一城一北斗|“數(shù)字礦山”鉆機(jī)北斗布孔系統(tǒng)

申報(bào)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(bào)單位：廣州南方測(cè)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(jī)北斗布孔系統(tǒng)”項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)是服務(wù)器平臺(tái)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(dú)立服務(wù)器進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的傳輸及存儲(chǔ)，避免共用服務(wù)器出現(xiàn)的問題；在服務(wù)器部署基站衛(wèi) 星數(shù)據(jù)解算軟件，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；使用專用定制的地圖文件收發(fā)軟件，通過服務(wù)器進(jìn)行對(duì)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(yù)留獨(dú)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(jìn)行定位數(shù)據(jù)的支持。通過北斗高精定位技術(shù)，研究應(yīng)用北斗布孔系統(tǒng)可輔助露天煤礦進(jìn)行布孔 作業(yè)，對(duì)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(shí)意義。

二、技術(shù)方案

1、系統(tǒng)組成：北斗高精度鉆機(jī)布孔系統(tǒng)包括4部分。

1)服務(wù)器：服務(wù)器使用戴爾R740高性能服務(wù)處理器，配合使用基站衛(wèi)星數(shù)據(jù)解算軟件，通過實(shí)時(shí)監(jiān) 控解算每一條衛(wèi)星數(shù)據(jù)，保證定位精準(zhǔn)性。

2)北斗差分基準(zhǔn)站：支持北斗三號(hào)衛(wèi)星信號(hào)接收；支持4G網(wǎng)絡(luò)與電臺(tái)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(dòng)終端；工業(yè)級(jí)平板電腦，堅(jiān)固的全鋁合金結(jié)構(gòu)，10.2英寸電容式高清觸摸屏；北斗 高精度接收機(jī)；工業(yè)三防設(shè)計(jì)，IP66防水防塵，適用于各種惡劣環(huán)境；北斗雙主板、雙天線設(shè)計(jì)，定位更 精確、導(dǎo)航更加科學(xué)合理，能夠提供完整、自動(dòng)輸出工程導(dǎo)航的結(jié)果，提供全方位解決方案。

4)手持式采點(diǎn)儀：一人一機(jī)便攜式作業(yè)，10小時(shí)以上超長工作時(shí)間；高精度定位，厘米級(jí)定位精度， 外部源差分定位<0.02米；支持4G網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)絡(luò)的暢通；可滿足多種數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)入及導(dǎo)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(yīng)用流程

利用手持采點(diǎn)儀采取穿孔爆破區(qū)域，并進(jìn)行孔位地圖設(shè)計(jì)。通過專用地圖軟件直接下發(fā)給各鉆機(jī)布孔 系統(tǒng)終端，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員可直接操作鉆機(jī)進(jìn)行打孔作業(yè)，系統(tǒng)支持垂直布孔及傾斜布孔，同時(shí)提供了導(dǎo)航 功能。通過北斗定位系統(tǒng)獲取的鉆孔點(diǎn)的實(shí)際高程，結(jié)合鉆孔設(shè)計(jì)的目標(biāo)高程，判定實(shí)際鉆孔深度，利用 孔深檢測(cè)單元的實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精準(zhǔn)施工，為爆破及裝運(yùn)提供更好的支撐。在傳統(tǒng)鉆機(jī)布孔工作中， 需要地面人員與鉆機(jī)司機(jī)進(jìn)行配合作業(yè)，而在相互配合中極易發(fā)生信息傳達(dá)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。而采用北斗衛(wèi) 星布孔系統(tǒng)后，鉆機(jī)駕駛?cè)藛T可坐在駕駛室內(nèi)就可以明確工作區(qū)域，快速幫助鉆機(jī)司機(jī)確定下一鉆孔位置 的準(zhǔn)確距離，并且可以在系統(tǒng)軟件內(nèi)做出規(guī)劃，制定詳細(xì)的作業(yè)區(qū)域及次日作業(yè)的情況匯報(bào)，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(dòng)強(qiáng)度和人力成本，同時(shí)提高了作業(yè)的準(zhǔn)確性和工作效率。

該系統(tǒng)對(duì)鉆機(jī)布孔的測(cè)量和控制可達(dá)到小于5厘米的精度，實(shí)現(xiàn)了鉆孔作業(yè)的智能化、可視化和自動(dòng) 化。通過創(chuàng)建布孔任務(wù)、布孔作業(yè)管理、施工過程監(jiān)控、布孔成果統(tǒng)計(jì)等，可隨時(shí)隨地有效及時(shí)地查看布 孔進(jìn)度和完成情況，真正實(shí)現(xiàn)了空中衛(wèi)星對(duì)地面工作的精準(zhǔn)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了天空與地面的對(duì)接。該系統(tǒng)結(jié)合 鉆機(jī)上的精準(zhǔn)定位設(shè)備，鉆機(jī)師傅通過點(diǎn)擊平板上顯示的孔位，便能精準(zhǔn)導(dǎo)航走鉆到所需打點(diǎn)的孔位處， 不需要人為地在鉆機(jī)邊上進(jìn)行導(dǎo)引走鉆，大大增加了安全性，在夜間能見度低時(shí)也能保證相應(yīng)的工作效率。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

鉆機(jī)北斗布孔系統(tǒng)”項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)是服務(wù)器平臺(tái)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(dú)立服務(wù)器進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的傳輸及存儲(chǔ)，避免共用服務(wù)器出現(xiàn)的問題；在服務(wù)器部署基站衛(wèi) 星數(shù)據(jù)解算軟件，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；使用專用定制的地圖文件收發(fā)軟件，通過服務(wù)器進(jìn)行對(duì)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(yù)留獨(dú)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(jìn)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(tái)網(wǎng)絡(luò)及4G網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)兩種網(wǎng)絡(luò)可以自主進(jìn)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(jìn)行， 不會(huì)因單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)故障、基站故障導(dǎo)致生產(chǎn)工作的停止。基于北斗高精度定位技術(shù)的鉆機(jī)布孔系統(tǒng)，可為 用戶提供創(chuàng)建布孔任務(wù)、布孔作業(yè)管理、施工過程監(jiān)控、布孔成果統(tǒng)計(jì)等服務(wù)，隨時(shí)隨地有效及時(shí)地查看 布孔進(jìn)度和完成情況。