礦山監(jiān)測智能化技術新進展

礦山監(jiān)測智能化技術新進展——結合礦山地壓監(jiān)測的思考張達博士教授

副所長北京礦冶科技集團有限公司1、全球科技創(chuàng)新進入了空前密集活躍的階段進入21世紀以來，全球科技創(chuàng)新進入空前密集活躍的時期，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正重構全球創(chuàng)新版圖、重塑全球經(jīng)濟結構——習近平總書記在2018年兩院院士大會上講話新基礎：產(chǎn)業(yè)內(nèi)分工愈加明顯，產(chǎn)品與服務之間的界限愈加模糊新突破：人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等技術取得突破，交叉融合趨勢明顯新模式：平臺經(jīng)濟、共享經(jīng)濟、眾籌經(jīng)濟等新經(jīng)濟模式不斷涌現(xiàn)新規(guī)則：更高的自由化、勞工環(huán)保標準，競爭中立原則新布局：多區(qū)域生產(chǎn)中心與近岸貿(mào)易時代北京礦冶科技集團有限公司2、礦山行業(yè)產(chǎn)業(yè)布局的發(fā)展趨勢礦業(yè)企業(yè)數(shù)字礦山、智能礦山建設加速，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計算等技術在礦業(yè)應用礦業(yè)行業(yè)逐步建立基于服務的業(yè)務模式，并在安全監(jiān)測分析、開采作業(yè)、運維等方面擴展礦業(yè)企業(yè)與科技企業(yè)分工日益明確，圍繞各自發(fā)

展戰(zhàn)略做優(yōu)做強，打造生態(tài)系統(tǒng)礦業(yè)企業(yè)推進協(xié)同制造，優(yōu)化工藝流程與調(diào)度策

略，追求精細化和自動化，提高競爭力

專業(yè)化：在某一領域精耕細作，成為“隱形冠軍”或“整合大師”

柔性化：由標準化變?yōu)閭€性化，

由粗放變?yōu)榫毣?、精益?/p>

信息化：運用信息化改造內(nèi)外

部流程，加強與消費者的聯(lián)系

服務化：形成生產(chǎn)經(jīng)營新模式，創(chuàng)造新價值，延伸價值鏈北京礦冶科技集團有限公司礦

業(yè)提

綱一、礦山監(jiān)測智能化體系架構二、礦山監(jiān)測智能化關鍵技術（地壓）三、礦山監(jiān)測智能化技術展望北京礦冶科技集團有限公司1、礦山開采智能化與監(jiān)測智能化的關系設計排

產(chǎn)平臺智能化裝備裝備管控調(diào)度及固定設施

無人值守系統(tǒng)安全在線監(jiān)測系統(tǒng)技術咨詢與運維服務智能設計智能作業(yè)智能調(diào)配

智能管控智能預警智能決策形成完備的智能開采生態(tài)體系，保障開采安全、高效、綠色、可持續(xù)發(fā)展與現(xiàn)有信息化系統(tǒng)整合根據(jù)礦山需求定制對工藝針對性優(yōu)化北京礦冶科技集團有限公司2、礦山監(jiān)測智能化的體系結構礦山安全監(jiān)測分析

云服務平臺數(shù)據(jù)分析、災害治理及系統(tǒng)維護的研發(fā)與應用團隊具備故障診斷能力的智能化泛在信息采集系統(tǒng)北京礦冶科技集團有限公司礦用分布式智能供電保障系統(tǒng)專業(yè)性可靠性有效性高可靠的智能

化通信網(wǎng)絡礦山安全監(jiān)測綜合管理平臺智能

傳感器aa3、礦山監(jiān)測智能化的拓撲結構感知

網(wǎng)絡平臺用戶GRPS/3G/4G/NB-IoT

…

公有云表面/內(nèi)部位移PC機

移動端硬件采集

有線/無線局域網(wǎng)局域網(wǎng)應變RDSS“私有云”視頻采集傳輸存儲應用實時監(jiān)測北京礦冶科技集團有限公司報警管理超前預警態(tài)勢分析分析報告數(shù)據(jù)報表異地容災數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計狀態(tài)巡檢遠程診斷系統(tǒng)運維數(shù)據(jù)同步

廣域網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)

狀態(tài)數(shù)據(jù)庫水位滲流量浸潤線降雨量本地大屏振動應力廣域網(wǎng)提

綱一、礦山監(jiān)測智能化體系架構二、礦山監(jiān)測智能化關鍵技術（地壓）三、礦山監(jiān)測智能化技術展望北京礦冶科技集團有限公司單軸檢波器微震事件軸檢波器3軸檢波器1、礦山地壓監(jiān)測智能化的總體思路

重點監(jiān)測

區(qū)域監(jiān)測地下開采地壓

監(jiān)測技術難點

地壓的動態(tài)性

波速各向異性

地質(zhì)條件復雜

地壓災害突發(fā)

