申報單位:中核資源發展有限公司-中核沽源鈉業有限責任公司
聯合申報單位:中核核信信息技術(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、案例簡介
2021年10月10日,沽源鈾業數字礦山項目順利通過驗收,標志著中核集團首個“核+北斗”融合應用項目在中國鈾業成功落地。本項目基于北斗高精度定位技術,融合物聯網、視頻、三維和GS等技術,采用“一個平臺+N個子系統”模式,通過研制露天采區邊坡監測、視頻監控、傾斜攝影、地質建模,人員安全管理和可視化展示等功能模塊,同時集成了尾渣庫邊坡位移監測系統和水冶廠視頻監控系統,形成“核+北斗”數字礦山綜合管理系統。該系統充分發揮北斗高精度定位和短報文通信優勢,實現礦坑,尾渣庫和排土場位移監測以及人員安全管理,采用的“一個平臺+N個子系統”構建模式,具備良好的擴展性,為后期系統進一步完善提供了靈活的插件接口,通過數據采集層、數據存儲層、數據分析層、數據展示層等分層次模塊化構建技術,確保了該系統的穩健性,使該系統具有運維難度低、運維成本低、數據安全度較高等優勢,在同行業處于領先水平。
二、技術方案
1)技術架構:本系統服務于沽源鈾業礦坑、排土場、單鉬堆、尾渣庫、水冶廠和綜合辦公樓等區域,通過融合使用物聯網、北斗高精度定位、北斗短報文通信、高清視頻、GIS地理信息系統、智能感知、無人機傾斜攝影、礦坑三維建模、邊緣計算等先進技術,構建多星融合的北斗高精度定位邊坡位移監測系統,搭建前后方網絡互聯、數據互通的地面固定網絡,打造基于容器、微服務的物聯感知基礎支撐平臺,實現對礦山重點區域邊坡位移監測和視頻監控,對生產作業過程中的人員、環境和安全、質量等要素全面感知。依據統一的權限管理、標準規范體系和安全保障體系要求,系統分為基礎支撐層、數據層、服務層、應用層及展示層。
2)系統組成:系統由前端感知子系統、傳輸網絡、可視化展示及數字礦山管理平臺三部分組成。前端感知子系統采用云邊協同的方式與服務器進行數據交互,對全廠區域攝影、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,并利用邊緣計算和智能技術對采集的數據進行加工處理。傳輸網絡為前端感知系統與數字礦山管理系統的網絡管道,利用有線網絡和無線網絡(4G/WIFI/BT)保障信息傳輸的及時性和穩定性。數字礦山管理平臺為沽源鈾業數字礦山中樞神經,由平臺軟件、視頻監控引擎、人員定位引擎、平臺存儲、三維實景、尾渣庫邊坡位移監測和視頻監控系統、水冶廠視頻監控、綜合辦公樓視頻監控系統以及平臺服務器等部分集成。
3)功能架構:系統圍繞“一個中心+N個子系統”展開,將業務與可視化場景相結合,主要實現礦坑、排土場、單鉬堆、尾渣庫位移監測,礦山視頻監控、傾斜攝影三維實景,三維地質建模,礦坑人員定位管理及可視化展示等功能。
三、創新亮點
1)多源融合邊坡監測與智能預警系統:露天鈾礦開采過程中,邊坡穩定性直接關系到人員安全和生產連續性。本案例針對沽源鈾業礦坑、排土場等高風險區域,構建了多源融合的邊坡監測體系,覆蓋地表位移、內部應力、降雨量、土壤含水率等多維度參數,通過實時動態分析實現滑坡預警,為礦山安全生產提供全天候保障。多傳感器協同監測,融合北斗高精度定位、土壓力計、雨量計、加速度計等設備傳感器數據,實現對沽源鈾業高風險區域協同監測;云邊協同預警機制,北斗及其他傳感器監測數據通過4G/無線網絡回傳至數字礦山管理平臺,結合算法分析位移趨勢,異常時邊緣監測終端和云端管理平臺同時自動觸發聲光報警;全天候守護,北斗監測站采用120W太陽能板+150Ah儲能電池,能夠支持連續15天陰雨條件安全運行。
2)全場景三維可視化數字孿生平臺:本案例通過北斗高精度無人機傾斜攝影與三維地質建模技術,構建了覆蓋礦坑、排土場、尾渣庫等關鍵區域的全場景數字孿生模型,實現“地質-設備-人員”一體化可視管控,顯著提升礦山運營決策效率。基于北斗高精度三維建模,大疆經緯M300基于北斗RTK高精度定位技術,通過大疆禪思P1相機完成厘米級航拍,結合3DMine軟件生產3cm高精度三維地質模型;動態數據疊加展示平臺,集成人員北斗加藍牙融合定位、北斗邊坡監測和視頻監測等實時數據,并在三維模型中動態標準設備、人員、軌道及風險點位。
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