一城一北斗 | “核+北斗”沽源鈾業數字礦山管理系統（自然資源）

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。