一城一北斗|“數(shù)字礦山”鉆機北斗布孔系統(tǒng)

申報單位：中國神華能源股份有限公司哈爾烏素露天煤礦

聯(lián)合申報單位：廣州南方測繪科技股份有限公司

主要完成人：梁棟、劉峰、王星燁、韓宇飛、周浩偉、鄒振華

一、案例簡介

鉆機北斗布孔系統(tǒng)”項目關鍵技術是服務器平臺部署、高精度定位數(shù)據(jù)的解算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋Ｍ?過部署專有的獨立服務器進行所有數(shù)據(jù)的傳輸及存儲，避免共用服務器出現(xiàn)的問題；在服務器部署基站衛(wèi) 星數(shù)據(jù)解算軟件，保證數(shù)據(jù)的準確性；使用專用定制的地圖文件收發(fā)軟件，通過服務器進行對布孔文件的 發(fā)送，保障了數(shù)據(jù)的安全性；在布孔軟件中預留獨立接口，使得定位數(shù)據(jù)可以“一組多用”,例如為炸藥 混裝車等進行定位數(shù)據(jù)的支持。通過北斗高精定位技術，研究應用北斗布孔系統(tǒng)可輔助露天煤礦進行布孔 作業(yè)，對探索改變傳統(tǒng)穿爆作業(yè)模式，提高布孔、鉆孔精確度，以及降低人力成本、提升綜合生產(chǎn)力起到 重要現(xiàn)實意義。

二、技術方案

1、系統(tǒng)組成：北斗高精度鉆機布孔系統(tǒng)包括4部分。

1)服務器：服務器使用戴爾R740高性能服務處理器，配合使用基站衛(wèi)星數(shù)據(jù)解算軟件，通過實時監(jiān) 控解算每一條衛(wèi)星數(shù)據(jù)，保證定位精準性。

2)北斗差分基準站：支持北斗三號衛(wèi)星信號接收；支持4G網(wǎng)絡與電臺雙通道傳輸，數(shù)據(jù)鏈通訊穩(wěn)定； 水平精度：±1cm+1ppm;垂直精度：±2cm+1ppm。

3)北斗車載移動終端；工業(yè)級平板電腦，堅固的全鋁合金結構，10.2英寸電容式高清觸摸屏；北斗 高精度接收機；工業(yè)三防設計，IP66防水防塵，適用于各種惡劣環(huán)境；北斗雙主板、雙天線設計，定位更 精確、導航更加科學合理，能夠提供完整、自動輸出工程導航的結果，提供全方位解決方案。

4)手持式采點儀：一人一機便攜式作業(yè)，10小時以上超長工作時間；高精度定位，厘米級定位精度， 外部源差分定位<0.02米；支持4G網(wǎng)絡，保證網(wǎng)絡的暢通；可滿足多種數(shù)據(jù)格式的導入及導出；提供多 種功能的可定制化需求，充分滿足露天礦工作需求。

2、系統(tǒng)應用流程

利用手持采點儀采取穿孔爆破區(qū)域，并進行孔位地圖設計。通過專用地圖軟件直接下發(fā)給各鉆機布孔 系統(tǒng)終端，現(xiàn)場作業(yè)人員可直接操作鉆機進行打孔作業(yè)，系統(tǒng)支持垂直布孔及傾斜布孔，同時提供了導航 功能。通過北斗定位系統(tǒng)獲取的鉆孔點的實際高程，結合鉆孔設計的目標高程，判定實際鉆孔深度，利用 孔深檢測單元的實時檢測，實現(xiàn)數(shù)字化精準施工，為爆破及裝運提供更好的支撐。在傳統(tǒng)鉆機布孔工作中， 需要地面人員與鉆機司機進行配合作業(yè)，而在相互配合中極易發(fā)生信息傳達不準確的現(xiàn)象。而采用北斗衛(wèi) 星布孔系統(tǒng)后，鉆機駕駛人員可坐在駕駛室內(nèi)就可以明確工作區(qū)域，快速幫助鉆機司機確定下一鉆孔位置 的準確距離，并且可以在系統(tǒng)軟件內(nèi)做出規(guī)劃，制定詳細的作業(yè)區(qū)域及次日作業(yè)的情況匯報，解決了傳統(tǒng) 工作中的多人配合工作問題，不僅大幅降低了勞動強度和人力成本，同時提高了作業(yè)的準確性和工作效率。

該系統(tǒng)對鉆機布孔的測量和控制可達到小于5厘米的精度，實現(xiàn)了鉆孔作業(yè)的智能化、可視化和自動 化。通過創(chuàng)建布孔任務、布孔作業(yè)管理、施工過程監(jiān)控、布孔成果統(tǒng)計等，可隨時隨地有效及時地查看布 孔進度和完成情況，真正實現(xiàn)了空中衛(wèi)星對地面工作的精準指導，實現(xiàn)了天空與地面的對接。該系統(tǒng)結合 鉆機上的精準定位設備，鉆機師傅通過點擊平板上顯示的孔位，便能精準導航走鉆到所需打點的孔位處， 不需要人為地在鉆機邊上進行導引走鉆，大大增加了安全性，在夜間能見度低時也能保證相應的工作效率。

三、創(chuàng)新亮點

鉆機北斗布孔系統(tǒng)”項目關鍵技術是服務器平臺部署、高精度定位數(shù)據(jù)的解算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋Ｍ?過部署專有的獨立服務器進行所有數(shù)據(jù)的傳輸及存儲，避免共用服務器出現(xiàn)的問題；在服務器部署基站衛(wèi) 星數(shù)據(jù)解算軟件，保證數(shù)據(jù)的準確性；使用專用定制的地圖文件收發(fā)軟件，通過服務器進行對布孔文件的 發(fā)送，保障了數(shù)據(jù)的安全性；在布孔軟件中預留獨立接口，使得定位數(shù)據(jù)可以“一組多用”,如為炸藥混 裝車等進行定位數(shù)據(jù)的支持。創(chuàng)新型采用雙通道傳輸數(shù)據(jù)、雙基站數(shù)據(jù)冗余保障，使用電臺網(wǎng)絡及4G網(wǎng) 絡進行數(shù)據(jù)傳輸，同時兩種網(wǎng)絡可以自主進行切換、雙基站數(shù)據(jù)可自主切換，保證了生產(chǎn)工作的順利進行， 不會因單獨的網(wǎng)絡故障、基站故障導致生產(chǎn)工作的停止。基于北斗高精度定位技術的鉆機布孔系統(tǒng)，可為 用戶提供創(chuàng)建布孔任務、布孔作業(yè)管理、施工過程監(jiān)控、布孔成果統(tǒng)計等服務，隨時隨地有效及時地查看 布孔進度和完成情況。