矿山监测智能化技术新进展

矿山监测智能化技术新进展——结合矿山地压监测的思考张达博士教授

副所长北京矿冶科技集团有限公司1、全球科技创新进入了空前密集活跃的阶段进入21世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃的时期，新一轮科技革命和产业变革正重构全球创新版图、重塑全球经济结构——习近平总书记在2018年两院院士大会上讲话新基础：产业内分工愈加明显，产品与服务之间的界限愈加模糊新突破：人工智能、云计算、大数据等技术取得突破，交叉融合趋势明显新模式：平台经济、共享经济、众筹经济等新经济模式不断涌现新规则：更高的自由化、劳工环保标准，竞争中立原则新布局：多区域生产中心与近岸贸易时代北京矿冶科技集团有限公司2、矿山行业产业布局的发展趋势矿业企业数字矿山、智能矿山建设加速，物联网、互联网+、大数据、云计算等技术在矿业应用矿业行业逐步建立基于服务的业务模式，并在安全监测分析、开采作业、运维等方面扩展矿业企业与科技企业分工日益明确，围绕各自发

展战略做优做强，打造生态系统矿业企业推进协同制造，优化工艺流程与调度策

略，追求精细化和自动化，提高竞争力

专业化：在某一领域精耕细作，成为“隐形冠军”或“整合大师”

柔性化：由标准化变为个性化，

由粗放变为精细化、精益化

信息化：运用信息化改造内外

部流程，加强与消费者的联系

服务化：形成生产经营新模式，创造新价值，延伸价值链北京矿冶科技集团有限公司矿

业提

纲一、矿山监测智能化体系架构二、矿山监测智能化关键技术（地压）三、矿山监测智能化技术展望北京矿冶科技集团有限公司1、矿山开采智能化与监测智能化的关系设计排

产平台智能化装备装备管控调度及固定设施

无人值守系统安全在线监测系统技术咨询与运维服务智能设计智能作业智能调配

智能管控智能预警智能决策形成完备的智能开采生态体系，保障开采安全、高效、绿色、可持续发展与现有信息化系统整合根据矿山需求定制对工艺针对性优化北京矿冶科技集团有限公司2、矿山监测智能化的体系结构矿山安全监测分析

云服务平台数据分析、灾害治理及系统维护的研发与应用团队具备故障诊断能力的智能化泛在信息采集系统北京矿冶科技集团有限公司矿用分布式智能供电保障系统专业性可靠性有效性高可靠的智能

化通信网络矿山安全监测综合管理平台智能

传感器aa3、矿山监测智能化的拓扑结构感知

网络平台用户GRPS/3G/4G/NB-IoT

…

公有云表面/内部位移PC机

移动端硬件采集

有线/无线局域网局域网应变RDSS“私有云”视频采集传输存储应用实时监测北京矿冶科技集团有限公司报警管理超前预警态势分析分析报告数据报表异地容灾数据分析数据统计状态巡检远程诊断系统运维数据同步

广域网监测数据

状态数据库水位渗流量浸润线降雨量本地大屏振动应力广域网提

纲一、矿山监测智能化体系架构二、矿山监测智能化关键技术（地压）三、矿山监测智能化技术展望北京矿冶科技集团有限公司单轴检波器微震事件轴检波器3轴检波器1、矿山地压监测智能化的总体思路

重点监测

区域监测地下开采地压

监测技术难点

地压的动态性

波速各向异性

地质条件复杂

地压灾害突发

作业环境恶劣

采掘装备破坏

爆破作业频繁

系统维护复杂基于阶段收敛和主被动结合微震监测系统获得宏/微观地压规律并进行地震成像通过可拆卸岩土设备有针对性地监测跟踪异常区北京矿冶科技集团有限公司小尺度重点监测地压灾害治理机理模型分析大尺度区域监测!2、矿山地压监测智能化的运行模式全自动-无人化监测预警及运维云服务新技术：创新了地压监测在开采-监测-预

警-治理中的闭环应用，形成地压动态调控技术体系。自动采集

自动诊断自动

监测实时状态自动触发自动拾取释放转移卸压支护自动处理自动分析自动定位自动发布北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——传感单元可拆卸智能传感器可拆卸智能传感阵列传感与自诊断物联网模块北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——信号中继信号中继器长距离信号中继器（传感端）长距离信号中继器（采集端）北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——数据采集数据采集基站数据采集基站外观数据采集基站核心处理单元北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——时间同步时间同步系统高精度网络时钟同步模块测试基于以太网络的时间同步模块北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——波速反演主动震源主动震源及控制系统波速场反演结果北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——数据处理微震主机地压监测数据采集与发布主机北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——信息管控采集分析与三维管控软件平台地压监测三维管控平台地压监测数据采集与分析系统北京矿冶科技集团有限公司3

、

BSN地压监测系统——分析服务安全监测

分析与应急救援云服务平台矿山安全监测分析云服务平台矿山灾害应急救援服务平台北京矿冶科技集团有限公司4、可拆卸微震智能检波阵列提高传感器灵敏度和信噪比，降低运维成本传感器检测单元温度采集通道激励发生与检频单元工况环境检测电路涓流输入北京矿冶科技集团有限公司检波器芯体可拆卸封装内置

处理器TIMRTCWTDEEPROMMCU电路外部接口微能量缓冲及储能、电量监测电路电压变换及供电ADC无线通讯电路外部故障事件

检测电路5、支持载流远传的信号中继器实现传感器数据的长距离抗干扰可靠传输，有效距离500M信号中继器（调制端）技术指标信号中继器（解调端）技术指标序号参数指标1信号输入0~20mA2信号输出0~5V3信号通道84供电9~36V序号参数指标1信号输入±2.5V2信号输出0~20mA3增益1~10004供电7.5V~40V北京矿冶科技集团有限公司6、微震波形自适应噪声抑制技术实现传感器数据的在线高效抑噪，确保后续算法可靠执行S

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90北京矿冶科技集团有限公司基于带通与带阻的

滤波算法基于小波变换的

自适应抑噪算法时间-频率-幅值(3D）10.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-10

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T4090806000203050701010007、微震波形全自动识别与智能分类技术基于SST+PAI-K的震相自动拾取技术带通滤波+PAI-K震相SST+PAI-K震相低信噪比信号震相拾取北京矿冶科技集团有限公司7、微震波形全自动识别与智能分类技术红色为自动提取的P波到时，黄色为自动提取的S波到时321O-2-3

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3北京矿冶科技集团有限公司

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047、微震波形全自动识别与智能分类技术北京矿冶科技集团有限公司8、微震岩体波速场校准技术利用主动震源及自然震源对监测区域波速场分布进行校准三维波速校准功能模块

岩体三维波速模型北京矿冶科技集团有限公司9、高精度微震事件快速定位技术微震事件微震台网微震传感器1传感器3传感器2绝对定位相对定位北京矿冶科技集团有限公司10、高精度微震事件快速定位技术北京矿冶科技集团有限公司自研算法的定位结果IMS系统定位结果10、高精度微震事件快速定位技术北京矿冶科技集团有限公司11、基于工业混合云的安全监测分析云服务平台北京矿冶科技集团有限公司11、基于工业混合云的安全监测分析云服务平台项目公有云方案传统方案成本硬件成本无利旧设备、新采购设备软件成本无自研或者采购第三方能源电力无需要机房以及供电资源使用按需分配单独使用运维基础设施运维统一运维需要自己的IT运维团队业务系统运维专业后台运维人员业务系统运维人员安全数据安全具备完整的安全防护体系安全性低和服务质量差灾备与