礦山監(jiān)測(cè)智能化技術(shù)新進(jìn)展

礦山監(jiān)測(cè)智能化技術(shù)新進(jìn)展——結(jié)合礦山地壓監(jiān)測(cè)的思考張達(dá)博士教授

副所長(zhǎng)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司1、全球科技創(chuàng)新進(jìn)入了空前密集活躍的階段進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球科技創(chuàng)新進(jìn)入空前密集活躍的時(shí)期，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正重構(gòu)全球創(chuàng)新版圖、重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)——習(xí)近平總書記在2018年兩院院士大會(huì)上講話新基礎(chǔ)：產(chǎn)業(yè)內(nèi)分工愈加明顯，產(chǎn)品與服務(wù)之間的界限愈加模糊新突破：人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)取得突破，交叉融合趨勢(shì)明顯新模式：平臺(tái)經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)、眾籌經(jīng)濟(jì)等新經(jīng)濟(jì)模式不斷涌現(xiàn)新規(guī)則：更高的自由化、勞工環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，競(jìng)爭(zhēng)中立原則新布局：多區(qū)域生產(chǎn)中心與近岸貿(mào)易時(shí)代北京礦冶科技集團(tuán)有限公司2、礦山行業(yè)產(chǎn)業(yè)布局的發(fā)展趨勢(shì)礦業(yè)企業(yè)數(shù)字礦山、智能礦山建設(shè)加速，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)在礦業(yè)應(yīng)用礦業(yè)行業(yè)逐步建立基于服務(wù)的業(yè)務(wù)模式，并在安全監(jiān)測(cè)分析、開采作業(yè)、運(yùn)維等方面擴(kuò)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(qiáng)，打造生態(tài)系統(tǒng)礦業(yè)企業(yè)推進(jìn)協(xié)同制造，優(yōu)化工藝流程與調(diào)度策

略，追求精細(xì)化和自動(dòng)化，提高競(jìng)爭(zhēng)力

專業(yè)化：在某一領(lǐng)域精耕細(xì)作，成為“隱形冠軍”或“整合大師”

柔性化：由標(biāo)準(zhǔn)化變?yōu)閭€(gè)性化，

由粗放變?yōu)榫?xì)化、精益化

信息化：運(yùn)用信息化改造內(nèi)外

部流程，加強(qiáng)與消費(fèi)者的聯(lián)系

服務(wù)化：形成生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)新模式，創(chuàng)造新價(jià)值，延伸價(jià)值鏈北京礦冶科技集團(tuán)有限公司礦

業(yè)提

綱一、礦山監(jiān)測(cè)智能化體系架構(gòu)二、礦山監(jiān)測(cè)智能化關(guān)鍵技術(shù)（地壓）三、礦山監(jiān)測(cè)智能化技術(shù)展望北京礦冶科技集團(tuán)有限公司1、礦山開采智能化與監(jiān)測(cè)智能化的關(guān)系設(shè)計(jì)排

產(chǎn)平臺(tái)智能化裝備裝備管控調(diào)度及固定設(shè)施

無人值守系統(tǒng)安全在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)咨詢與運(yùn)維服務(wù)智能設(shè)計(jì)智能作業(yè)智能調(diào)配

智能管控智能預(yù)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(duì)工藝針對(duì)性優(yōu)化北京礦冶科技集團(tuán)有限公司2、礦山監(jiān)測(cè)智能化的體系結(jié)構(gòu)礦山安全監(jiān)測(cè)分析

云服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)分析、災(zāi)害治理及系統(tǒng)維護(hù)的研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)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(tuán)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(luò)礦山安全監(jiān)測(cè)綜合管理平臺(tái)智能

傳感器aa3、礦山監(jiān)測(cè)智能化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)用戶GRPS/3G/4G/NB-IoT

…

公有云表面/內(nèi)部位移PC機(jī)

移動(dòng)端硬件采集

有線/無線局域網(wǎng)局域網(wǎng)應(yīng)變RDSS“私有云”視頻采集傳輸存儲(chǔ)應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司報(bào)警管理超前預(yù)警態(tài)勢(shì)分析分析報(bào)告數(shù)據(jù)報(bào)表異地容災(zāi)數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)狀態(tài)巡檢遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)運(yùn)維數(shù)據(jù)同步

廣域網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)水位滲流量浸潤(rùn)線降雨量本地大屏振動(dòng)應(yīng)力廣域網(wǎng)提

綱一、礦山監(jiān)測(cè)智能化體系架構(gòu)二、礦山監(jiān)測(cè)智能化關(guān)鍵技術(shù)（地壓）三、礦山監(jiān)測(cè)智能化技術(shù)展望北京礦冶科技集團(tuán)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(cè)智能化的總體思路

重點(diǎn)監(jiān)測(cè)

區(qū)域監(jiān)測(cè)地下開采地壓

監(jiān)測(cè)技術(shù)難點(diǎn)

地壓的動(dòng)態(tài)性

波速各向異性

地質(zhì)條件復(fù)雜

地壓災(zāi)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(hù)復(fù)雜基于階段收斂和主被動(dòng)結(jié)合微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得宏/微觀地壓規(guī)律并進(jìn)行地震成像通過可拆卸巖土設(shè)備有針對(duì)性地監(jiān)測(cè)跟蹤異常區(qū)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司小尺度重點(diǎn)監(jiān)測(cè)地壓災(zāi)害治理機(jī)理模型分析大尺度區(qū)域監(jiān)測(cè)!2、礦山地壓監(jiān)測(cè)智能化的運(yùn)行模式全自動(dòng)-無人化監(jiān)測(cè)預(yù)警及運(yùn)維云服務(wù)新技術(shù)：創(chuàng)新了地壓監(jiān)測(cè)在開采-監(jiān)測(cè)-預(yù)