作業(yè)環(huán)境惡劣

采掘裝備破壞

爆破作業(yè)頻繁

系統(tǒng)維護復雜基于階段收斂和主被動結合微震監(jiān)測系統(tǒng)獲得宏/微觀地壓規(guī)律并進行地震成像通過可拆卸巖土設備有針對性地監(jiān)測跟蹤異常區(qū)北京礦冶科技集團有限公司小尺度重點監(jiān)測地壓災害治理機理模型分析大尺度區(qū)域監(jiān)測!2、礦山地壓監(jiān)測智能化的運行模式全自動-無人化監(jiān)測預警及運維云服務新技術：創(chuàng)新了地壓監(jiān)測在開采-監(jiān)測-預

警-治理中的閉環(huán)應用，形成地壓動態(tài)調(diào)控技術體系。自動采集

自動診斷自動

監(jiān)測實時狀態(tài)自動觸發(fā)自動拾取釋放轉移卸壓支護自動處理自動分析自動定位自動發(fā)布北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——傳感單元可拆卸智能傳感器可拆卸智能傳感陣列傳感與自診斷物聯(lián)網(wǎng)模塊北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——信號中繼信號中繼器長距離信號中繼器（傳感端）長距離信號中繼器（采集端）北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集基站數(shù)據(jù)采集基站外觀數(shù)據(jù)采集基站核心處理單元北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——時間同步時間同步系統(tǒng)高精度網(wǎng)絡時鐘同步模塊測試基于以太網(wǎng)絡的時間同步模塊北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——波速反演主動震源主動震源及控制系統(tǒng)波速場反演結果北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——數(shù)據(jù)處理微震主機地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與發(fā)布主機北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——信息管控采集分析與三維管控軟件平臺地壓監(jiān)測三維管控平臺地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)北京礦冶科技集團有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測系統(tǒng)——分析服務安全監(jiān)測

分析與應急救援云服務平臺礦山安全監(jiān)測分析云服務平臺礦山災害應急救援服務平臺北京礦冶科技集團有限公司4、可拆卸微震智能檢波陣列提高傳感器靈敏度和信噪比，降低運維成本傳感器檢測單元溫度采集通道激勵發(fā)生與檢頻單元工況環(huán)境檢測電路涓流輸入北京礦冶科技集團有限公司檢波器芯體可拆卸封裝內(nèi)置

處理器TIMRTCWTDEEPROMMCU電路外部接口微能量緩沖及儲能、電量監(jiān)測電路電壓變換及供電ADC無線通訊電路外部故障事件

檢測電路5、支持載流遠傳的信號中繼器實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的長距離抗干擾可靠傳輸，有效距離500M信號中繼器（調(diào)制端）技術指標信號中繼器（解調(diào)端）技術指標序號參數(shù)指標1信號輸入0~20mA2信號輸出0~5V3信號通道84供電9~36V序號參數(shù)指標1信號輸入±2.5V2信號輸出0~20mA3增益1~10004供電7.5V~40V北京礦冶科技集團有限公司6、微震波形自適應噪聲抑制技術實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的在線高效抑噪，確保后續(xù)算法可靠執(zhí)行S

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90北京礦冶科技集團有限公司基于帶通與帶阻的

濾波算法基于小波變換的

自適應抑噪算法時間-頻率-幅值(3D）10.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-10

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3北京礦冶科技集團有限公司

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047、微震波形全自動識別與智能分類技術北京礦冶科技集團有限公司8、微震巖體波速場校準技術利用主動震源及自然震源對監(jiān)測區(qū)域波速場分布進行校準三維波速校準功能模塊

巖體三維波速模型北京礦冶科技集團有限公司9、高精度微震事件快速定位技術微震事件微震臺網(wǎng)微震傳感器1傳感器3傳感器2絕對定位相對定位北京礦冶科技集團有限公司10、高精度微震事件快速定位技術北京礦冶科技集團有限公司自研算法的定位結果IMS系統(tǒng)定位結果10、高精度微震事件快速定位技術北京礦冶科技集團有限公司11、基于工業(yè)混合云的安全監(jiān)測分析云服務平臺北京礦冶科技集團有限公司11、基于工業(yè)混合云的安全監(jiān)測分析云服務平臺項目公有云方案傳統(tǒng)方案成本硬件成本無利舊設備、新采購設備軟件成本無自研或者采購第三方能源電力無需要機房以及供電資源使用按需分配單獨使用運維基礎設施運維統(tǒng)一運維需要自己的IT運維團隊業(yè)務系統(tǒng)運維專業(yè)后臺運維人員業(yè)務系統(tǒng)運維人員安全數(shù)據(jù)安全具備完整的安全防護體系安全性低和服務質(zhì)量差災備與