一城一北斗|北斗三號精密定位技術在礦山數據安全管理領域的應用

申報單位：北斗天地股份有限公司

聯合申報單位：

主要完成人：劉亞、李赟、李志華、王永建、張曉琳、劉家懷

一、案例簡介

項目緊緊圍繞5G、北斗三號等我國自主核心技術和系統(tǒng)，結合礦山應用實際需求，充分依靠公司自身研究技術基礎，打造一套在礦山數據安全管理領域能真正行之有效的5G＋北斗精密定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在形變監(jiān)測、車輛高精度定位、人員定位三個方面進行創(chuàng)新，以時空屬性賦能礦山安全數據，為礦山數據安全提供技術保障，對礦山的安全生產、車輛和人員設備管理具有突破性意義。此次項目設計研發(fā)形成車輛高精度定位系統(tǒng)、手持高精度定位智能終端APP軟件、形變監(jiān)測終端以及對應的統(tǒng)一管控平臺。系統(tǒng)主要針對礦山人、車、物進行精準位置服務，精確把握工作區(qū)域內人員設備的各類數據，將其有效管理起來，實時掌握人員和車輛、塌陷區(qū)監(jiān)測對象精準位置及健康狀況。同時充分利用5G網絡高網速、低延時、高可靠、海量連接的特點，確保各類數據的實時上報和高精度時空信息的實時更新。通過該技術將人員、車輛等監(jiān)測對象位置數據賦予了精準的時空信息，保障了數據的安全可靠；基于精準時空數據，在業(yè)務應用方面，設定管理邏輯和預警機制，為礦山的人員定位、車輛定位、形變監(jiān)測等業(yè)務提供有效的解決方案

二、技術方案

項目設計以5G＋北斗高精準定位作為核心技術，緊緊圍繞人員管理、設備管理、車輛管理、環(huán)境監(jiān)測等安全應用，形成車輛高精度定位終端、手持高精度定位終端、形變監(jiān)測終端以及對應的統(tǒng)一管控平臺等樣機和軟件。系統(tǒng)針對礦山人、車、物進行精準位置服務，精確把握人員設備的各類數據，進行有效管理，實時掌握人員和設備精準位置及狀況；同時充分利用5G低延時、高可靠、海量連接的特點，確保各類數據的實時上報和高精度時空信息的實時更新。通過該技術將人員設備等實時數據賦予精準的時空信息，保障了數據的安全可靠；基于精準時空數據，在業(yè)務應用方面，設定管理邏輯和預警機制，為礦山的人員定位、車輛定位、形變監(jiān)測等業(yè)務提供有效的解決方案。人員管理：基于北斗定位信息，為人員移動狀態(tài)提供精準監(jiān)控，設定區(qū)域圍欄，規(guī)定人員移動作業(yè)范圍，保障人員作業(yè)安全，同時可以對人員數據進行全礦統(tǒng)計，為總體管控分析提供依據。車輛管理：基于北斗RTK實時數據解算服務，對車輛移動位置進行實時跟蹤，獲取車輛的高精準位置；規(guī)范車輛行駛軌跡、劃定區(qū)域電子圍欄、車速預警等業(yè)務服務。環(huán)境監(jiān)測：針對煤礦塌陷區(qū)、邊坡、棧橋、井架等易發(fā)生形變的區(qū)域進行監(jiān)測監(jiān)控，實現各個區(qū)域實時監(jiān)測，為安全預警提供數據支撐。項目研究三個方面內容：1）北斗精準位置服務平臺：按照形變監(jiān)測、車輛管理、人員定位管理的需求，開發(fā)相關業(yè)務模型；平臺總共分為監(jiān)測監(jiān)控和精準位置服務兩個部分，接入終端和解算軟件數據，形成精準位置服務平臺。2）精準位置算法：研究北斗高精度定位算法邏輯原理，從原始數據接入、數據結構、數據協(xié)議解析、數據處理、數據輸出等多個過程進行分析；根據邏輯原理，開發(fā)相應的算法模塊，形成后處理算法應用軟件；在手持端進行算法移植，形成Android端高精度解算算法。3）北斗高精度定位終端：根據礦山地質環(huán)境、車輛、人員的安全管理需求，研制形變監(jiān)測終端、車載高精度定位終端；開發(fā)對應的手持APP軟件，用于智能手持終端集成應用，兼容華為Mate40、P40等多款智能終端。位置服務中心主要是負責前端的GNSS基站數據存儲處理解算，包括數據區(qū)域或廣域網絡的實時傳輸和交換、數據存儲和解算，通過RTK基準站、手持終端、車載終端等北斗精密定位終端進行數據采集，進入數據庫后按照平臺要求進行分類和調用；應用支撐體系是根據用戶需求建立的應用開發(fā)，包括車輛監(jiān)控平臺、形變監(jiān)測軟件平臺；平臺應用內容主要針對災害監(jiān)測、車輛監(jiān)控、人員管理等內容。

三、創(chuàng)新亮點

1）提出一種基于環(huán)境自適應的形變監(jiān)測數據處理方法，提高礦山區(qū)域北斗監(jiān)測數據精準性、穩(wěn)定性與連續(xù)性。2）提出一種融合氣壓計數據的北斗手持終端高精度定位方法。3）提出一種5G＋北斗高精準定位融合技術為礦山安全數據植入時空標簽，對安全數據進行分析，研究沉降監(jiān)測與礦山沖擊地壓、礦震等業(yè)務的數據模型，為礦山安全精準預測提供數據支撐。