警-治理中的閉環(huán)應(yīng)用，形成地壓動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)體系。自動(dòng)采集

自動(dòng)診斷自動(dòng)

監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)狀態(tài)自動(dòng)觸發(fā)自動(dòng)拾取釋放轉(zhuǎn)移卸壓支護(hù)自動(dòng)處理自動(dòng)分析自動(dòng)定位自動(dòng)發(fā)布北京礦冶科技集團(tuán)有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測(cè)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(tuán)有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——信號(hào)中繼信號(hào)中繼器長(zhǎng)距離信號(hào)中繼器（傳感端）長(zhǎng)距離信號(hào)中繼器（采集端）北京礦冶科技集團(tuán)有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測(cè)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(tuán)有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——時(shí)間同步時(shí)間同步系統(tǒng)高精度網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步模塊測(cè)試基于以太網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步模塊北京礦冶科技集團(tuán)有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——波速反演主動(dòng)震源主動(dòng)震源及控制系統(tǒng)波速場(chǎng)反演結(jié)果北京礦冶科技集團(tuán)有限公司3

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BSN地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——數(shù)據(jù)處理微震主機(jī)地壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與發(fā)布主機(jī)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司3

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

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BSN地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——分析服務(wù)安全監(jiān)測(cè)

分析與應(yīng)急救援云服務(wù)平臺(tái)礦山安全監(jiān)測(cè)分析云服務(wù)平臺(tái)礦山災(zāi)害應(yīng)急救援服務(wù)平臺(tái)北京礦冶科技集團(tuán)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(yùn)維成本傳感器檢測(cè)單元溫度采集通道激勵(lì)發(fā)生與檢頻單元工況環(huán)境檢測(cè)電路涓流輸入北京礦冶科技集團(tuán)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(chǔ)能、電量監(jiān)測(cè)電路電壓變換及供電ADC無線通訊電路外部故障事件

檢測(cè)電路5、支持載流遠(yuǎn)傳的信號(hào)中繼器實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的長(zhǎng)距離抗干擾可靠傳輸，有效距離500M信號(hào)中繼器（調(diào)制端）技術(shù)指標(biāo)信號(hào)中繼器（解調(diào)端）技術(shù)指標(biāo)序號(hào)參數(shù)指標(biāo)1信號(hào)輸入0~20mA2信號(hào)輸出0~5V3信號(hào)通道84供電9~36V序號(hào)參數(shù)指標(biāo)1信號(hào)輸入±2.5V2信號(hào)輸出0~20mA3增益1~10004供電7.5V~40V北京礦冶科技集團(tuán)有限公司6、微震波形自適應(yīng)噪聲抑制技術(shù)實(shí)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(tuán)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(yīng)抑噪算法時(shí)間-頻率-幅值(3D）10.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-10

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T4090806000203050701010007、微震波形全自動(dòng)識(shí)別與智能分類技術(shù)基于SST+PAI-K的震相自動(dòng)拾取技術(shù)帶通濾波+PAI-K震相SST+PAI-K震相低信噪比信號(hào)震相拾取北京礦冶科技集團(tuán)有限公司7、微震波形全自動(dòng)識(shí)別與智能分類技術(shù)紅色為自動(dòng)提取的P波到時(shí)，黃色為自動(dòng)提取的S波到時(shí)321O-2-3

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3北京礦冶科技集團(tuán)有限公司

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047、微震波形全自動(dòng)識(shí)別與智能分類技術(shù)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司8、微震巖體波速場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)利用主動(dòng)震源及自然震源對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域波速場(chǎng)分布進(jìn)行校準(zhǔn)三維波速校準(zhǔn)功能模塊

巖體三維波速模型北京礦冶科技集團(tuán)有限公司9、高精度微震事件快速定位技術(shù)微震事件微震臺(tái)網(wǎng)微震傳感器1傳感器3傳感器2絕對(duì)定位相對(duì)定位北京礦冶科技集團(tuán)有限公司10、高精度微震事件快速定位技術(shù)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司自研算法的定位結(jié)果IMS系統(tǒng)定位結(jié)果10、高精度微震事件快速定位技術(shù)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司11、基于工業(yè)混合云的安全監(jiān)測(cè)分析云服務(wù)平臺(tái)北京礦冶科技集團(tuán)有限公司11、基于工業(yè)混合云的安全監(jiān)測(cè)分析云服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目公有云方案?jìng)鹘y(tǒng)方案成本硬件成本無利舊設(shè)備、新采購(gòu)設(shè)備軟件成本無自研或者采購(gòu)第三方能源電力無需要機(jī)房以及供電資源使用按需分配單獨(dú)使用運(yùn)維基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維統(tǒng)一運(yùn)維需要自己的IT運(yùn)維團(tuán)隊(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)維專業(yè)后臺(tái)運(yùn)維人員業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)維人員安全數(shù)據(jù)安全具備完整的安全防護(hù)體系安全性低和服務(wù)質(zhì)量差災(zāi)備與