視化數(shù)字孿生平臺(tái)：本案例通過(guò)北斗高精度無(wú)人機(jī)傾斜攝影與三維地質(zhì)建模技術(shù)，構(gòu)建了覆蓋礦坑、排土場(chǎng)、尾渣庫(kù)等關(guān)鍵區(qū)域的全場(chǎng)景數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)“地質(zhì)-設(shè)備-人員”一體化可視管控，顯著提升礦山運(yùn)營(yíng)決策效率�；诒倍犯呔热S建模，大疆經(jīng)緯M300基于北斗RTK高精度定位技術(shù)，通過(guò)大疆禪思P1相機(jī)完成厘米級(jí)航拍，結(jié)合3DMine軟件生產(chǎn)3cm高精度三維地質(zhì)模型；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)疊加展示平臺(tái)，集成人員北斗加藍(lán)牙融合定位、北斗邊坡監(jiān)測(cè)和視頻監(jiān)測(cè)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并在三維模型中動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、人員、軌道及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位。